WO2022224870A1 - 無線中継システム - Google Patents

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WO2022224870A1
WO2022224870A1 PCT/JP2022/017569 JP2022017569W WO2022224870A1 WO 2022224870 A1 WO2022224870 A1 WO 2022224870A1 JP 2022017569 W JP2022017569 W JP 2022017569W WO 2022224870 A1 WO2022224870 A1 WO 2022224870A1
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WO
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relay
signal
signals
radio
optical
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PCT/JP2022/017569
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English (en)
French (fr)
Inventor
輝也 藤井
Original Assignee
ソフトバンク株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502Airborne stations
    • H04B7/18504Aircraft used as relay or high altitude atmospheric platform
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25752Optical arrangements for wireless networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/155Ground-based stations
    • H04B7/15507Relay station based processing for cell extension or control of coverage area
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a repeater-type wireless relay system that relays wireless communication using a relay station located in the sky.
  • a moored balloon wireless relay system and a wired power supply drone wireless relay system are known (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • a relay station is mounted on a moored balloon that is moored and supported by a mooring line (mooring line) that extends from the ground to the sky, and power is supplied to the relay station from the ground power supply device via a wired power supply cable.
  • a wired power supply drone wireless relay system a drone (unmanned aerial vehicle) capable of hovering in the sky has a relay station mounted on it, and power is supplied to the relay station from a ground power supply device via a wired power supply cable.
  • the conventional radio repeater system described above is a non-regenerative frequency conversion type radio repeater system.
  • a relay radio wave (frequency f1) is required for wireless communication between a wireless relay device (repeater slave device) in the sky and a wireless relay device (repeater master device) on the ground.
  • a wireless relay system is a wireless relay system including a relay source wireless relay device and a relay destination wireless relay device located in the sky.
  • This wireless relay system includes one or more optical fibers for relaying optical communication between the relay source wireless relay device and the relay destination wireless relay device.
  • the relay source wireless relay device includes a network side communication unit that communicates with the mobile communication network side, and converts between an electrical signal on the mobile communication network side received from the network side communication unit and an optical signal that propagates through the optical fiber. and an electrical-to-optical signal conversion unit serving as a relay source for performing.
  • the relay destination wireless relay device includes a terminal-side communication unit that wirelessly communicates with the terminal-side communication unit, and converts between an electrical signal on the terminal-side device received from the terminal-side communication unit and an optical signal that propagates through the optical fiber. and an electrical-to-optical signal converter of a relay destination.
  • a downstream optical fiber for transmitting a downstream optical signal from the relay source radio repeater to the relay destination radio repeater; an upstream optical fiber for transmitting an upstream optical signal to a wireless repeater, wherein the electrical-to-optical signal converter at the relay source is a downstream signal converter that converts a downstream electrical signal into the downstream optical signal; an upstream signal converter that converts the upstream optical signal into an upstream electrical signal, and the electrical-to-optical signal converter at the relay destination includes a downstream signal converter that converts the downstream optical signal into a downstream electrical signal; and an upstream signal converter that converts an electrical signal into the upstream optical signal.
  • connection unit wherein the electrical-to-optical signal conversion unit at the relay destination includes a downstream signal conversion unit that converts the downstream optical signal of the first wavelength into a downstream electrical signal; An uplink signal conversion unit that converts into an optical signal, and a wavelength division multiplex connection unit that connects the downlink conversion unit and the uplink conversion unit to the optical fiber.
  • downlink transmission from the relay source radio relay device to the relay destination radio relay device is MIMO transmission in which a plurality (N) of signals are transmitted simultaneously using the same frequency
  • the wireless repeater of the relay source converts a plurality (N) of downstream electrical signals received from the network-side communication unit into a plurality of (N) first wavelengths of downstream optical signals having mutually different wavelengths, and inputs the signals to the optical fiber.
  • the relay destination wireless repeater converts the plurality (N) of first wavelength downlink optical signals output from the optical fiber into a plurality (N) of electrical signals. may be passed to the terminal-side communication unit.
  • downlink transmission from the relay source radio relay device to the relay destination radio relay device is MIMO transmission in which a plurality (N) of signals are transmitted simultaneously using the same frequency
  • the network-side communication unit of the relay source radio relay device generates a plurality of intermediate signals obtained by changing the carrier frequencies of the plurality (N) of downlink electric signals to a plurality of carrier frequencies different from each other, and adds the plurality of intermediate signals. and input to the downlink signal conversion unit, and the terminal-side communication unit of the relay destination radio relay device splits a plurality of intermediate signals of a plurality of carrier frequencies output from the downlink signal conversion unit,
  • the carrier frequency of the intermediate signal may be returned to the original carrier frequency and output.
  • uplink transmission from the relay destination radio relay device to the relay source radio relay device is MIMO transmission in which a plurality (M) of signals are simultaneously transmitted using the same frequency
  • the relay destination radio repeater converts the plurality (M) of upstream electrical signals received from the terminal-side communication unit into a plurality (M) of second wavelength upstream optical signals having different wavelengths, and inputs the signals to the optical fiber.
  • the relay source radio repeater converts the plurality (M) of second wavelength upstream optical signals output from the optical fiber into a plurality (M) of electrical signals. may be passed to the network side communication unit.
  • uplink transmission from the relay destination radio relay device to the relay source radio relay device is MIMO transmission in which a plurality (M) of signals are simultaneously transmitted using the same frequency
  • the terminal-side communication unit of the relay destination radio relay device generates a plurality of intermediate signals obtained by changing the carrier frequencies of the plurality (M) of uplink electric signals to a plurality of different carrier frequencies, and adds the plurality of intermediate signals. and input to the uplink signal conversion unit, and the network side communication unit of the relay source radio relay device splits the plurality of intermediate signals of the plurality of carrier frequencies output from the uplink signal conversion unit,
  • the carrier frequency of the intermediate signal may be returned to the original carrier frequency and output.
  • MIMO transmission is performed to simultaneously transmit two signals using the same frequency, and the relay destination radio relay device 1 signal may be transmitted on the uplink to the relay source radio relay device.
  • MIMO transmission in the uplink from the relay destination radio relay device to the relay source radio relay device, MIMO transmission may be performed in which two signals are transmitted simultaneously using the same frequency.
  • the relay destination radio relay device relays a plurality of downlink communications on mutually different frequencies used by the same mobile communication carrier, Multiple uplink communications on a frequency may be relayed.
  • the relay destination wireless relay device may be mounted on an unmanned aircraft or a moored balloon.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a communication system including a radio relay system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a wireless relay system according to a reference example.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a main configuration of a master repeater and a slave repeater of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing another example of the configuration of main parts of the master repeater and the slave repeater of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing still another example of the configuration of main parts of the repeater parent device and the repeater child device of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing still another example of the configuration of main parts of the repeater parent device and the repeater child device of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the configuration of main parts of the repeater parent device and the repeater child device of the wireless relay system according to the embodiment.
  • the system according to the embodiment described in this document includes a wireless relay device (repeater base unit) on the ground or on the sea, and a wireless relay device (repeater) mounted on an aircraft such as a drone (unmanned aerial vehicle) or a mooring balloon. slave unit), and is a temporary wireless relay system that can perform wireless relay to areas outside the service area of fixed base stations in the event of a disaster or when searching for victims in mountains, forests, etc.
  • the wireless relay system of the present embodiment performs communication between the repeater base unit and the repeater slave unit by ROF (Radio on Fiber) using optical fiber, thereby preventing interference of radio waves with the same frequency and preventing interference between repeater base units and repeater slave units.
  • ROF Radio on Fiber
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a communication system including a radio relay system according to one embodiment of the present invention.
  • the radio relay system according to the present embodiment includes a relay source radio relay device (hereinafter referred to as “repeater base unit”) 10 located on the ground and a relay destination radio relay device (hereinafter referred to as “repeater master”) 10 located in the sky. (referred to as "child machine”) 20.
  • the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 include a fixed base station (hereinafter referred to as “base station”) 30 such as eNodeB and gNodeB connected to the core network of the mobile communication network 80 of the communication operator (communication carrier), Relays downlink and uplink wireless communications with mobile stations 40 as single or multiple terminal devices (user devices) located within a communication operator's wireless relay area (cell 200A of repeater child device 20).
  • base station such as eNodeB and gNodeB connected to the core network of the mobile communication network 80 of the communication operator (communication carrier), Relays downlink and uplink wireless communications with mobile stations 40 as single or multiple terminal devices (user devices) located within a communication operator's wireless relay area (cell 200A of repeater child device 20).
  • the radio relay system of the present embodiment relays a plurality of radio signals for downlinks with different frequencies used by the same communication operator, and relays a plurality of radio signals for uplinks with different frequencies used by the same communication operator. radio signals may be relayed. Further, the radio relay system of the present embodiment relays a plurality of radio signals of downlinks with different frequencies used by a plurality of communication operators, and relays a plurality of radio signals of uplinks with different frequencies used by the plurality of communication operators. Multiple radio signals may be relayed.
  • the mobile communication network 80 may be provided with a remote control device 81 (remote control source).
  • the remote control device 81 can hold information about, for example, the master repeater device 10 and the slave repeater device 20 and transmit control information to at least one of the master repeater device 10 and the slave repeater device 20 .
  • remote control device 81 may function as an information transmission destination and receive information from at least one of repeater master device 10 and repeater slave device 20 .
  • the remote control device 81 may be provided outside the mobile communication network 80 as long as it can communicate with the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 .
  • the mobile communication network 80 may be provided with a remote drone control device that remotely controls a drone 60 as a flying object on which the repeater child device 20 is mounted.
  • the remote control device 81 may be a server, a PC, or a tablet terminal that can communicate with the repeater child device 20 via the repeater master device 10, for example.
  • the remote drone control device may be a server, a PC, or a tablet terminal that can communicate with the control unit of the drone 60 via the repeater master device 10, for example.
  • Repeater base unit 10 communicates with base station 30 via antenna 101 having directivity toward antenna 31 of base station 30 (antenna for base station) 101 to be relayed between base station 30 and the first frequency to be relayed ("radio relay frequency or "base station side frequency”.) Transmits and receives radio signals of f0d (downlink signal) and f0u (uplink signal).
  • the master repeater device 10 transmits and receives an optical signal of a predetermined wavelength to and from the slave repeater device 20 via a single or a plurality of optical fibers 71 mounted on the cable 70 .
  • Repeater base unit 10 transmits and receives radio signals of f0d (downlink signal) and f0u (uplink signal) to and from base station 30, and optical signals of a predetermined wavelength that are transmitted and received to and from repeater slave unit 20. It has the function of converting electrical to optical signals.
  • the repeater base unit 10 can move to a target position on the ground by being mounted on an automobile 50, which is a vehicle as a moving body.
  • the vehicle 50 may be an electric vehicle, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, or the like, which is equipped with a battery, a generator, or the like capable of supplying power to the repeater master device 10 for a long period of time.
  • the automobile 50 may include a take-off/landing unit from which the drone 60 can take off and land.
  • the configuration example of FIG. 1 is an example in which the repeater base unit 10 is incorporated in an automobile 50, but the moving body in which the repeater base unit 10 is incorporated can be a vehicle other than an automobile traveling on a road, or a vehicle on a railroad track. It may be a running railroad vehicle, an aircraft, or a vessel on a river or sea.
  • the repeater child device 20 transmits and receives optical signals of a predetermined wavelength to and from the repeater master device 10 via single or multiple optical fibers 71 mounted on the cable 70 .
  • the repeater slave device 20 transmits a first frequency (hereinafter also referred to as "radio relay frequency” or “mobile station side frequency”) to be relayed between the mobile station 40 and the mobile station 40 via the antenna 202 for the mobile station. It transmits and receives f0d (downlink signal) and f0u (uplink signal) radio signals.
  • Repeater slave device 20 transmits and receives optical signals of a predetermined wavelength to and from repeater master device 10, and radio signals of f0d (downlink signal) and f0u (uplink signal) to and from mobile station 40. It has the function of converting electrical to optical signals.
  • the repeater slave unit 20 is mounted on a drone 60 as a flying object that is a floating object that stays or moves in a predetermined airspace under autonomous control or external control.
  • a drone 60 equipped with a repeater slave unit 20 is transported to a target position on the ground by an automobile (radio relay vehicle) 50 and controlled to stay above the ground at a predetermined altitude (for example, 100 to 150 m).
  • Electric power is supplied to the flight drive unit of the drone 60 and the slave repeater unit 20 from a built-in battery.
  • the flight driving unit of the drone 60 and the slave repeater unit 20 may be supplied with electric power from a battery or a generator mounted on the vehicle 50 on the ground through a power supply line mounted on the cable 70 .
  • the optical fiber 71 has, for example, a core that mainly transmits optical signals, a clad that surrounds the core, and a coating that reinforces and protects them.
  • the core and the clad have different refractive indices and are made of glass such as quartz or plastic, for example.
  • the optical fiber 71 may further have a reinforcing fiber layer, a sheath, or the like on the outside.
  • the cable 70 including the optical fiber 71 may function as a mooring line for mooring the drone 60 on which the repeater child device 20 is mounted, or may have a feeder line for supplying power to the repeater child device 20 from the ground.
  • the cable 70 has a power supply line
  • power is supplied from a battery or a generator mounted on the automobile 50 to the repeater slave unit 20 and a flight driving unit such as a motor that drives the propeller of the drone 60, whereby the repeater can be operated for a long time.
  • the slave unit 20 can be made to stay in the sky, and the repeater slave unit 20, which is the core of the radio relay system, can be operated for a long time.
  • the drone 60 is equipped with the slave repeater device 20 and is made to stay above or diagonally above the automobile 50. You may stay in the sky above or diagonally above.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a non-regenerative/frequency-changing repeater type wireless relay system according to a reference example.
  • communication between the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 is performed by wireless communication using radio waves of the relay frequencies (f1d, f1u).
  • the master repeater device 10 has an antenna (antenna for the slave device) 102 having directivity toward the slave repeater device 20 .
  • the slave repeater device 20 has an antenna 201 having directivity toward the master repeater device 10 (antenna for the master device) 201 .
  • master repeater device 10 converts radio waves of frequency f0d received from base station 30 into radio waves of frequency f1d for relaying, transmits them to slave repeater device 20, and transmits them to slave repeater device 20.
  • the radio wave of the frequency f1u is returned (converted) to the radio wave of the frequency f0u and transmitted to the base station 30 .
  • Repeater slave device 20 returns (converts) the radio wave of frequency f1d for relay received from master repeater device 10 to the radio wave of frequency f0d and transmits it to mobile station 40, and transmits the radio wave of frequency f0u received from mobile station 40. is converted into a radio wave of the relay frequency f1u and transmitted toward the repeater base unit 10.
  • the frequencies are converted to the relay frequencies f1d and f1u and relayed, even if a radio wave absorber is not inserted between the antennas 201 and 202 of the repeater slave unit 20, the same frequency is transmitted between the antennas 201 and 202. Interference due to the wraparound of radio waves is eliminated, and the slave repeater 20 can transmit with the maximum transmission power. Further, since the repeater slave unit 20 does not decode the baseband signal, the device configuration is simple and lightweight.
