(57)【要約】【課題】複数の通信事業者の基地局と不感地にある通信端末の間の通信において、通信品質を良好に保つ中継増幅装置を提供する。【解決手段】複数の通信事業者の基地局と無線通信を行う親局装置１と、不感地の通信端末と無線通信を行う子局装置２を備え、親局装置１と子局装置２は光ケーブルで接続されており、親局装置１は、フィルタ１０３−１〜１０３−ｎによって基地局からの信号を各通信事業者が無線通信で用いる周波数帯域に分離し、各フィルタに対応する可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎによって、分離された各信号の信号強度に基づいて電気光変換器１０６に対し最適な入力レベルとなるよう利得値を調整して当該信号を増幅し、さらに増幅後の各信号を合成器１０５で合成して電気光変換器１０６に出力し、子局装置２へ光送信する中継増幅装置である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数帯域によって基地局との間で無線通信を行う親局装置と、不感地にある通信端末との間で無線通信を行う子局装置を備え、前記親局装置と前記子局装置は、光ケーブルで接続され、
前記親局装置は、前記基地局から受信した信号を周波数帯域毎に分離し、分離後の各信号の信号強度に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう増幅の利得を調整して前記分離後の各信号を増幅し、更に前記分離後の各信号を合成し光変換して前記子局装置へ前記光ケーブルを介して光送信を行い、
前記子局装置は、光送信された信号を電気変換して増幅し、前記通信端末に無線送信することを特徴とする中継増幅装置。
【請求項２】
異なる周波数帯域によって基地局との間で無線通信を行う親局装置と、不感地にある通信端末との間で無線通信を行う子局装置を備え、前記親局装置と前記子局装置は、光ケーブルで接続され、
前記子局装置は、前記通信端末から受信した信号の強度に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう増幅の利得を調整して前記信号を増幅し、前記信号を光変換して前記親局装置へ前記光ケーブルを介して光送信を行い、
前記親局装置は、光送信された信号を電気変換して前記周波数帯域毎に分配し、分配後の各信号の強度に基づいて増幅の利得を調整して前記分配後の各信号を増幅し、更に前記分配後の各信号に対し、対応する周波数帯域で透過させて前記基地局に無線送信することを特徴とする中継増幅装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２記載の中継増幅装置の機能を一体化したことを特徴とする中継増幅装置。
【請求項４】
親局装置は、基地局から受信した信号に対して前記基地局との無線通信で使用する周波数帯域の成分を透過させるフィルタと、前記フィルタに対応して設けられ、前記対応するフィルタから出力された信号の強度を測定し、測定結果に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう利得値を調整して前記信号を増幅する可変利得増幅器とを、前記周波数帯域毎に光ケーブルの前段に設け、
前記各可変利得増幅器からの信号を合成する合成器を前記光ケーブルの前段に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の中継増幅装置。
【請求項５】
子局装置は、通信端末から受信した信号の強度を測定し、測定結果に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう利得値を調整して前記信号を増幅する可変利得増幅器を光ケーブルの前段に設け、
親局装置は、電気変換された前記子局装置からの信号を周波数帯域毎に分配する分配器を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の中継増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信の基地局と通信端末間において無線信号を増幅して中継する中継増幅装置に係り、特に複数の通信事業者の基地局との通信においても通信品質を良好に保つ中継増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の移動体通信では、携帯端末と各地に設置した通信基地局との間で無線通信が行われる。移動体通信では主にＵＨＦ帯やマイクロ波帯の電波を使用して通信を行っているが、トンネル、ビルの谷間、又は地下等の場所では電波が届かず、無線通信が不能となる場合がある。このような場所は不感地と呼ばれている。
【０００３】
上記不感地においても移動体通信における無線通信が使用できるようにする方法の一つとして、従来から、基地局と不感地の間で信号を中継する方法が用いられている。中継による方法は、基地局と不感地にある通信端末との間の通信において、通信信号を増幅して中継する中継増幅装置を使用することにより実現できる。
【０００４】
従来の中継増幅装置として、通信端末との無線通信を行う子局装置と、当該子局装置との信号通信及び基地局との信号通信を行う親局装置とで構成され、トンネル等の遠方の不感地をカバーする目的で、子局装置は不感地に設置され、さらに親局装置と光ケーブルで接続された中継増幅装置が用いられている。光ケーブルは距離によらず低損失であるという特性があるため、遠方又は広範囲の不感地に対しても通信品質を良好に保つことができ、またケーブルの直径が小さいため、設置上の制約を受けにくいという利点がある。
【０００５】
上記光ケーブルを用いた中継増幅装置は、光ケーブルを介して子局装置と親局装置間の信号伝送を行うものであり、子局装置は受信した無線信号に強度変調をかけて光信号として光ケーブルによって伝送し、さらに親局装置においてこの光信号を電気信号に変換して基地局に送信する。上記光ケーブルを用いた中継増幅装置の例は、特開平９−２００１２６号「光変換中継増幅器の複数帯域分配整合方式」に示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
一方、携帯電話業界には複数の通信事業者が参入しており、それぞれの事業者が独立に基地局を設置し、携帯通信端末との通信を行っている。このため不感地における中継増幅装置の占める面積を低減する等の目的で、複数の通信事業者の信号を共通に中継増幅する中継増幅装置が提案、実用されている。
中継増幅装置において、複数の事業者の周波数帯域の異なる信号を分配及び合成する方式として、平成９年７月３１日公開の特開平９−２００１２６号「光変換中継増幅器の複数帯域分配整合方式」（出願人：株式会社日立国際電気、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ、発明者：須藤雅樹他）が提案されている。
【０００７】
上記発明では、送受信周波数帯域の異なる複数事業者のシステムの送受信信号を、一括して中継増幅する中継増幅装置において、当該中継増幅