  • radio frequencies f1d and f1u for relay are required for communication between the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 .
  • the radio relay system of the present embodiment communication between the master repeater device 10 and the slave repeater device 20 is performed by the ROF using the optical fiber 71, so that the radio frequencies f1d and f1u for relay are unnecessary. There is no interference due to the wraparound of radio waves of the same frequency.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the main configuration of the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 of the wireless relay system according to the embodiment.
  • one signal is transmitted in the direction of the mobile station (downlink) and one signal is transmitted in the direction of the base station (uplink).
  • uplink is an example of a compatible radio relay system.
  • the radio relay system includes a repeater master unit 10 mounted on an automobile 50 that has stopped at a position where it can communicate with a base station 30, and a repeater master unit 10 that stays in the sky at a position where it can communicate with the repeater master unit 10. and two optical fibers 71 (71d, 71u) that are optical communication media between the repeater master device 10 and the repeater slave device 20.
  • the first optical fiber 71d transmits a downlink optical signal (downlink optical signal) from the repeater master device 10 to the repeater slave device 20, and the second optical fiber 71u transmits the repeater slave device 20 to the repeater master device. It transmits an optical signal (uplink optical signal) of an uplink (reverse link) to the equipment 10 .
  • the wavelengths of downstream optical signals and upstream optical signals are, for example, S band (1460 to 1530 [nm]), C band (1530 to 1565 [nm]), which have relatively small transmission loss. ), L band (1565 to 1625 [nm]) or O band (1260 to 1360 [nm]).
  • the wavelength ⁇ d of the downstream optical signal and the wavelength ⁇ u of the upstream optical signal may be the same wavelength or may be different wavelengths.
  • the repeater base unit 10 includes a base unit radio unit 110 as a network side communication unit having a function of communicating with the mobile communication network side, and an electro-optical signal conversion unit (120, 130) as a relay source.
  • Base unit radio section 110 is connected to antenna 101 having directivity for the base station (antenna for base station) 101, receives a downlink signal of frequency f0d for mobile station of downlink via antenna 101, and receives uplink signal. It transmits a downlink signal of the frequency f0u for the line to the base station.
  • Base radio section 110 is configured using, for example, a high-frequency amplifier (AMP), a signal processing section, and the like.
  • AMP high-frequency amplifier
  • the signal processing section of the base unit radio section 110 In the downlink, the signal processing section of the base unit radio section 110 generates an intermediate signal of frequency fc+f0d before conversion into an optical signal, based on the downlink signal of the mobile station frequency f0d and the signal of the carrier frequency fc.
  • the signal processing unit In the uplink, the signal processing unit generates an uplink signal with frequency f0u for the base station based on the intermediate signal with frequency fc+f0u converted from the optical signal and the signal with carrier frequency fc.
  • the signal processing unit of the base unit radio unit 110 includes, for example, a local oscillator, downlink and uplink multipliers (also referred to as “mixers”), and downlink and uplink bandpass filters.
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like, and generates a signal with a predetermined carrier frequency fc.
  • the downlink multiplier multiplies the downlink signal of the mobile station frequency f0d and the signal of the carrier frequency fc.
  • the uplink multiplier multiplies the intermediate signal of frequency fc+f0u by the signal of carrier frequency fc.
  • the downlink band-pass filter passes only the intermediate signal of frequency fc+f0d among the signals output from the downlink multiplier.
  • the uplink band-pass filter passes only the uplink signal of the base station frequency f0u among the signals output from the uplink multiplier.
  • the electrical-to-optical signal converter of the relay source has an E/O converter 120 as a downstream signal converter and an O/E converter 130 as an upstream signal converter.
  • the E/O conversion section 120 converts the downstream electrical signal (RF signal) for the mobile station 40 output from the master radio section 110 into a downstream optical signal having a predetermined downstream wavelength ⁇ d.
  • the O/E converter 130 converts an upstream optical signal having a predetermined upstream wavelength ⁇ u into an upstream electrical signal (RF signal) for the base station 30 and outputs it to the master radio unit 110 .
  • the E/O converter 120 is configured using a light-emitting element such as an LD (laser diode), and the O/E converter 130 is configured using a light-receiving element such as a PD (photodiode).
  • the repeater child device 20 includes a child device radio section 210 as a terminal side communication section having a function of communicating with the mobile station (terminal device) 40 side, and a relay destination electrical/optical signal conversion section (220, 230).
  • Handset radio section 210 is connected to antenna 202 having directivity for cell 200A (antenna for mobile station) 202, receives an uplink signal of frequency f0u for base station on the uplink via antenna 202, It transmits a downlink signal of the frequency f0d for the mobile station of the line.
  • the slave unit radio section 210 is configured using, for example, a high-frequency amplifier (AMP), a signal processing section, and the like.
  • AMP high-frequency amplifier
  • the signal processing section of slave unit radio section 210 In the downlink, the signal processing section of slave unit radio section 210 generates a downlink signal with frequency f0d for the mobile station based on the intermediate signal with frequency fc+f0d converted from the optical signal and the signal with carrier frequency fc. . Also, in the uplink, the signal processing unit generates an intermediate signal of frequency fc+f0u before conversion into an optical signal, based on the uplink signal of base station frequency f0u and the signal of carrier frequency fc.
  • the signal processing section of the handset radio section 210 includes, for example, a local oscillator, multipliers for each of the downlink and uplink, and bandpass filters for each of the downlink and uplink.
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like, and generates a signal with a predetermined carrier frequency fc.
  • the downlink multiplier multiplies the intermediate signal at frequency fc+f0d by the signal at carrier frequency fc.
  • the uplink multiplier multiplies the uplink signal of the base station frequency f0u by the signal of the carrier frequency fc.
  • the downlink band-pass filter passes only the downlink signal of the mobile station frequency f0d out of the signals output from the downlink multiplier.
  • the uplink band-pass filter passes only the intermediate signal of frequency fc+f0u among the signals output from the uplink multiplier.
  • the electro-optical signal converter at the relay destination has an E/O converter 230 as an upstream signal converter and an O/E converter 220 as a downstream signal converter.
  • the E/O conversion section 230 converts the upstream electric signal (RF signal) for the base station 30 output from the handset radio section 210 into an upstream optical signal having a predetermined upstream wavelength ⁇ u.
  • the O/E conversion section 220 converts a downstream optical signal having a predetermined downstream wavelength ⁇ d into a downstream electrical signal (RF signal) for the mobile station 40 and outputs the downstream electrical signal (RF signal) to the slave unit radio section 210 .
  • the E/O conversion section 230 is configured using a light emitting element such as an LD, and the O/E conversion section 220 is configured using a light receiving element such as a PD.
  • optical fibers 71 (71d, 71u) constitute an ROF system that is part of a radio repeater system.
  • both the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 each have one E/O converter and one O/E converter.
  • both the master repeater unit 10 and the slave repeater unit 20 have a wavelength division multiplex connection (WDM) for bundling a plurality of optical signals. : Wavelength Division Multiplexing) is unnecessary.
  • FIG. 4 is a block diagram showing another example of the main configuration of the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 of the wireless relay system according to the embodiment.
  • the configuration example in FIG. 4 like the configuration example in FIG. 1 is an example of a radio relay system compatible with SISO for one transmission.
  • SISO for one transmission.
  • the wireless relay system includes a master repeater 10, a slave repeater 20, and an uplink/downlink line that is a medium for optical communication between the master repeater 10 and the slave repeater 20. and one optical fiber 71 .
  • the optical fiber 71 transmits a downlink (forward link) optical signal (a downlink optical signal with a wavelength ⁇ d) from the repeater master device 10 to the repeater slave device 20, and an uplink from the repeater slave device 20 to the repeater master device 10.
  • (Reverse link) optical signal uplink optical signal with wavelength ⁇ u
  • the wavelength ⁇ d of the downstream optical signal and the wavelength ⁇ u of the upstream optical signal are different wavelengths.
  • the repeater base unit 10 includes a base unit wireless unit 111, a relay source electrical-to-optical signal conversion unit (121, 131), and a WDM 141 functioning as an optical directional coupler.
  • the configuration of the base unit radio unit 111 is the same as the configuration of the base unit radio unit 110 in FIG. 3 described above.
  • the electrical-to-optical signal converter of the relay source has E/O converters 121 and 131 as downstream signal converters and an O/E converter 131 as an upstream signal converter.
  • the E/O conversion section 121 converts the downstream electrical signal (RF signal) for the mobile station 40 output from the master radio section 110 into a downstream optical signal having a predetermined downstream wavelength ⁇ d.
  • the O/E conversion section 131 converts an upstream optical signal having a predetermined upstream wavelength ⁇ u different from the downstream wavelength ⁇ d into an upstream electrical signal (RF signal) for the base station 30 and outputs the upstream electrical signal (RF signal) to the master radio section 111 .
  • the WDM 141 causes the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d output from the E/O converter 121 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 .
  • the WDM 141 also inputs an upstream optical signal having an upstream wavelength ⁇ u emitted from the end of the transmission line of the optical fiber 71 to the master radio section 111 .
  • the repeater child device 20 includes a child device radio section 211, a relay destination electrical-to-optical signal conversion section (221, 231), and a WDM 241 functioning as an optical directional coupler.
  • the configuration of the child device radio section 211 is the same as the configuration of the child device radio section 210 in FIG. 3 described above.
  • the electro-optical signal converter at the relay destination has an E/O converter 231 as an upstream signal converter and an O/E converter 221 as a downstream signal converter.
  • the E/O converter 231 converts the uplink electric signal (RF signal) for the base station 30 output from the handset radio unit 211 into an uplink optical signal having a predetermined uplink wavelength ⁇ u.
  • the O/E conversion section 221 converts a downstream optical signal having a predetermined downstream wavelength ⁇ d different from the upstream wavelength ⁇ u into a downstream electrical signal (RF signal) for the mobile station 40 and outputs the downstream electrical signal (RF signal) to the slave unit radio section 211 .
  • the WDM 241 causes the upstream optical signal with the upstream wavelength ⁇ u output from the E/O converter 231 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 .
  • the WDM 241 also inputs the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d emitted from the end of the transmission line of the optical fiber 71 to the O/E converter 221 .
  • WDM 241, and optical fiber 71 constitute an ROF system that is part of a radio repeater system.
  • both the master repeater device 10 and the slave repeater device 20 each have one E/O conversion unit and one O/E conversion unit with different optical wavelengths.
  • WDMs 141 and 241 that bundle two waves of optical signals having a function as an optical directional coupler are required, but the optical transmission medium can be configured with one optical fiber 71 common to the down line and up line.
  • the downlink signal (f0d) and the uplink signal (f0u) are transmitted from the optical elements (E/O converters 121, 231 and O /E converters 131, 221) can be used to optically multiplex them, thereby relaying them through a single optical fiber 71.
  • the optical elements E/O converters 121, 231 and O /E converters 131, 221
  • FIG. 5 is a block diagram showing still another example of the main configuration of the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 of the wireless relay system according to the embodiment.
  • the configuration example in FIG. 5 is a downlink in which two signals are simultaneously transmitted using the same frequency in the direction toward a mobile station (downlink), and one signal is transmitted in the direction toward a base station (uplink).
  • This is an example of a radio relay system that supports 2 transmissions and 1 uplink transmission.
  • the configuration different from that of FIG. 3 will be mainly described.
  • the wireless relay system includes a master repeater 10, a slave repeater 20, and a common uplink and downlink that is a medium for optical communication between the master repeater 10 and the slave repeater 20. and one optical fiber 71 .
  • the optical fiber 71 transmits two optical signals (downlink optical signals with two wavelengths ⁇ d1 and ⁇ d2) of the downlink (forward link) from the repeater master device 10 to the repeater slave device 20, One optical signal (uplink optical signal of wavelength ⁇ u) of the uplink (reverse link) to the equipment 10 is transmitted.
  • the first downstream wavelength ⁇ d1 of the first downstream optical signal, the second downstream wavelength ⁇ d2 of the second downstream optical signal, and the upstream wavelength ⁇ u of the upstream optical signal are different wavelengths.
  • the repeater base unit 10 includes a base unit wireless unit 112, a relay source electrical/optical signal conversion unit (122(1), 122(2), 132), a function as an optical directional coupler, and an optical signal bundling unit. and a WDM 142 having wave capabilities.
  • Base unit radio section 112 is connected to antenna 101 having directivity for the base station (antenna for base station) 101, and through antenna 101, first downlink signal for downlink for mobile station frequency f0d1 and for mobile station. It receives the second downlink signal of the station frequency f0d2 and transmits the downlink signal of the uplink to the base station frequency f0u.
  • the master radio section 112 is configured using, for example, a high frequency amplifier (AMP), a signal processing section, and the like.
  • AMP high frequency amplifier
  • the signal processing section of base unit radio section 112 generates an intermediate signal of frequency fc+f0d1 before being converted into an optical signal, based on the first downlink signal for mobile station frequency f0d1 and the signal of carrier frequency fc. do. Furthermore, in the downlink, the signal processing unit generates an intermediate signal of frequency fc+f0d2 before being converted into an optical signal based on the second downlink signal of frequency f0d2 for the mobile station and the signal of carrier frequency fc. In the uplink, the signal processing unit generates an uplink signal with frequency f0u for the base station based on the intermediate signal with frequency fc+f0u converted from the optical signal and the signal with carrier frequency fc.
  • the signal processing unit of the base unit radio unit 110 includes, for example, a local oscillator, a downlink first multiplier and a second multiplier, an uplink multiplier, a downlink first bandpass filter and a second bandpass filter. It comprises a pass filter and an uplink band pass filter.
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like, and generates a signal with a predetermined carrier frequency fc.
  • the first multiplier of the downlink multiplies the first downlink signal of frequency f0d1 for mobile station by the signal of carrier frequency fc, and the second multiplier multiplies the second downlink signal of frequency f0d2 for mobile station and carrier frequency fc. and the signal of .
  • the uplink multiplier multiplies the intermediate signal of frequency fc+f0u by the signal of carrier frequency fc.
  • the downlink first band-pass filter passes only the intermediate signal of frequency fc+f0d1 out of the signal output from the first multiplier, and the second band-pass filter passes only the frequency fc+f0d1 out of the signal output from the second multiplier. Only the intermediate signal of fc+f0d2 is passed.
  • the uplink band-pass filter passes only the uplink signal of the base station frequency f0u among the signals output from the uplink multiplier.
  • the electrical-to-optical signal converters at the relay source include a first E/O converter 122(1) and a second E/O converter 122(2) as downstream signal converters, and an O converter as an upstream signal converter.
  • /E converter 132 First E/O conversion section 122(1) converts a first downlink electrical signal (RF signal) having first downlink frequency fd1 for mobile station 40 output from master radio section 112 to a predetermined first frequency. It is converted into a first downstream optical signal having a downstream wavelength ⁇ d1.
  • Second E/O conversion section 122(2) converts the second downlink electric signal (RF signal) having second downlink frequency fd2 for mobile station 40 output from master radio section 112 to a predetermined second frequency.
  • the O/E converter 132 converts the upstream optical signal with a predetermined upstream wavelength ⁇ u different from the first downstream wavelength ⁇ d1 and the second downstream wavelength ⁇ d2 to the upstream electrical signal (RF signal) of the upstream frequency f0u for the base station 30. ) and output to base unit radio section 110 .
  • the WDM 142 receives the first downstream optical signal of the first downstream wavelength ⁇ d1 output from the first E/O converter 122(1) and the first downstream optical signal output from the second E/O converter 122(2). It is combined with a second downstream optical signal having two downstream wavelengths ⁇ d2 and enters the end of the transmission line of the optical fiber 71 .
  • the WDM 142 also inputs an upstream optical signal having an upstream wavelength ⁇ u emitted from the end of the transmission line of the optical fiber 71 to the O/E converter 132 .
  • the repeater slave unit 20 includes a slave wireless unit 212, a relay destination electrical-to-optical signal conversion unit (222(1), 222(2) 232), a function as an optical directional coupler, and a multiplexing unit for bundling optical signals. and a WDM 242 having functions.
  • Handset radio section 212 is connected to antenna 202 having directivity for cell 200A (antenna for mobile station) 202, receives uplink signal of frequency f0u for base station on uplink via antenna 202, It transmits a downlink signal of the frequency f0d for the mobile station of the line.
  • the slave unit radio section 210 is configured using, for example, a high-frequency amplifier (AMP), a signal processing section, and the like.
  • AMP high-frequency amplifier
  • the signal processing section of slave unit radio section 212 generates a first downlink signal with frequency f0d1 for the mobile station based on the intermediate signal with frequency fc+f0d1 converted from the optical signal and the signal with carrier frequency fc. Generate. Further, the signal processing unit generates a second downstream signal of frequency f0d2 for the mobile station based on the intermediate signal of frequency fc+f0d2 converted from the optical signal and the signal of carrier frequency fc. Also, in the uplink, the signal processing unit generates an intermediate signal of frequency fc+f0u before conversion into an optical signal, based on the uplink signal of base station frequency f0u and the signal of carrier frequency fc.
  • the signal processing unit of the slave unit radio unit 212 includes, for example, a local oscillator, a downlink first multiplier and a second multiplier, an uplink multiplier, a downlink first bandpass filter and a second bandpass filter. It comprises a pass filter and an uplink band pass filter.
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like, and generates a signal with a predetermined carrier frequency fc.
  • the first multiplier of the downlink multiplies the intermediate signal of frequency fc+f0d1 by the signal of carrier frequency fc
  • the second multiplier multiplies the intermediate signal of frequency fc+f0d2 by the signal of carrier frequency fc.
  • the uplink multiplier multiplies the uplink signal of the base station frequency f0u by the signal of the carrier frequency fc.
  • the downlink first bandpass filter passes only the first downlink signal of the mobile station frequency f0d1 among the signals output from the first multiplier, and the second bandpass filter is output from the second multiplier. Only the second downlink signal of the frequency f0d2 for the mobile station is allowed to pass.
  • the uplink band-pass filter passes only the intermediate signal of frequency fc+f0u among the signals output from the uplink multiplier.
  • the electro-optical signal converter at the relay destination has an E/O converter 232, a first O/E converter 222(1), and a second O/E converter 222(2).
  • the E/O conversion section 232 converts the upstream electrical signal (RF signal) having the upstream frequency f0u for the base station 30 output from the slave radio section 212 into an upstream optical signal having a predetermined upstream wavelength ⁇ u.
  • the first O/E converter 222(1) converts a first downstream optical signal having a predetermined first downstream wavelength ⁇ d1 different from the upstream wavelength ⁇ u into a first downstream electrical signal having a downstream frequency f0d1 for the mobile station 40. (RF signal) and output to slave unit radio section 212 .
  • the second O/E converter 222(2) converts a second downstream optical signal having a predetermined second downstream wavelength ⁇ d2 different from the upstream wavelength ⁇ u and the first downstream wavelength ⁇ d1 to a frequency f0d2 for the mobile station 40. It converts it into a second downstream electric signal (RF signal) and outputs it to the slave unit radio section 212 .
  • RF signal second downstream electric signal
  • the WDM 242 causes the upstream optical signal with the upstream wavelength ⁇ u output from the E/O converter 232 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 . Further, the WDM 242 inputs the first downstream optical signal with the first downstream wavelength ⁇ d1 emitted from the transmission line end of the optical fiber 71 to the first O/E converter 222 (1), and The second downstream optical signal with the second downstream wavelength ⁇ d2 emitted from the second O/E converter 222(2) is input to the second O/E converter 222(2).
  • E/O conversion unit 232 and WDM 242 constitute an ROF system that is part of a radio repeater system.
  • the repeater master device 10 has two E/O converters with different optical wavelengths and one O/E converter. Further, the slave repeater device 20 has two E/O converters with different optical wavelengths, and one O/E converter. WDMs 142 and 242 for bundling two waves of optical signals having a function as an optical directional coupler and a multiplexing function are required. is enough.
  • the downlink is MIMO transmission in which two signals (f0d1, f0d2) are simultaneously transmitted using the same frequency
  • the uplink is radio transmission in which one signal (f0u) is transmitted.
  • two downlink signals (f0d1, f0d2) and an uplink signal (f0u) are transferred to optical elements (E/O converters 122(1), 122(2)) of different wavelengths ( ⁇ d1, ⁇ d2, ⁇ u).
  • optical multiplexing enables relay through one optical fiber 71 .
  • the uplink may be MIMO transmission in which two signals (f0u1, f0u2) are simultaneously transmitted using the same frequency.
  • the repeater base unit 10 separates the O/E conversion unit for the optical wavelength ⁇ u1 and the O/E conversion unit for the optical wavelength ⁇ u2 so as to correspond to the two upstream signals (f0u1, f0u2).
  • the repeater slave unit 20 is separately provided with an E/O converter for the optical wavelength ⁇ u1 and an E/O converter for the optical wavelength ⁇ u2 so as to correspond to the two upstream signals (f0u1, f0u2).
  • the downlink is MIMO transmission in which three or more signals (f0d1, f0d2, f0d3, . . . ) are simultaneously transmitted using the same frequency
  • the uplink is simultaneously MIMO transmission that transmits three or more signals (f0u1, f0u2, f0u3, . . . ) may be used.
  • the repeater base unit 10 uses three or more optical wavelengths ( ⁇ d1, ⁇ d2, ⁇ d3, .
  • the repeater slave unit 20 has three or more different optical wavelengths ( ⁇ d1 , ⁇ d2, ⁇ d3, . . . ) are separately provided.
  • the repeater base unit 10 has a plurality of optical wavelengths ( ⁇ u1, ⁇ u2, ⁇ u3, .
  • the repeater slave unit 20 has three or more optical wavelengths ( ⁇ u1, ⁇ u2, ⁇ u2, ⁇ u1, ⁇ u2, ⁇ u3, . . . ) are separately provided.
  • FIG. 6 is a block diagram showing still another example of the main configuration of the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 of the wireless relay system according to the embodiment.
  • the configuration example of FIG. 6 is similar to the configuration example of FIG. This is an example of a radio relay system that supports two transmissions on the downlink and one transmission on the uplink, which is transmission of one signal.
  • the configuration different from that of FIG. 3 will be mainly described.
  • the wireless relay system includes a master repeater 10, a slave repeater 20, and an uplink/downlink line that is a medium for optical communication between the master repeater 10 and the slave repeater 20. and one optical fiber 71 .
  • the optical fiber 71 transmits two optical signals (downlink optical signals with wavelength ⁇ d) of the downlink (forward link) from the repeater master device 10 to the repeater slave device 20, and also transmits from the repeater slave device 20 to the repeater master device 10.
  • One optical signal (uplink optical signal with wavelength ⁇ u) is transmitted on the uplink (reverse link).
  • the downstream wavelength ⁇ d of the downstream optical signal and the upstream wavelength ⁇ u of the upstream optical signal are different wavelengths.
  • the repeater base unit 10 includes a base unit wireless unit 113, a relay source electrical-to-optical signal conversion unit (123, 133), and a WDM 143 functioning as an optical directional coupler.
  • Base unit radio section 113 is connected to antenna 101 having directivity for the base station (antenna for base station) 101. Through antenna 101, base unit radio section 113 transmits the first downlink signal of downlink to mobile station frequency f0d1 and the mobile station frequency f0d1. It receives the second downlink signal of the station frequency f0d2 and transmits the downlink signal of the uplink to the base station frequency f0u.
  • the master radio section 113 is configured using, for example, a high frequency amplifier (AMP), a signal processing section, and the like.
  • AMP high frequency amplifier
  • the signal processing unit of the base unit radio unit 113 Based on the first downlink signal with the frequency f0d1 for the mobile station and the signal with the first carrier frequency fc+ ⁇ fc1 in the downlink, the signal processing unit of the base unit radio unit 113 generates an intermediate signal with the frequency fc+ ⁇ fc1+f0d1 before being converted into an optical signal. to generate Furthermore, in the downlink, the signal processing unit generates an intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fc2+f0d2 before conversion into an optical signal, based on the second downlink signal of frequency f0d2 for the mobile station and the signal of second carrier frequency fc+ ⁇ fc2.
  • the signal processing unit In the uplink, the signal processing unit generates an uplink signal with frequency f0u for the base station based on the intermediate signal with frequency fc+ ⁇ fc1+f0u converted from the optical signal and the signal with first carrier frequency fc+ ⁇ fc1.
  • the signal processing unit of the base unit radio unit 113 includes a local oscillator, a first multiplier 1131 (1) and a second multiplier 1131 (2) for the downlink, and a multiplier for the uplink. 1133 , a downlink first bandpass filter 1132 ( 1 ) and a second bandpass filter 1132 ( 2 ), an uplink bandpass filter 1134 , and a signal adder 1135 .
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like that generates a signal with a first carrier frequency fc+ ⁇ fc1 and a signal with a second carrier frequency fc+ ⁇ fc2 that have different frequencies.
  • SG signal generator
  • the first multiplier 1131(1) of the downlink multiplies the first downlink signal of the frequency f0d1 for the mobile station by the signal of the first carrier frequency fc+ ⁇ fc1, and the second multiplier 1131(2) multiplies the frequency for the mobile station.
  • the second downstream signal of f0d2 is multiplied by the signal of the second carrier frequency fc+ ⁇ fc2.
  • Uplink multiplier 1133 multiplies the intermediate signal at frequency fc+ ⁇ fc1+f0u by the signal at first carrier frequency fc+ ⁇ fc1.
  • Downlink first band-pass filter 1132(1) passes only an intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fc1+f0d1 among the signals output from first multiplier 1131(1), and second band-pass filter 1132(2) Only the intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fc1+f0d2 among the signals output from the second multiplier 1131(2) is passed.
  • Uplink band-pass filter 1134 passes only the uplink signal of base station frequency f0u among the signals output from uplink multiplier 1133 .
  • the signal adder 1135 adds the intermediate signal with the frequency fc+ ⁇ fc1+f0d1 and the intermediate signal with the frequency fc+ ⁇ fc1+f0d2 that are different from each other, and outputs the added downlink signal to be transmitted to the E/O converter 123 .
  • the electrical-to-optical signal converter of the relay source has an E/O converter 123 as a downstream signal converter and an O/E converter 133 as an upstream signal converter.
  • the E/O conversion unit 123 converts the aforementioned downstream signal to be transmitted output from the base unit radio unit 113 into a downstream optical signal having a predetermined downstream wavelength ⁇ d.
  • the O/E conversion unit 133 converts the upstream optical signal with the upstream wavelength ⁇ u transmitted from the repeater slave unit 20 to an intermediate frequency of fc+ ⁇ fc1+f0u corresponding to the upstream electrical signal (RF signal) having the upstream frequency f0u for the base station 30. It converts it into a signal and outputs it to base unit radio section 113 .
  • the WDM 143 causes the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d output from the E/O converter 123 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 .
  • the WDM 143 also inputs the upstream optical signal having the upstream wavelength ⁇ u emitted from the transmission line end of the optical fiber 71 to the O/E converter 133 .
  • the repeater child device 20 includes a child device radio section 213, a relay destination electrical-to-optical signal conversion section (223, 233), and a WDM 243 functioning as an optical directional coupler.
  • Handset radio section 213 is connected to antenna 202 having directivity for cell 200A (antenna for mobile station) 202, receives an uplink signal of frequency f0u for base station on the uplink via antenna 202, A first downlink signal with frequency f0d1 for the mobile station and a second downlink signal with frequency f0d2 for the mobile station of the line are transmitted.
  • the slave unit radio unit 213 is configured using, for example, a high frequency amplifier (AMP), a signal processing unit, and the like.
  • AMP high frequency amplifier
  • the signal processing section of slave unit radio section 213 In the downlink, the signal processing section of slave unit radio section 213 generates a first downlink signal with frequency f0d1 for the mobile station based on the intermediate signal with frequency fc+ ⁇ fc1+f0d1 after conversion from the optical signal and the signal with carrier frequency fc+ ⁇ fc1. Generate. Further, the signal processing unit generates a second downstream signal of frequency f0d2 for the mobile station based on the intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fc2+f0d2 after conversion from the optical signal and the signal of carrier frequency fc+ ⁇ fc2.
  • the signal processing unit generates an intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fc1+f0u before conversion into an optical signal, based on the uplink signal of frequency f0u for the base station and the signal of carrier frequency fc+ ⁇ fc1.
  • the signal processing unit of the slave unit radio unit 213 includes a branch unit 2131, a local oscillator, a downlink first multiplier 2132(1) and a second multiplier 2132(2), It comprises an uplink multiplier 2134 , a downlink first bandpass filter 2133 ( 1 ) and a second downlink bandpass filter 2133 ( 2 ), and an uplink bandpass filter 2135 .
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like that generates a signal with a first carrier frequency fc+ ⁇ fc1 and a signal with a second carrier frequency fc+ ⁇ fc2 that have different frequencies.
  • SG signal generator
  • the branching unit 2131 branches a received signal including two downlink signals corresponding to downlink electric signals (RF signals) composed of two downlink frequencies f0d1 and f0d2 for the mobile station 40 output from the O/E conversion unit 223. .
  • RF signals downlink electric signals
  • Downlink first multiplier 2132(1) multiplies the intermediate signal at frequency fc+ ⁇ fc1+f0d1 by the signal at first carrier frequency fc+ ⁇ fc1
  • second multiplier 2132(2) multiplies the intermediate signal at frequency fc+ ⁇ fc2+f0d2 and the second carrier.
  • a signal with frequency fc+ ⁇ fc2 is multiplied.
  • the uplink multiplier 2134 multiplies the uplink signal of the base station frequency f0u by the signal of the first carrier frequency fc+ ⁇ fc1.
  • First downlink band-pass filter 2133 ( 1 ) passes only the first downlink signal with frequency f 0 d 1 for the mobile station among the signals output from first multiplier 2132 ( 1 ), (2) passes only the second downlink signal for the mobile station frequency f0d2 among the signals output from the second multiplier 2132(2).
  • Uplink bandpass filter 2135 passes only the intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fc1+f0u among the signals output from uplink multiplier 2134 .
  • the electro-optical signal converter at the relay destination has an O/E converter 223 as a downstream signal converter and an E/O converter 233 as an upstream signal converter.
  • the O/E conversion unit 223 converts the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d transmitted from the repeater base unit 10 into a downstream electrical signal (RF signal) composed of two downstream frequencies f0d1 and f0d2 for the mobile station 40. It converts it into a received signal containing two downlink signals and outputs it to slave unit radio section 213 .
  • the E/O conversion unit 233 converts the upstream signal to be transmitted output from the slave unit radio unit 213 into an upstream optical signal having a predetermined upstream wavelength ⁇ u.
  • the WDM 243 causes the upstream optical signal with the upstream wavelength ⁇ u output from the E/O converter 233 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 .
  • the WDM 243 also inputs the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d emitted from the end of the transmission line of the optical fiber 71 to the O/E converter 22 .
  • the wireless relay system of FIG. 233 and WDM 243 and the optical fiber 71 constitute an ROF system that is part of a radio repeater system.
  • both the master repeater device 10 and the slave repeater device 20 each have one E/O conversion unit and one O/E conversion unit with different optical wavelengths.
  • WDMs 143 and 243 that bundle two waves of optical signals having a function as an optical directional coupler are required, but as an optical transmission medium, a single optical fiber that is common to both the downlink and the uplink will suffice.
  • the downlink is MIMO transmission in which two signals (f0d1, f0d2) are simultaneously transmitted using the same frequency
  • the uplink is radio transmission in which one signal (f0u) is transmitted.
  • the frequencies of two downlink signals (f0d1, f0d2) are added with a predetermined difference so that they do not overlap each other, and are regarded as one downlink radio frequency frequency-multiplexed to form one downlink signal.
  • one uplink signal using optical elements (E/O converters 123, 233 and O/E converters 133, 223) with mutually different wavelengths ( ⁇ d, ⁇ u) and optically multiplexing them into one optical fiber 71 can be relayed on
  • the uplink may be MIMO transmission in which two signals (f0u1, f0u2) are simultaneously transmitted using the same frequency.
  • the uplink signal processing section in base unit radio section 113 is configured in the same manner as the downlink signal processing section in handset radio section 213, and the uplink signal processing section in handset radio section 213 is similar to the uplink signal processing section in base unit radio section 213. It may be configured in the same manner as the downlink signal processing section of machine radio section 113 .
  • FIG. 7 is a block diagram showing still another example of the main configuration of the repeater master device 10 and the repeater slave device 20 of the wireless relay system according to the embodiment.
  • the configuration example in FIG. 7 is MIMO transmission in which N signals are simultaneously transmitted using the same frequency in the direction toward the mobile station (downlink), and M signals are simultaneously transmitted in the direction toward the base station (uplink) using the same frequency.
  • This is an example of a radio relay system supporting N transmissions on the downlink and M transmissions on the uplink, which is MIMO transmission for transmitting 1 signals.
  • the configuration different from that of FIG. 3 will be mainly described.
  • the wireless relay system includes a master repeater 10, a slave repeater 20, and an uplink/downlink line that is a medium for optical communication between the master repeater 10 and the slave repeater 20. and one optical fiber 71 .
  • the optical fiber 71 transmits two optical signals (downlink optical signals with wavelength ⁇ d) of the downlink (forward link) from the repeater master device 10 to the repeater slave device 20, and also transmits from the repeater slave device 20 to the repeater master device 10.
  • One optical signal (uplink optical signal with wavelength ⁇ u) is transmitted on the uplink (reverse link).
  • the downstream wavelength ⁇ d of the downstream optical signal and the upstream wavelength ⁇ u of the upstream optical signal are different wavelengths.
  • the repeater base unit 10 includes a base unit radio section 114, a relay source electrical-to-optical signal conversion section (124, 134), and a WDM 144 functioning as an optical directional coupler.
  • Base radio unit 114 is configured using, for example, a high-frequency amplifier (AMP), a signal processing unit, and the like.
  • AMP high-frequency amplifier
  • M multiple (M) signals and configurations of the uplink
  • the number of downlink signals (N) may be 2, 4 or 8, and the number of uplink signals (M) may be 2, 4 or 8. . Also, the number (N) of downlink signals and the number (M) of uplink signals may be the same number or may be different numbers.
  • the signal processing section of the base unit radio section 114 generates an intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fcn+f0dn before conversion into an optical signal, based on the downlink signal of frequency f0dn for the mobile station and the signal of carrier frequency fc+ ⁇ fcn.
  • the signal processing unit In the uplink, the signal processing unit generates an uplink signal with a frequency of f0um for the base station based on the intermediate signal with a frequency of fc+ ⁇ fcm+f0um converted from the optical signal and the signal with a carrier frequency of fc+ ⁇ fcm.
  • the signal processing unit of base unit radio unit 114 includes a local oscillator, a plurality of downlink multipliers 1141(n), a plurality of uplink multipliers 1143(m), a downlink It comprises a plurality of line band-pass filters 1142 (n), a plurality of up-line band-pass filters 1144 (m), a signal adder 1145 and a branch 1146 .
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like that generates a plurality of signals with different carrier frequencies fc+ ⁇ fcn and signals with carrier frequencies fc+ ⁇ fcm.
  • SG signal generator
  • the downlink multiplier 1141(n) multiplies the downlink signal of the mobile station frequency f0dn by the signal of the carrier frequency fc+ ⁇ fcn.
  • Uplink multiplier 1143(m) multiplies the intermediate signal at frequency fc+ ⁇ fcm+f0um by the signal at carrier frequency fc+ ⁇ fcm.
  • Downlink bandpass filter 1142(n) passes only the intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fcn+f0dn among the signals output from multiplier 1141(n).
  • the uplink bandpass filter 1144(m) passes only the uplink signal of the base station frequency f0um among the signals output from the uplink multiplier 1143(m).
  • the signal adder 1145 adds a plurality of intermediate signals with mutually different frequencies fc+ ⁇ fcn+f0dn and outputs the added downlink signal to be transmitted to the E/O converter 123 .
  • a branching unit 1146 branches a received signal including a plurality of uplink signals corresponding to uplink electric signals (RF signals) composed of a plurality of uplink frequencies f0dm for the base station 30 output from the O/E conversion unit 134 .
  • RF signals uplink electric signals
  • the electrical-to-optical signal converter of the relay source has an E/O converter 124 as a downstream signal converter and an O/E converter 134 as an upstream signal converter.
  • the E/O conversion unit 124 converts the aforementioned downstream signal to be transmitted output from the base unit radio unit 114 into a downstream optical signal having a predetermined downstream wavelength ⁇ d.
  • the O/E conversion unit 134 converts the upstream optical signal with the upstream wavelength ⁇ u transmitted from the repeater slave unit 20 to an intermediate frequency of fc+ ⁇ fcm+f0um corresponding to the upstream electrical signal (RF signal) having the upstream frequency f0um for the base station 30. It converts it into a signal and outputs it to base unit radio section 114 .
  • the WDM 144 causes the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d output from the E/O converter 124 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 .
  • the WDM 144 also inputs an upstream optical signal having an upstream wavelength ⁇ u emitted from the transmission line end of the optical fiber 71 to the O/E converter 134 .
  • the repeater child device 20 includes a child device radio section 214, a relay destination electrical-to-optical signal conversion section (224, 234), and a WDM 244 functioning as an optical directional coupler.
  • the slave unit radio unit 214 is configured using, for example, a high-frequency amplifier (AMP), a signal processing unit, and the like.
  • AMP high-frequency amplifier
  • the signal processing unit of slave unit radio unit 214 In the downlink, the signal processing unit of slave unit radio unit 214 generates a downlink signal with frequency f0dn for the mobile station based on the intermediate signal with frequency fc+ ⁇ fcn+f0dn converted from the optical signal and the signal with carrier frequency fc+ ⁇ fcn. . In the uplink, the signal processing unit generates an intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fcm+f0um before conversion into an optical signal, based on the uplink signal of frequency f0m for the base station and the signal of carrier frequency fc+ ⁇ fcm.
  • the signal processing unit of the slave unit radio unit 214 includes a branch unit 2141, a local oscillator, a plurality of downlink multipliers 2142(n), and a plurality of uplink multipliers 2144 ( m), a plurality of downlink band-pass filters 2143 (n), a plurality of uplink band-pass filters 2145 (m), and a signal adder 2146 .
  • the local oscillator can be composed of a signal generator (SG) or the like that generates a plurality of signals with different carrier frequencies fc+ ⁇ fcn and signals with carrier frequencies fc+ ⁇ fcm.
  • SG signal generator
  • a branching unit 2141 branches a received signal including a plurality of downlink signals corresponding to downlink electrical signals (RF signals) composed of a plurality of downlink frequencies f0dn for the mobile station 40 output from the O/E conversion unit 224 .
  • RF signals downlink electrical signals
  • Downlink multiplier 2142(n) multiplies the intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fcn+f0dn by the signal of carrier frequency fc+ ⁇ fcn.
  • the uplink multiplier 2144(m) multiplies the uplink signal of the base station frequency f0um by the signal of the carrier frequency fc+ ⁇ fcm.
  • the downlink bandpass filter 2143(n) passes only the downlink signal of the mobile station frequency f0dn among the signals output from the multiplier 2142(n).
  • Uplink bandpass filter 2145(m) passes only the intermediate signal of frequency fc+ ⁇ fcm+f0um among the signals output from uplink multiplier 2144(m).
  • the signal adder 2146 adds a plurality of intermediate signals with mutually different frequencies fc+ ⁇ fcm+f0dm, and outputs the added downstream signal to be transmitted to the E/O converter 234 .
  • the electro-optical signal converter at the relay destination has an O/E converter 224 as a downstream signal converter and an E/O converter 234 as an upstream signal converter.
  • the O/E conversion unit 224 converts the downstream optical signal of the downstream wavelength ⁇ d transmitted from the repeater base unit 10 into a plurality of downstream signals corresponding to the downstream electrical signal (RF signal) of the downstream frequency f0dn for the mobile station 40. is converted into a received signal containing the .
  • the E/O conversion unit 234 converts the upstream signal to be transmitted output from the slave unit radio unit 214 into an upstream optical signal having a predetermined upstream wavelength ⁇ u.
  • the WDM 244 causes the upstream optical signal with the upstream wavelength ⁇ u output from the E/O converter 234 to enter the transmission line end of the optical fiber 71 .
  • the WDM 244 also inputs the downstream optical signal with the downstream wavelength ⁇ d emitted from the end of the transmission line of the optical fiber 71 to the O/E converter 22 .
  • both the master repeater device 10 and the slave repeater device 20 each have one E/O conversion unit and one O/E conversion unit with different optical wavelengths.
  • WDMs 144 and 244 that bundle two waves of optical signals having a function as an optical directional coupler are necessary, but as an optical transmission medium, a single optical fiber that is common to both the downlink and the uplink will suffice.
  • the downlink is MIMO transmission in which N signals (f0dn) are simultaneously transmitted using the same frequency
  • the uplink is MIMO transmission using the same frequency.
  • the frequencies (f0dn) of N downlink signals and the frequencies (f0um) of M uplink signals are added by differing by a predetermined frequency so that they do not overlap each other.
  • one downlink signal and one uplink signal are optical elements (E/O By using converters 124, 234 and O/E converters 134, 224) and optically multiplexing, it is possible to repeat with one optical fiber 71.
  • FIG. 1 A block diagram illustrating an exemplary computing environment in accordance with the present disclosure.
  • the radio frequencies f1d and f1u for relay are unnecessary, and the same frequency is used. There is no interference due to the wraparound of radio waves.
  • the slave repeater device 20 can transmit with maximum transmission power.
  • the repeater-type wireless relay system is provided, and the repeater slave unit 20 performs processing specific to the base stations (eNodeB, gNodeB) such as baseband signal encoding and decoding into baseband signals.
  • the device configuration of the repeater child device 20 becomes simple and lightweight.
  • processing steps and components of communication systems may be implemented by various means.
  • these processes and components may be implemented in hardware, firmware, software, or any combination thereof.
  • means such as processing units used to implement the above steps and components in an entity are: One or more of an application specific integrated circuit (ASIC), digital signal processor (DSP), digital signal processor (DSPD), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor , controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • DSP digital signal processor
  • DSPD digital signal processor
  • PLD programmable logic device
  • FPGA field programmable gate array
  • means such as processing units used to implement the above components may be programs (e.g., procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , etc.).
  • any computer/processor readable medium tangibly embodying firmware and/or software code means such as a processing unit, used to implement the above steps and components described herein. may be used to implement
  • firmware and/or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, such as in a controller.
  • the memory may be implemented within the computer or processor, or external to the processor.
  • the firmware and/or software code may also be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), flash memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage devices, etc. good.
  • the code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.
  • the medium may be a non-temporary recording medium.
  • the code of the program is not limited to a specific format as long as it can be read and executed by a computer, processor, or other device or machine.
  • the program code may be source code, object code, or binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.

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Abstract

同一周波数の電波の回り込み干渉を防止できるとともに中継用周波数を必要としないリピータ型の無線中継システムを提供する。無線中継システムは、中継元の無線中継装置と中継先の無線中継装置との間の光通信を中継するための一又は複数の光ファイバーを備える。中継元の無線中継装置は、移動通信網側と通信する網側通信部と、網側通信部から受けた移動通信網側の電気信号と光ファイバーを伝搬する光信号との間の変換を行う中継元の電気光信号変換部とを有する。中継先の無線中継装置は、端末装置側と無線通信する端末側通信部と、端末側通信部から受けた端末装置側の電気信号と光ファイバーを伝搬する光信号との間の変換を行う中継先の電気光信号変換部とを有する。

Description

無線中継システム
 本発明は、上空に位置する中継局により無線通信を中継するリピータ型の無線中継システムに関するものである。
 従来、この種の無線中継システムとして、係留気球無線中継システムや有線給電ドローン無線中継システムが知られている(例えば、非特許文献1参照)。係留気球無線中継システムでは、地上から上空に延びた係留線(係留索)で係留されて支持された係留気球に中継局が搭載され、有線給電ケーブルを介して地上給電装置から中継局に電力が供給される。有線給電ドローン無線中継システムでは、上空で停止飛行(ホバリング)可能なドローン(無人航空機)に中継局が搭載され、有線給電ケーブルを介して地上給電装置から中継局に電力が供給される。
"有線給電ドローン無線中継システムの実証実験に成功",[online],令和2年7月9日,ソフトバンク株式会社,ニュース,プレスリリース2020,[令和2年12月24日検索],インターネット<URL:https://www.softbank.jp/corp/news/press/sbkk/2020/20200709_01/>
 上記従来の無線中継システムでは、非再生周波数変換型の無線中継リピータシステムであり、網側から端末装置への下り回線及び端末装置から網側への上り回線のそれぞれについて、同一周波数の電波の回り込み干渉を防止するために、上空の無線中継装置(リピータ子機)と地上の無線中継装置(リピータ親機)との間の無線通信に中継用の電波(周波数f1)を必要とする。
 本発明の一態様に係る無線中継システムは、中継元の無線中継装置と上空に位置する中継先の無線中継装置とを備える無線中継システムである。この無線中継システムは、前記中継元の無線中継装置と前記中継先の無線中継装置との間の光通信を中継するための一又は複数の光ファイバーを備える。前記中継元の無線中継装置は、移動通信網側と通信する網側通信部と、前記網側通信部から受けた移動通信網側の電気信号と前記光ファイバーを伝搬する光信号との間の変換を行う中継元の電気光信号変換部と、を有する。前記中継先の無線中継装置は、端末装置側と無線通信する端末側通信部と、前記端末側通信部から受けた端末装置側の電気信号と前記光ファイバーを伝搬する光信号との間の変換を行う中継先の電気光信号変換部と、を有する。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置に向かう下り光信号を伝送するための下り回線の光ファーバーと、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置に向かう上り光信号を伝送するための上り回線の光ファイバーと、を備え、前記中継元の電気光信号変換部は、下り電気信号を前記下り光信号に変換する下り信号変換部と、前記上り光信号を上り電気信号に変換する上り信号変換部と、を有し、前記中継先の電気光信号変換部は、前記下り光信号を下り電気信号に変換する下り信号変換部と、上り電気信号を前記上り光信号に変換する上り信号変換部と、を有してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置に向かう第1波長の下り光信号と、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置に向かう前記第1波長とは異なる第2波長の上り光信号とを伝搬させるため単一の光ファイバーを備え、前記中継元の電気光信号変換部は、下り電気信号を前記第1波長の下り光信号に変換する下り回線変換部と、前記第2波長の上り光信号を上り電気信号に変換する上り回線変換部と、前記下り回線変換部及び前記上り回線変換部と前記光ファイバーとに接続された波長分割多重接続部と、を有し、前記中継先の電気光信号変換部は、前記第1波長の下り光信号を下り電気信号に変換する下り信号変換部と、上り電気信号を前記第2波長の上り光信号に変換する上り信号変換部と、前記下り回線変換部及び前記上り回線変換部と前記光ファイバーとを接続する波長分割多重接続部と、を有してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置への下り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(N)の信号を送信するMIMO送信であり、前記中継元の無線中継装置は、前記網側通信部から受けた複数(N)の下り電気信号を、波長が互いに異なる複数(N)の第1波長の下り光信号に変換して前記光ファイバーに入力する複数の下り信号変換部を有し、前記中継先の無線中継装置は、前記光ファイバーから出力された前記複数(N)の第1波長の下り光信号を複数(N)の電気信号に変換して前記端末側通信部に渡してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置への下り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(N)の信号を送信するMIMO送信であり、前記中継元の無線中継装置の前記網側通信部は、複数(N)の下り電気信号の搬送周波数を互いに異なる複数の搬送周波数に変えた複数の中間信号を生成し、前記複数の中間信号を加算して前記下り信号変換部に入力し、前記中継先の無線中継装置の前記端末側通信部は、前記下り信号変換部から出力された複数の搬送周波数の複数の中間信号を分岐し、前記複数の中間信号の搬送周波数を元の搬送周波数に戻して出力してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(M)の信号を送信するMIMO送信であり、前記中継先の無線中継装置は、前記端末側通信部から受けた複数(M)の上り電気信号を、波長が互いに異なる複数(M)の第2波長の上り光信号に変換して前記光ファイバーに入力する複数の上り信号変換部を有し、前記中継元の無線中継装置は、前記光ファイバーから出力された前記複数(M)の第2波長の上り光信号を複数(M)の電気信号に変換して前記網側通信部に渡してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(M)の信号を送信するMIMO送信であり、前記中継先の無線中継装置の前記端末側通信部は、複数(M)の上り電気信号の搬送周波数を互いに異なる複数の搬送周波数に変えた複数の中間信号を生成し、前記複数の中間信号を加算して前記上り信号変換部に入力し、前記中継元の無線中継装置の前記網側通信部は、前記上り信号変換部から出力された複数の搬送周波数の複数の中間信号を分岐し、前記複数の中間信号の搬送周波数を元の搬送周波数に戻して出力してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置への下り回線において、同一周波数を用いて同時に2信号を送信するMIMO送信を行い、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線において1信号を送信してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線において、同一周波数を用いて同時に2信号を送信するMIMO送信を行ってもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継先の無線中継装置は、同一の移動通信事業者が使用する互いに異なる周波数の複数の下り回線の通信を中継し、前記同一の移動通信事業者が使用する互いに異なる周波数の複数の上り回線の通信を中継してもよい。
 前記無線中継システムにおいて、前記中継先の無線中継装置は、無人航空機又は係留気球に搭載されていてもよい。
 本発明によれば、同一周波数の電波の回り込み干渉を防止できるとともに中継用周波数を必要としないリピータ型の無線中継システムを提供することができる。
図1は、実施形態に係る無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す説明図である。 図2は、参考例に係る無線中継システムの説明図である。 図3は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機及びリピータ子機の主要部構成の一例を示すブロック図である。 図4は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機及びリピータ子機の主要部構成の他の例を示すブロック図である。 図5は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機及びリピータ子機の主要部構成の更に他の例を示すブロック図である。 図6は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機及びリピータ子機の主要部構成の更に他の例を示すブロック図である。 図7は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機及びリピータ子機の主要部構成の更に他の例を示すブロック図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
 本書に記載された実施形態に係るシステムは、地上又は海上の中継元の無線中継装置(リピータ親機)と、ドローン(無人航空機)や係留気球等の飛行体に搭載された無線中継装置(リピータ子機)とを備え、災害時や山岳や森林などの遭難者の捜索時に固定基地局の圏外エリアに対して無線中継を実施することができる臨時無線中継システムである。特に、本実施形態の無線中継システムは、リピータ親機とリピータ子機との通信を、光ファイバーを用いたROF(Radio on Fiber)で行うことにより、同一周波数の電波の回り込み干渉を防止できるとともに中継用周波数を必要としないリピータ型の無線中継システムである。
 図1は、本発明の一実施形態に係る無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す説明図である。
 図1において、本実施形態に係る無線中継システムは、地上に位置する中継元の無線中継装置(以下「リピータ親機」という。)10及び上空に位置する中継先の無線中継装置(以下「リピータ子機」という。)20を備える。リピータ親機10及びリピータ子機20は、通信オペレータ(通信事業者)の移動通信網80のコアネットワークに接続されたeNodeB、gNodeBなどの固定基地局(以下「基地局」という。)30と、通信オペレータの無線中継エリア(リピータ子機20のセル200A)内に位置する単一又は複数の端末装置(ユーザ装置)としての移動局40との間の下り回線及び上り回線の無線通信を中継する。
 なお、本実施形態の無線中継システムは、同一の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる下り回線の複数の無線信号を中継し、同一の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる上り回線の複数の無線信号を中継してもよい。また、本実施形態の無線中継システムは、複数の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる下り回線の複数の無線信号を中継し、前記複数の通信オペレータで使用される互いに周波数が異なる上り回線の複数の無線信号を中継してもよい。
 移動通信網80には遠隔制御装置81(遠隔制御元)を設けてもよい。遠隔制御装置81は、例えばリピータ親機10及びリピータ子機20の情報を保持し、リピータ親機10及びリピータ子機20の少なくとも一方に制御情報を送信することができる。また、遠隔制御装置81は、情報の送信先として機能し、リピータ親機10及びリピータ子機20の少なくとも一方から情報を受信してもよい。なお、遠隔制御装置81は、リピータ親機10やリピータ子機20と通信可能な場所であれば、移動通信網80以外に設けてもよい。
 移動通信網80には、リピータ子機20が搭載された飛行体としてのドローン60を遠隔的に操縦する遠隔ドローン操縦装置を設けてもよい。
 遠隔制御装置81は、例えばリピータ親機10を介してリピータ子機20と通信可能な、サーバ、PC若しくはタブレット端末であってもよい。また、遠隔ドローン操縦装置は、例えばリピータ親機10を介してドローン60の制御部と通信可能な、サーバ、PC若しくはタブレット端末であってもよい。
 リピータ親機10は、基地局30のアンテナ31に向いた指向性を有するアンテナ(対基地局向けアンテナ)101を介して、基地局30との間で中継対象の第1周波数(「無線中継周波数」又は「基地局側周波数」ともいう。)f0d(下り信号)及びf0u(上り信号)の無線信号を送受信する。また、リピータ親機10は、ケーブル70に搭載した単一又は複数の光ファイバー71を介して、リピータ子機20との間で所定波長の光信号を送受信する。リピータ親機10は、基地局30との間で送受信されるf0d(下り信号)及びf0u(上り信号)の無線信号と、リピータ子機20との間で送受信される所定波長の光信号とを変換する電気光信号変換機能を有する。
 リピータ親機10は、移動体としての車両である自動車50に搭載されることにより地上の目標位置に移動することができる。自動車50は、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車など、リピータ親機10に長時間にわたって電力を供給可能なバッテリーや発電機などを備えているものであってもよい。自動車50は、ドローン60が離発着可能な離発着部を備えてもよい。また、図1の構成例は、リピータ親機10が自動車50に組み込まれた場合の例であるが、リピータ親機10が組み込まれる移動体は、道路を走行する自動車以外の車両、線路上を走行する鉄道車両、航空機、又は、河川上若しくは海上の船舶などであってもよい。
 リピータ子機20は、ケーブル70に搭載した単一又は複数の光ファイバー71を介して、リピータ親機10との間で所定波長の光信号を送受信する。また、リピータ子機20は、移動局向けのアンテナ202を介して、移動局40との間の中継対象の第1周波数(以下、「無線中継周波数」又は「移動局側周波数」ともいう。)f0d(下り信号)及びf0u(上り信号)の無線信号を送受信する。リピータ子機20は、リピータ親機10との間で送受信される所定波長の光信号と、移動局40との間で送受信されるf0d(下り信号)及びf0u(上り信号)の無線信号とを変換する電気光信号変換機能を有する。
 リピータ子機20は、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在又は移動する浮揚体である飛行体としてのドローン60に搭載されている。リピータ子機20が搭載されたドローン60は、自動車(無線中継車)50により地上の目標位置に運搬され、地上から所定高度(例えば100~150m)の上空に滞在するように制御される。ドローン60の飛行駆動部及びリピータ子機20には内蔵のバッテリーから電力が供給される。ドローン60の飛行駆動部及びリピータ子機20には、ケーブル70に搭載した給電線を介して、地上の自動車50に搭載されたバッテリーや発電機から電力を供給してもよい。
 光ファイバー71は、例えば、光信号を主に伝送するコアと、コアを取り囲むクラッドと、これらを補強及び保護する被覆と有する。コア及びクラッドは、互いに屈折率が異なり、例えば石英などのガラス又はプラスチックで形成されている。光ファイバー71は、更に外側に、補強繊維層やシースなどを有してもよい。
 光ファイバー71を含むケーブル70は、リピータ子機20を搭載したドローン60を係留する係留線として機能してもよいし、地上からリピータ子機20に電力を供給する給電線を有してもよい。ケーブル70が給電線を有する場合、自動車50に搭載したバッテリーや発電機からリピータ子機20とドローン60のプロペラを駆動するモータ等の飛行駆動部とに電力を供給することにより、長時間にわたってリピータ子機20を上空に滞在させることができ、無線中継システムの要であるリピータ子機20の長時間の運用が可能になる。
 なお、本実施形態では、ドローン60にリピータ子機20を搭載して、自動車50の上空又は斜め上空に滞在させているが、係留気球等の浮揚体にリピータ子機20を搭載して自動車50の上空又は斜め上空に滞在させてもよい。
 図2は、参考例に係る非再生・周波数変型リピータ方式の無線中継システムの説明図である。図2に示す参考例に係る無線中継システムでは、リピータ親機10とリピータ子機20との通信を、中継用周波数(f1d,f1u)の電波を用いた無線通信で行っている。リピータ親機10は、リピータ子機20に向いた指向性を有するアンテナ(対子機向けアンテナ)102を有する。リピータ子機20は、リピータ親機10に向いた指向性を有するアンテナ(対親機向けアンテナ)201を有する。
 図2において、リピータ親機10は、基地局30から受信した周波数f0dの電波を、中継用周波数f1dの電波に変換してリピータ子機20に向けて送信し、リピータ子機20から受信した中継用周波数f1uの電波を、周波数f0uの電波に戻して(変換して)基地局30に向けて送信する。リピータ子機20は、リピータ親機10から受信した中継用周波数f1dの電波を、周波数f0dの電波に戻して(変換して)移動局40に向けて送信し、移動局40から受信した周波数f0uの電波を、中継用周波数f1uの電波に変換してリピータ親機10に向けて送信する。
 図2の無線中継システムでは、中継用周波数f1d,f1uに変換して中継するため、リピータ子機20のアンテナ201,202間に電波吸収体を入れなくてもアンテナ201,202間で同一周波数の電波の回り込みによる干渉がなくなり、リピータ子機20は最大送信電力で送信できる。また、リピータ子機20はベースバンド信号に復号しないことから装置構成が簡易・軽量になる。
 しかしながら、図2の無線中継システムでは、リピータ親機10とリピータ子機20との間の通信に中継用の無線周波数f1d,f1uが必要である。
 これに対し、本実施形態の無線中継システムでは、リピータ親機10とリピータ子機20との間の通信を、光ファイバー71を用いたROFで行うため、中継用の無線周波数f1d,f1uが不要であり、同一周波数の電波の回り込みによる干渉もない。
 図3は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機10及びリピータ子機20の主要部構成の一例を示すブロック図である。図3の構成例は、対移動局方向(下り回線)が1信号の送信であり、対基地局方向(上り回線)が1信号の送信である、上下回線1送信のSISO(Single Input Single Output)対応の無線中継システムの例である。
 図3において、本実施形態に係る無線中継システムは、基地局30と通信できる位置に停車した自動車50に搭載された搭載するリピータ親機10と、リピータ親機10と通信できる位置で上空に滞在するドローン60に搭載するリピータ子機20と、リピータ親機10とリピータ子機20との間の光通信の媒体である2本の光ファイバー71(71d,71u)とを備える。
 第1の光ファイバー71dは、リピータ親機10からリピータ子機20への下り回線(フォワードリンク)の光信号(下り光信号)を伝送し、第2の光ファイバー71uは、リピータ子機20からリピータ親機10への上り回線(リバースリンク)の光信号(上り光信号)を伝送する。下り光信号及び上り光信号の波長(以下「光波長」ともいう。)は、例えば、伝送損失が比較的小さい、S帯(1460~1530[nm])、C帯(1530~1565[nm])、L帯(1565~1625[nm])又はO帯(1260~1360[nm])の波長である。下り光信号の波長λdと上り光信号の波長λuは同一波長でもよいし、互いに異なる波長であってもよい。
 リピータ親機10は、移動通信網側と通信する機能を有する網側通信部としての親機無線部110と、中継元の電気光信号変換部(120,130)とを備える。
 親機無線部110は、基地局向けの指向性を有するアンテナ(対基地局向けアンテナ)101に接続され、アンテナ101を介して、下り回線の対移動局周波数f0dの下り信号を受信し、上り回線の対基地局周波数f0uの下り信号を送信する。親機無線部110は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 親機無線部110の信号処理部は、下り回線において、対移動局周波数f0dの下り信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+f0dの中間信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+f0uの中間信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、対基地局周波数f0uの上り信号を生成する。
 親機無線部110の信号処理部は、例えば、局部発振器と、下り回線及び上り回線それぞれの乗算器(「混合器」ともいう。)と、下り回線及び上り回線それぞれの帯域通過フィルタとを備える。局部発振器は、信号発生器(SG)などで構成することができ、所定の搬送周波数fcの信号を発生する。下り回線の乗算器は、対移動局周波数f0dの下り信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。上り回線の乗算器は、周波数fc+f0uの中間信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。下り回線の帯域通過フィルタは、下り回線の乗算器から出力された信号のうち周波数fc+f0dの中間信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタは、上り回線の乗算器から出力された信号のうち対基地局周波数f0uの上り信号のみを通過させる。
 中継元の電気光信号変換部は、下り信号変換部としてのE/O変換部120と、上り信号変換部としてのO/E変換部130とを有する。E/O変換部120は、親機無線部110から出力された移動局40向けの下り電気信号(RF信号)を所定の下り波長λdからなる下り光信号に変換する。O/E変換部130は、所定の上り波長λuからなる上り光信号を基地局30向けの上り電気信号(RF信号)に変換して親機無線部110に出力する。E/O変換部120は例えばLD(レーザダイオード)などの発光素子を用いて構成され、O/E変換部130は例えばPD(フォトダイオード)などの受光素子を用いて構成される。
 リピータ子機20は、移動局(端末装置)40側と通信する機能を有する端末側通信部としての子機無線部210と、中継先の電気光信号変換部(220,230)とを備える。
 子機無線部210は、セル200A向けの指向性を有するアンテナ(対移動局向けアンテナ)202に接続され、アンテナ202を介して、上り回線の対基地局周波数f0uの上り信号を受信し、下り回線の対移動局周波数f0dの下り信号を送信する。子機無線部210は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 子機無線部210の信号処理部は、下り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+f0dの中間信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、対移動局周波数f0dの下り信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、対基地局周波数f0uの上り信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+f0uの中間信号を生成する。
 子機無線部210の信号処理部は、例えば、局部発振器と、下り回線及び上り回線それぞれの乗算器と、下り回線及び上り回線それぞれの帯域通過フィルタとを備える。局部発振器は、信号発生器(SG)などで構成することができ、所定の搬送周波数fcの信号を発生する。下り回線の乗算器は、周波数fc+f0dの中間信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。上り回線の乗算器は、対基地局周波数f0uの上り信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。下り回線の帯域通過フィルタは、下り回線の乗算器から出力された信号のうち対移動局周波数f0dの下り信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタは、上り回線の乗算器から出力された信号のうち周波数fc+f0uの中間信号のみを通過させる。
 中継先の電気光信号変換部は、上り信号変換部としてのE/O変換部230と、下り信号変換部としてのO/E変換部220とを有する。E/O変換部230は、子機無線部210から出力された基地局30向けの上り電気信号(RF信号)を所定の上り波長λuからなる上り光信号に変換する。O/E変換部220は、所定の下り波長λdからなる下り光信号を移動局40向けの下り電気信号(RF信号)に変換して子機無線部210に出力する。E/O変換部230は例えばLDなどの発光素子を用いて構成され、O/E変換部220は例えばPDなどの受光素子を用いて構成される。
 図3の無線中継システムの構成例において、リピータ親機10のE/O変換部120及びO/E変換部130と、リピータ子機20のO/E変換部220及びE/O変換部230と、光ファイバー71(71d,71u)は、無線中継システムの一部であるROFシステムを構成する。
 図3の構成例では、リピータ親機10及びリピータ子機20はともに、E/O変換部及びO/E変換部の数がそれぞれ1である。また、2本の光ファイバー(下り回線用の光ファイバー71d、上り回線用の光ファイバー71u)を用いるため、リピータ親機10及びリピータ子機20はともに、複数の光信号を束ねる波長分割多重接続部(WDM:Wavelength Division Multiplexing)が不要である。
 図4は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機10及びリピータ子機20の主要部構成の他の例を示すブロック図である。図4の構成例は、図3の構成例と同様に、対移動局方向(下り回線)が1信号の送信であり、対基地局方向(上り回線)が1信号の送信である、上下回線1送信のSISO対応の無線中継システムの例である。以下、図3と異なる構成について主に説明する。
 図4において、本実施形態に係る無線中継システムは、リピータ親機10と、リピータ子機20と、リピータ親機10とリピータ子機20との間の光通信の媒体である上下回線に共通の1本の光ファイバー71とを備える。
 光ファイバー71は、リピータ親機10からリピータ子機20への下り回線(フォワードリンク)の光信号(波長λdの下り光信号)を伝送するとともに、リピータ子機20からリピータ親機10への上り回線(リバースリンク)の光信号(波長λuの上り光信号)を伝送する。下り光信号の波長λdと上り光信号の波長λuは、互いに異なる波長である。
 リピータ親機10は、親機無線部111と、中継元の電気光信号変換部(121,131)と、光方向性結合器としての機能を有するWDM141とを備える。親機無線部111の構成は、前述の図3の親機無線部110の構成と同等である。
 中継元の電気光信号変換部は、下り信号変換部としてのE/O変換部121,131と、上り信号変換部としてのO/E変換部131とを有する。E/O変換部121は、親機無線部110から出力された移動局40向けの下り電気信号(RF信号)を所定の下り波長λdからなる下り光信号に変換する。O/E変換部131は、下り波長λdとは異なる所定の上り波長λuからなる上り光信号を基地局30向けの上り電気信号(RF信号)に変換して親機無線部111に出力する。
 WDM141は、E/O変換部121から出力された下り波長λdの下り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM141は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した上り波長λuの上り光信号を親機無線部111に入力する。
 リピータ子機20は、子機無線部211と、中継先の電気光信号変換部(221,231)と、光方向性結合器としての機能を有するWDM241とを備える。子機無線部211の構成は、前述の図3の子機無線部210の構成と同等である。
 中継先の電気光信号変換部は、上り信号変換部としてのE/O変換部231と、下り信号変換部としてのO/E変換部221とを有する。E/O変換部231は、子機無線部211から出力された基地局30向けの上り電気信号(RF信号)を所定の上り波長λuからなる上り光信号に変換する。O/E変換部221は、上り波長λuとは異なる所定の下り波長λdからなる下り光信号を移動局40向けの下り電気信号(RF信号)に変換して子機無線部211に出力する。
 WDM241は、E/O変換部231から出力された上り波長λuの上り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM241は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した下り波長λdの下り光信号をO/E変換部221に入力する。
 図4の無線中継システムの構成例において、リピータ親機10のE/O変換部121、O/E変換部131及びWDM141と、リピータ子機20のO/E変換部221、E/O変換部231及びWDM241と、光ファイバー71は、無線中継システムの一部であるROFシステムを構成する。
すること
 図4の構成例では、リピータ親機10及びリピータ子機20はともに、互いに光波長が異なるE/O変換部及びO/E変換部の数がそれぞれ1である。また、光方向性結合器としての機能を有する2波の光信号を束ねるWDM141,241が必要であるが、光伝送の媒体は下り回線及び上り回線に共通の1本の光ファイバー71で構成できる。
 以上のように、図4の構成例によれば、下り回線信号(f0d)と上り回線信号(f0u)を互いに異なる波長(λd,λu)の光素子(E/O変換器121,231及びO/E変換器131,221)を使い、光多重することで1本の光ファイバー71で中継することができる。
 図5は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機10及びリピータ子機20の主要部構成の更に他の例を示すブロック図である。図5の構成例は、対移動局方向(下り回線)が同一周波数を用いて同時に2信号を送信するMIMO送信であり、対基地局方向(上り回線)が1信号の送信である、下り回線2送信・上り回線1送信対応の無線中継システムの例である。以下、図3と異なる構成について主に説明する。
 図5において、本実施形態に係る無線中継システムは、リピータ親機10と、リピータ子機20と、リピータ親機10とリピータ子機20との間の光通信の媒体である上下回線に共通の1本の光ファイバー71とを備える。
 光ファイバー71は、リピータ親機10からリピータ子機20への下り回線(フォワードリンク)の2つの光信号(2つの波長λd1,λd2の下り光信号)を伝送するとともに、リピータ子機20からリピータ親機10への上り回線(リバースリンク)の1つの光信号(波長λuの上り光信号)を伝送する。第1の下り光信号の第1下り波長λd1と、第2の下り光信号の第2下り波長λd2と、上り光信号の上り波長λuは、互いに異なる波長である。
 リピータ親機10は、親機無線部112と、中継元の電気光信号変換部(122(1),122(2),132)と、光方向性結合器としての機能と光信号を束ねる合波機能とを有するWDM142とを備える。
 親機無線部112は、基地局向けの指向性を有するアンテナ(対基地局向けアンテナ)101に接続され、アンテナ101を介して、下り回線の対移動局周波数f0d1の第1下り信号と対移動局周波数f0d2の第2下り信号を受信し、上り回線の対基地局周波数f0uの下り信号を送信する。親機無線部112は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 親機無線部112の信号処理部は、下り回線において、対移動局周波数f0d1の第1下り信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+f0d1の中間信号を生成する。更に、信号処理部は、下り回線において、対移動局周波数f0d2の第2下り信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+f0d2の中間信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+f0uの中間信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、対基地局周波数f0uの上り信号を生成する。
 親機無線部110の信号処理部は、例えば、局部発振器と、下り回線の第1乗算器及び第2乗算器と、上り回線の乗算器と、下り回線の第1帯域通過フィルタ及び第2帯域通過フィルタと、上り回線の帯域通過フィルタとを備える。局部発振器は、信号発生器(SG)などで構成することができ、所定の搬送周波数fcの信号を発生する。
 下り回線の第1乗算器は、対移動局周波数f0d1の第1下り信号と搬送周波数fcの信号とを乗算し、第2乗算器は、対移動局周波数f0d2の第2下り信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。上り回線の乗算器は、周波数fc+f0uの中間信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。下り回線の第1帯域通過フィルタは、第1乗算器から出力された信号のうち周波数fc+f0d1の中間信号のみを通過させ、第2帯域通過フィルタは、第2乗算器から出力された信号のうち周波数fc+f0d2の中間信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタは、上り回線の乗算器から出力された信号のうち対基地局周波数f0uの上り信号のみを通過させる。
 中継元の電気光信号変換部は、下り信号変換部としての第1のE/O変換部122(1)及び第2のE/O変換部122(2)と、上り信号変換部としてのO/E変換部132とを有する。第1のE/O変換部122(1)は、親機無線部112から出力された移動局40向けの第1下り周波数fd1からなる第1下り電気信号(RF信号)を、所定の第1下り波長λd1からなる第1下り光信号に変換する。第2のE/O変換部122(2)は、親機無線部112から出力された移動局40向けの第2下り周波数fd2からなる第2下り電気信号(RF信号)を、所定の第2下り波長λd2からなる第2下り光信号に変換する。O/E変換部132は、第1下り波長λd1及び第2下り波長λd2それぞれとは異なる所定の上り波長λuの上り光信号を、基地局30向けの上り周波数f0uからなる上り電気信号(RF信号)に変換して親機無線部110に出力する。
 WDM142は、第1のE/O変換部122(1)から出力された第1下り波長λd1の第1の下り光信号と、第2のE/O変換部122(2)から出力された第2下り波長λd2からなる第2の下り光信号とを合波して光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM142は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した上り波長λuの上り光信号をO/E変換部132に入力する。
 リピータ子機20は、子機無線部212と、中継先の電気光信号変換部(222(1),222(2)232)と、光方向性結合器としての機能と光信号を束ねる合波機能とを有するWDM242とを備える。
 子機無線部212は、セル200A向けの指向性を有するアンテナ(対移動局向けアンテナ)202に接続され、アンテナ202を介して、上り回線の対基地局周波数f0uの上り信号を受信し、下り回線の対移動局周波数f0dの下り信号を送信する。子機無線部210は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 子機無線部212の信号処理部は、下り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+f0d1の中間信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、対移動局周波数f0d1の第1下り信号を生成する。更に、信号処理部は、光信号から変換された後の周波数fc+f0d2の中間信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、対移動局周波数f0d2の第2下り信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、対基地局周波数f0uの上り信号と搬送周波数fcの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+f0uの中間信号を生成する。
 子機無線部212の信号処理部は、例えば、局部発振器と、下り回線の第1乗算器及び第2乗算器と、上り回線の乗算器と、下り回線の第1帯域通過フィルタ及び第2帯域通過フィルタと、上り回線の帯域通過フィルタとを備える。局部発振器は、信号発生器(SG)などで構成することができ、所定の搬送周波数fcの信号を発生する。
 下り回線の第1乗算器は、周波数fc+f0d1の中間信号と搬送周波数fcの信号とを乗算し、第2乗算器は、周波数fc+f0d2の中間信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。上り回線の乗算器は、対基地局周波数f0uの上り信号と搬送周波数fcの信号とを乗算する。下り回線の第1帯域通過フィルタは、第1乗算器から出力された信号のうち対移動局周波数f0d1の第1下り信号のみを通過させ、第2帯域通過フィルタは、第2乗算器から出力された信号のうち対移動局周波数f0d2の第2下り信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタは、上り回線の乗算器から出力された信号のうち周波数fc+f0uの中間信号のみを通過させる。
 中継先の電気光信号変換部は、E/O変換部232と、第1のO/E変換部222(1)と、第2のO/E変換部222(2)とを有する。E/O変換部232は、子機無線部212から出力された基地局30向けの上り周波数f0uからなる上り電気信号(RF信号)を、所定の上り波長λuからなる上り光信号に変換する。第1のO/E変換部222(1)は、上り波長λuとは異なる所定の第1下り波長λd1からなる第1下り光信号を移動局40向けの下り周波数f0d1からなる第1下り電気信号(RF信号)に変換して子機無線部212に出力する。第2のO/E変換部222(2)は、上り波長λu及び第1下り波長λd1とは異なる所定の第2下り波長λd2からなる第2下り光信号を移動局40向けの周波数f0d2からなる第2下り電気信号(RF信号)に変換して子機無線部212に出力する。
 WDM242は、E/O変換部232から出力された上り波長λuの上り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM242は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した第1下り波長λd1の第1下り光信号を第1のO/E変換部222(1)に入力するとともに、光ファイバー71の伝送路端部から出射した第2下り波長λd2の第2下り光信号を第2のO/E変換部222(2)に入力する。
 図5の無線中継システムの構成例において、リピータ親機10のE/O変換部122(1),122(2)、O/E変換部132及びWDM142と、リピータ子機20のO/E変換部222(1),222(2)、E/O変換部232及びWDM242と、光ファイバー71は、無線中継システムの一部であるROFシステムを構成する。
 図5の構成例では、リピータ親機10は、互いに光波長が異なるE/O変換部の数が2でありO/E変換部の数が1である。また、リピータ子機20は、互いに光波長が異なるE/O変換部の数が2であり、O/E変換部の数が1である。また、光方向性結合器としての機能及び合波機能を有する2波の光信号を束ねるWDM142,242が必要であるが、光伝送の媒体としては下り回線及び上り回線に共通の1本の光ファイバーで済む。
 以上のように、図5の構成例によれば、下り回線が同一周波数を用いて同時に2信号(f0d1,f0d2)を送信するMIMO送信であり、上り回線が1信号(f0u)を送信する無線中継システムにおいて、2つの下り回線信号(f0d1,f0d2)と上り回線信号(f0u)を互いに異なる波長(λd1,λd2,λu)の光素子(E/O変換器122(1),122(2),232及びO/E変換器132,222(1),222(2))を使い、光多重することで1本の光ファイバー71で中継することができる。
 なお、図5の構成例において、上り回線が同一周波数を用いて同時に2信号(f0u1,f0u2)を送信するMIMO送信であってもよい。この場合、例えば、リピータ親機10は、2つの上り信号(f0u1,f0u2)に対応するように、光波長λu1用O/E変換部と光波長λu2用のO/E変換部とを別々に備え、リピータ子機20は、2つの上り信号(f0u1,f0u2)に対応するように、光波長λu1用E/O変換部と光波長λu2用のE/O変換部とを別々に備える。
 また、図5の構成例において、下り回線が同一周波数を用いて同時に3以上の信号(f0d1,f0d2,f0d3、・・・)を送信するMIMO送信であり、上り回線が同一周波数を用いて同時に3以上の信号(f0u1,f0u2,f0u3、・・・)を送信するMIMO送信であってもよい。この場合、例えば、リピータ親機10は、3以上の下り信号(f0d1,f0d2,f0d3、・・・)に対応するように互いに異なる3以上の光波長(λd1,λd2,λd3,・・・)用の複数のE/O変換部を別々に備え、リピータ子機20は、3以上の下り信号(f0d1,f0d2,f0d3、・・・)に対応するように互いに異なる3以上の光波長(λd1,λd2,λd3,・・・)用の複数のO/E変換部を別々に備える。また、リピータ親機10は、3以上の上り信号(f0u1,f0u2,f0u3、・・・)に対応するように互いに異なる3以上の光波長(λu1,λu2,λu3,・・・)用の複数のO/E変換部を別々に備え、リピータ子機20は、3以上の上り信号(f0u1,f0u2,f0u3、・・・)に対応するように互いに異なる3以上の光波長(λu1,λu2,λu3,・・・)用の複数のE/O変換部を別々に備える。
 図6は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機10及びリピータ子機20の主要部構成の更に他の例を示すブロック図である。図6の構成例は、図5の構成例と同様に、対移動局方向(下り回線)が同一周波数を用いて同時に2信号を送信するMIMO送信であり、対基地局方向(上り回線)が1信号の送信である、下り回線2送信・上り回線1送信対応の無線中継システムの例である。以下、図3と異なる構成について主に説明する。
 図6において、本実施形態に係る無線中継システムは、リピータ親機10と、リピータ子機20と、リピータ親機10とリピータ子機20との間の光通信の媒体である上下回線に共通の1本の光ファイバー71とを備える。
 光ファイバー71は、リピータ親機10からリピータ子機20への下り回線(フォワードリンク)の2つの光信号(波長λdの下り光信号)を伝送するとともに、リピータ子機20からリピータ親機10への上り回線(リバースリンク)の1つの光信号(波長λuの上り光信号)を伝送する。下り光信号の下り波長λdと上り光信号の上り波長λuは、互いに異なる波長である。
 リピータ親機10は、親機無線部113と、中継元の電気光信号変換部(123,133)と、光方向性結合器としての機能を有するWDM143とを備える。
 親機無線部113は、基地局向けの指向性を有するアンテナ(対基地局向けアンテナ)101に接続され、アンテナ101を介して、下り回線の対移動局周波数f0d1の第1下り信号と対移動局周波数f0d2の第2下り信号を受信し、上り回線の対基地局周波数f0uの下り信号を送信する。親機無線部113は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 親機無線部113の信号処理部は、下り回線において、対移動局周波数f0d1の第1下り信号と第1搬送周波数fc+Δfc1の信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+Δfc1+f0d1の中間信号を生成する。更に、信号処理部は、下り回線において、対移動局周波数f0d2の第2下り信号と第2搬送周波数fc+Δfc2の信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+Δfc2+f0d2の中間信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+Δfc1+f0uの中間信号と第1搬送周波数fc+Δfc1の信号とに基づいて、対基地局周波数f0uの上り信号を生成する。
 親機無線部113の信号処理部は、例えば図6に示すように、局部発振器と、下り回線の第1乗算器1131(1)及び第2乗算器1131(2)と、上り回線の乗算器1133と、下り回線の第1帯域通過フィルタ1132(1)及び第2帯域通過フィルタ1132(2)と、上り回線の帯域通過フィルタ1134と、信号加算部1135とを備える。
 局部発振器は、周波数が互いに異なる第1搬送周波数fc+Δfc1の信号及び第2搬送周波数fc+Δfc2の信号を発生する信号発生器(SG)などで構成することができる。
 下り回線の第1乗算器1131(1)は、対移動局周波数f0d1の第1下り信号と第1搬送周波数fc+Δfc1の信号とを乗算し、第2乗算器1131(2)は、対移動局周波数f0d2の第2下り信号と第2搬送周波数fc+Δfc2の信号とを乗算する。上り回線の乗算器1133は、周波数fc+Δfc1+f0uの中間信号と第1搬送周波数fc+Δfc1の信号とを乗算する。下り回線の第1帯域通過フィルタ1132(1)は、第1乗算器1131(1)から出力された信号のうち周波数fc+Δfc1+f0d1の中間信号のみを通過させ、第2帯域通過フィルタ1132(2)は、第2乗算器1131(2)から出力された信号のうち周波数fc+Δfc1+f0d2の中間信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタ1134は、上り回線の乗算器1133から出力された信号のうち対基地局周波数f0uの上り信号のみを通過させる。
 信号加算部1135は、互いに異なる周波数fc+Δfc1+f0d1の中間信号及び周波数fc+Δfc1+f0d2の中間信号を加算し、加算した伝送対象の下り信号をE/O変換部123に出力する。
 中継元の電気光信号変換部は、下り信号変換部としてのE/O変換部123と、上り信号変換部としてのO/E変換部133とを有する。E/O変換部123は、親機無線部113から出力された前述の伝送対象の下り信号を、所定の下り波長λdからなる下り光信号に変換する。O/E変換部133は、リピータ子機20から送信されてきた上り波長λuの上り光信号を、基地局30向けの上り周波数f0uからなる上り電気信号(RF信号)に対応する周波数fc+Δfc1+f0uの中間信号に変換して親機無線部113に出力する。
 WDM143は、E/O変換部123から出力された下り波長λdの下り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM143は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した上り波長λuの上り光信号をO/E変換部133に入力する。
 リピータ子機20は、子機無線部213と、中継先の電気光信号変換部(223,233)と、光方向性結合器としての機能を有するWDM243とを備える。
 子機無線部213は、セル200A向けの指向性を有するアンテナ(対移動局向けアンテナ)202に接続され、アンテナ202を介して、上り回線の対基地局周波数f0uの上り信号を受信し、下り回線の対移動局周波数f0d1の第1下り信号と対移動局周波数f0d2の第2下り信号を送信する。子機無線部213は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 子機無線部213の信号処理部は、下り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+Δfc1+f0d1の中間信号と搬送周波数fc+Δfc1の信号とに基づいて、対移動局周波数f0d1の第1下り信号を生成する。更に、信号処理部は、光信号から変換された後の周波数fc+Δfc2+f0d2の中間信号と搬送周波数fc+Δfc2の信号とに基づいて、対移動局周波数f0d2の第2下り信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、対基地局周波数f0uの上り信号と搬送周波数fc+Δfc1の信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+Δfc1+f0uの中間信号を生成する。
 子機無線部213の信号処理部は、例えば図6に示すように、分岐部2131と、局部発振器と、下り回線の第1乗算器2132(1)及び第2乗算器2132(2)と、上り回線の乗算器2134と、下り回線の第1帯域通過フィルタ2133(1)及び第2帯域通過フィルタ2133(2)と、上り回線の帯域通過フィルタ2135とを備える。
 局部発振器は、周波数が互いに異なる第1搬送周波数fc+Δfc1の信号及び第2搬送周波数fc+Δfc2の信号を発生する信号発生器(SG)などで構成することができる。
 分岐部2131は、O/E変換部223から出力された移動局40向けの2つの下り周波数f0d1,f0d2からなる下り電気信号(RF信号)に対応する2つの下り信号を含む受信信号を分岐する。
 下り回線の第1乗算器2132(1)は、周波数fc+Δfc1+f0d1の中間信号と第1搬送周波数fc+Δfc1の信号とを乗算し、第2乗算器2132(2)は、周波数fc+Δfc2+f0d2の中間信号と第2搬送周波数fc+Δfc2の信号とを乗算する。上り回線の乗算器2134は、対基地局周波数f0uの上り信号と第1搬送周波数fc+Δfc1の信号とを乗算する。下り回線の第1帯域通過フィルタ2133(1)は、第1乗算器2132(1)から出力された信号のうち対移動局周波数f0d1の第1下り信号のみを通過させ、第2帯域通過フィルタ2133(2)は、第2乗算器2132(2)から出力された信号のうち対移動局周波数f0d2の第2下り信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタ2135は、上り回線の乗算器2134から出力された信号のうち周波数fc+Δfc1+f0uの中間信号のみを通過させる。
 中継先の電気光信号変換部は、下り信号変換部としてのO/E変換部223と、上り信号変換部としてのE/O変換部233とを有する。O/E変換部223は、リピータ親機10から送信されてきた下り波長λdの下り光信号を、移動局40向けの2つの下り周波数f0d1,f0d2からなる下り電気信号(RF信号)に対応する2つの下り信号を含む受信信号に変換して子機無線部213に出力する。E/O変換部233は、子機無線部213から出力された伝送対象の上り信号を、所定の上り波長λuからなる上り光信号に変換する。
 WDM243は、E/O変換部233から出力された上り波長λuの上り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM243は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した下り波長λdの下り光信号をO/E変換部22に入力する。
 図6の無線中継システムの構成例において、リピータ親機10のE/O変換部123、O/E変換部133及びWDM143と、リピータ子機20のO/E変換部223、E/O変換部233及びWDM243と、光ファイバー71は、無線中継システムの一部であるROFシステムを構成する。
 図6の構成例では、リピータ親機10及びリピータ子機20はともに、互いに光波長が異なるE/O変換部及びO/E変換部の数がそれぞれ1である。また、光方向性結合器としての機能を有する2波の光信号を束ねるWDM143,243が必要であるが、光伝送の媒体としては下り回線及び上り回線に共通の1本の光ファイバーで済む。
 以上のように、図6の構成例によれば、下り回線が同一周波数を用いて同時に2信号(f0d1,f0d2)を送信するMIMO送信であり、上り回線が1信号(f0u)を送信する無線中継システムにおいて、2つの下り回線信号の周波数(f0d1,f0d2)が相互に重ならないように所定の周波数だけ異ならせて加算して、周波数多重した1つの下り無線周波数とみなし、1つの下り回線信号及び1つの上り回線信号を互いに異なる波長(λd,λu)の光素子(E/O変換器123,233及びO/E変換器133,223)を使い、光多重することで1本の光ファイバー71で中継することができる。
 なお、図6の構成例において、上り回線が同一周波数を用いて同時に2信号(f0u1,f0u2)を送信するMIMO送信であってもよい。この場合、親機無線部113における上り回線の信号処理部は、子機無線部213の下り回線の信号処理部と同様に構成し、子機無線部213における上り回線の信号処理部は、親機無線部113の下り回線の信号処理部と同様に構成してもよい。
 図7は、実施形態に係る無線中継システムのリピータ親機10及びリピータ子機20の主要部構成の更に他の例を示すブロック図である。図7の構成例は、対移動局方向(下り回線)が同一周波数を用いて同時にN個の信号を送信するMIMO送信であり、対基地局方向(上り回線)が同一周波数を用いて同時にM個の信号を送信するMIMO送信である、下り回線N送信・上り回線M送信対応の無線中継システムの例である。以下、図3と異なる構成について主に説明する。
 図7において、本実施形態に係る無線中継システムは、リピータ親機10と、リピータ子機20と、リピータ親機10とリピータ子機20との間の光通信の媒体である上下回線に共通の1本の光ファイバー71とを備える。
 光ファイバー71は、リピータ親機10からリピータ子機20への下り回線(フォワードリンク)の2つの光信号(波長λdの下り光信号)を伝送するとともに、リピータ子機20からリピータ親機10への上り回線(リバースリンク)の1つの光信号(波長λuの上り光信号)を伝送する。下り光信号の下り波長λdと上り光信号の上り波長λuは、互いに異なる波長である。
 リピータ親機10は、親機無線部114と、中継元の電気光信号変換部(124,134)と、光方向性結合器としての機能を有するWDM144とを備える。
 親機無線部114は、基地局向けの指向性を有するアンテナ(対基地局向けアンテナ)101に接続され、アンテナ101を介して、下り回線の複数(N)の対移動局周波数f0dn(n=1~N)の下り信号を受信し、上り回線の複数(M)の対基地局周波数f0um(m=1~M)の下り信号を送信する。親機無線部114は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 以下の図7の説明において、下り回線の複数(N)の信号や構成を識別する符号として「n」(n=1~N)を付加し、上り回線の複数(M)の信号や構成を識別する符号として「m」(mn=1~M)を付加する。
 以下の図7の構成例において、下り回線の信号の数(N)は2、4又は8であってもよく、上り回線の信号の数(M)は2、4又は8であってもよい。また、下り回線の信号の数(N)と上り回線の信号の数(M)は同一数であってもよいし、異なる数であってもよい。
 親機無線部114の信号処理部は、下り回線において、対移動局周波数f0dnの下り信号と搬送周波数fc+Δfcnの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+Δfcn+f0dnの中間信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+Δfcm+f0umの中間信号と搬送周波数fc+Δfcmの信号とに基づいて、対基地局周波数f0umの上り信号を生成する。
 親機無線部114の信号処理部は、例えば図7に示すように、局部発振器と、下り回線の複数の乗算器1141(n)と、上り回線の複数の乗算器1143(m)と、下り回線の複数の帯域通過フィルタ1142(n)と、上り回線の複数の帯域通過フィルタ1144(m)と、信号加算部1145と、分岐部1146とを備える。
 局部発振器は、周波数が互いに異なる複数の搬送周波数fc+Δfcnの信号及び搬送周波数fc+Δfcmの信号を発生する信号発生器(SG)などで構成することができる。
 下り回線の乗算器1141(n)は、対移動局周波数f0dnの下り信号と搬送周波数fc+Δfcnの信号とを乗算する。上り回線の乗算器1143(m)は、周波数fc+Δfcm+f0umの中間信号と搬送周波数fc+Δfcmの信号とを乗算する。下り回線の帯域通過フィルタ1142(n)は、乗算器1141(n)から出力された信号のうち周波数fc+Δfcn+f0dnの中間信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタ1144(m)は、上り回線の乗算器1143(m)から出力された信号のうち対基地局周波数f0umの上り信号のみを通過させる。
 信号加算部1145は、互いに異なる周波数fc+Δfcn+f0dnの複数の中間信号を加算し、加算した伝送対象の下り信号をE/O変換部123に出力する。
 分岐部1146は、O/E変換部134から出力された基地局30向けの複数の上り周波数f0dmからなる上り電気信号(RF信号)に対応する複数の上り信号を含む受信信号を分岐する。
 中継元の電気光信号変換部は、下り信号変換部としてのE/O変換部124と、上り信号変換部としてのO/E変換部134とを有する。E/O変換部124は、親機無線部114から出力された前述の伝送対象の下り信号を、所定の下り波長λdからなる下り光信号に変換する。O/E変換部134は、リピータ子機20から送信されてきた上り波長λuの上り光信号を、基地局30向けの上り周波数f0umからなる上り電気信号(RF信号)に対応する周波数fc+Δfcm+f0umの中間信号に変換して親機無線部114に出力する。
 WDM144は、E/O変換部124から出力された下り波長λdの下り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM144は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した上り波長λuの上り光信号をO/E変換部134に入力する。
 リピータ子機20は、子機無線部214と、中継先の電気光信号変換部(224,234)と、光方向性結合器としての機能を有するWDM244とを備える。
 子機無線部214は、セル200A向けの指向性を有するアンテナ(対移動局向けアンテナ)202に接続され、アンテナ202を介して、上り回線の複数(M)の対基地局周波数f0um(m=1~M)の上り信号を受信し、下り回線の複数(N)の対移動局周波数f0dnの下り信号を送信する。子機無線部214は、例えば高周波の増幅器(AMP)、信号処理部などを用いて構成される。
 子機無線部214の信号処理部は、下り回線において、光信号から変換された後の周波数fc+Δfcn+f0dnの中間信号と搬送周波数fc+Δfcnの信号とに基づいて、対移動局周波数f0dnの下り信号を生成する。また、信号処理部は、上り回線において、対基地局周波数f0mの上り信号と搬送周波数fc+Δfcmの信号とに基づいて、光信号に変換する前の周波数fc+Δfcm+f0umの中間信号を生成する。
 子機無線部214の信号処理部は、例えば図7に示すように、分岐部2141と、局部発振器と、下り回線の複数の乗算器2142(n)と、上り回線の複数の乗算器2144(m)と、下り回線の複数の帯域通過フィルタ2143(n)と、上り回線の複数の帯域通過フィルタ2145(m)と、信号加算部2146とを備える。
 局部発振器は、周波数が互いに異なる複数の搬送周波数fc+Δfcnの信号及び搬送周波数fc+Δfcmの信号を発生する信号発生器(SG)などで構成することができる。
 分岐部2141は、O/E変換部224から出力された移動局40向けの複数の下り周波数f0dnからなる下り電気信号(RF信号)に対応する複数の下り信号を含む受信信号を分岐する。
 下り回線の乗算器2142(n)は、周波数fc+Δfcn+f0dnの中間信号と搬送周波数fc+Δfcnの信号とを乗算する。上り回線の乗算器2144(m)は、対基地局周波数f0umの上り信号と搬送周波数fc+Δfcmの信号とを乗算する。下り回線の帯域通過フィルタ2143(n)は、乗算器2142(n)から出力された信号のうち対移動局周波数f0dnの下り信号のみを通過させる。上り回線の帯域通過フィルタ2145(m)は、上り回線の乗算器2144(m)から出力された信号のうち周波数fc+Δfcm+f0umの中間信号のみを通過させる。
 信号加算部2146は、互いに異なる周波数fc+Δfcm+f0dmの複数の中間信号を加算し、加算した伝送対象の下り信号をE/O変換部234に出力する。
 中継先の電気光信号変換部は、下り信号変換部としてのO/E変換部224と、上り信号変換部としてのE/O変換部234とを有する。O/E変換部224は、リピータ親機10から送信されてきた下り波長λdの下り光信号を、移動局40向けの下り周波数f0dnからなる下り電気信号(RF信号)に対応する複数の下り信号を含む受信信号に変換して子機無線部214に出力する。E/O変換部234は、子機無線部214から出力された伝送対象の上り信号を、所定の上り波長λuからなる上り光信号に変換する。
 WDM244は、E/O変換部234から出力された上り波長λuの上り光信号を光ファイバー71の伝送路端部に入射する。また、WDM244は、光ファイバー71の伝送路端部から出射した下り波長λdの下り光信号をO/E変換部22に入力する。
 図7の無線中継システムの構成例において、リピータ親機10のE/O変換部124、O/E変換部134及びWDM144と、リピータ子機20のO/E変換部224、E/O変換部234及びWDM244と、光ファイバー71は、無線中継システムの一部であるROFシステムを構成する。
 図7の構成例では、リピータ親機10及びリピータ子機20はともに、互いに光波長が異なるE/O変換部及びO/E変換部の数がそれぞれ1である。また、光方向性結合器としての機能を有する2波の光信号を束ねるWDM144,244が必要であるが、光伝送の媒体としては下り回線及び上り回線に共通の1本の光ファイバーで済む。
 以上のように、図7の構成例によれば、下り回線が同一周波数を用いて同時にN個の信号(f0dn)を送信するMIMO送信であり、上り回線が同一周波数を用いて同時にM個の信号(f0um)を送信する無線中継システムにおいて、N個の下り回線信号の周波数(f0dn)及びM個の上り回線信号の周波数(f0um)が相互に重ならないように所定の周波数だけ異ならせて加算して、周波数多重した一つの下り無線周波数及び周波数多重した一つの上り無線周波数とみなし、1つの下り回線信号及び1つの上り回線信号を互いに異なる波長(λd,λu)の光素子(E/O変換器124,234及びO/E変換器134,224)を使い、光多重することで1本の光ファイバー71で中継することができる。
 以上、本実施形態によれば、リピータ親機10とリピータ子機20との間の通信を、光ファイバー71を用いたROFで行うため、中継用の無線周波数f1d,f1uが不要であり、同一周波数の電波の回り込みによる干渉もない。
 また、本実施形態によれば、リピータ子機20において同一周波数の電波の回り込みによる干渉がなくなるため、リピータ子機20は最大送信電力で送信できる。
 また、本実施形態によれば、リピータ型の無線中継システムであり、リピータ子機20はベースバンド信号の符号化及びベースバンド信号への復号化などの基地局(eNodeB、gNodeB)に特有の処理を行う必要がないことから、リピータ子機20の装置構成が簡易・軽量になる。
 なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線中継システムを含む通信システムの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
 ハードウェア実装については、実体(例えば、各種無線通信装置、Node B、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
 また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、フラッシュメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
 また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの2以上が混在したものであってもよい。
 また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
10:リピータ親機
20:リピータ子機
30:基地局
31:アンテナ
40:移動局
50:自動車
60:ドローン
70:ケーブル
71,71d,71u:光ファイバー
80:移動通信網
81:遠隔制御装置
101:アンテナ
110,111,112,113,114:親機無線部
120,121,122,123,124:E/O変換部
130,131,132,133,134:O/E変換部
200A:セル
201:アンテナ
202:アンテナ
210,211,212,213,214:子機無線部
220,221,222,223,224:O/E変換部
230,231,232,233,234:E/O変換部
1131(1):第1乗算器
1131(2):第2乗算器
1132(1):第1帯域通過フィルタ
1132(2):第2帯域通過フィルタ
1133:乗算器
1134:帯域通過フィルタ
1135:信号加算部
1141(1)~1141(N):乗算器
1142(1)~1142(N):帯域通過フィルタ
1143(1)~1143(M):乗算器
1144(1)~1144(M):帯域通過フィルタ
1145:信号加算部
1146:分岐部
2131:分岐部
2132(1):第1乗算器
2132(2):第2乗算器
2133(1):第1帯域通過フィルタ
2133(2):第2帯域通過フィルタ
2134 :乗算器
2135 :帯域通過フィルタ
2141:分岐部
2142(1)~2142(N):乗算器
2143(1)~2143(N):帯域通過フィルタ
2144(1)~2144(M):乗算器
2145(1)~2145(M):帯域通過フィルタ
2146:信号加算部

Claims (11)

  1.  中継元の無線中継装置と上空に位置する中継先の無線中継装置とを備える無線中継システムであって、
     前記中継元の無線中継装置と前記中継先の無線中継装置との間の光通信を中継するための一又は複数の光ファイバーを備え、
     前記中継元の無線中継装置は、
      移動通信網側と通信する網側通信部と、
      前記網側通信部から受けた移動通信網側の電気信号と前記光ファイバーを伝搬する光信号との間の変換を行う中継元の電気光信号変換部と、を有し、
     前記中継先の無線中継装置は、
      端末装置側と無線通信する端末側通信部と、
      前記端末側通信部から受けた端末装置側の電気信号と前記光ファイバーを伝搬する光信号との間の変換を行う中継先の電気光信号変換部と、を有する、ことを特徴とする無線中継システム。
  2.  請求項1の無線中継システムにおいて、
     前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置に向かう下り光信号を伝送するための下り回線の光ファーバーと、
     前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置に向かう上り光信号を伝送するための上り回線の光ファイバーと、を備え、
     前記中継元の電気光信号変換部は、
      下り電気信号を前記下り光信号に変換する下り信号変換部と、
      前記上り光信号を上り電気信号に変換する上り信号変換部と、を有し、
     前記中継先の電気光信号変換部は、
      前記下り光信号を下り電気信号に変換する下り信号変換部と、
      上り電気信号を前記上り光信号に変換する上り信号変換部と、を有する、
    ことを特徴とする無線中継システム。
  3.  請求項1の無線中継システムにおいて、
     前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置に向かう第1波長の下り光信号と、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置に向かう前記第1波長とは異なる第2波長の上り光信号とを伝搬させるため単一の光ファイバーを備え、
     前記中継元の電気光信号変換部は、
      下り電気信号を前記第1波長の下り光信号に変換する下り回線変換部と、
      前記第2波長の上り光信号を上り電気信号に変換する上り回線変換部と、
      前記下り回線変換部及び前記上り回線変換部と前記光ファイバーとに接続された波長分割多重接続部と、を有し、
     前記中継先の電気光信号変換部は、
      前記第1波長の下り光信号を下り電気信号に変換する下り信号変換部と、
      上り電気信号を前記第2波長の上り光信号に変換する上り信号変換部と、
      前記下り回線変換部及び前記上り回線変換部と前記光ファイバーとを接続する波長分割多重接続部と、を有する、
    ことを特徴とする無線中継システム。
  4.  請求項3の無線中継システムにおいて、
     前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置への下り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(N)の信号を送信するMIMO送信であり、
     前記中継元の無線中継装置は、前記網側通信部から受けた複数(N)の下り電気信号を、波長が互いに異なる複数(N)の第1波長の下り光信号に変換して前記光ファイバーに入力する複数の下り信号変換部を有し、
     前記中継先の無線中継装置は、前記光ファイバーから出力された前記複数(N)の第1波長の下り光信号を複数(N)の電気信号に変換して前記端末側通信部に渡す、
    ことを特徴とする無線中継システム。
  5.  請求項3の無線中継システムにおいて、
     前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置への下り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(N)の信号を送信するMIMO送信であり、
     前記中継元の無線中継装置の前記網側通信部は、複数(N)の下り電気信号の搬送周波数を互いに異なる複数の搬送周波数に変えた複数の中間信号を生成し、前記複数の中間信号を加算して前記下り信号変換部に入力し、
     前記中継先の無線中継装置の前記端末側通信部は、前記下り信号変換部から出力された複数の搬送周波数の複数の中間信号を分岐し、前記複数の中間信号の搬送周波数を元の搬送周波数に戻して出力する、
    ことを特徴とする無線中継システム。
  6.  請求項3乃至5のいずれかの無線中継システムにおいて、
     前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(M)の信号を送信するMIMO送信であり、
     前記中継先の無線中継装置は、前記端末側通信部から受けた複数(M)の上り電気信号を、波長が互いに異なる複数(M)の第2波長の上り光信号に変換して前記光ファイバーに入力する複数の上り信号変換部を有し、
     前記中継元の無線中継装置は、前記光ファイバーから出力された前記複数(M)の第2波長の上り光信号を複数(M)の電気信号に変換して前記網側通信部に渡す、
    ことを特徴とする無線中継システム。
  7.  請求項3乃至5のいずれかの無線中継システムにおいて、
     前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線の送信が、同一周波数を用いて同時に複数(M)の信号を送信するMIMO送信であり、
     前記中継先の無線中継装置の前記端末側通信部は、複数(M)の上り電気信号の搬送周波数を互いに異なる複数の搬送周波数に変えた複数の中間信号を生成し、前記複数の中間信号を加算して前記上り信号変換部に入力し、
     前記中継元の無線中継装置の前記網側通信部は、前記上り信号変換部から出力された複数の搬送周波数の複数の中間信号を分岐し、前記複数の中間信号の搬送周波数を元の搬送周波数に戻して出力する、
    ことを特徴とする無線中継システム。
  8.  請求項4又は5の無線中継システムにおいて、
     前記中継元の無線中継装置から前記中継先の無線中継装置への下り回線において、同一周波数を用いて同時に2信号を送信するMIMO送信を行い、前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線において1信号を送信する、ことを特徴とする無線中継システム。
  9.  請求項6又は7の無線中継システムにおいて、
     前記中継先の無線中継装置から前記中継元の無線中継装置への上り回線において、同一周波数を用いて同時に2信号を送信するMIMO送信を行う、ことを特徴とする無線中継システム。
  10.  請求項1乃至9のいずれかの無線中継システムにおいて、
     前記中継先の無線中継装置は、同一の移動通信事業者が使用する互いに異なる周波数の複数の下り回線の通信を中継し、前記同一の移動通信事業者が使用する互いに異なる周波数の複数の上り回線の通信を中継する、ことを特徴とする無線中継システム。
  11.  請求項1乃至10のいずれかの無線中継システムであって、
     前記中継先の無線中継装置は、無人航空機又は係留気球に搭載されている、ことを特徴とする無線中継システム。
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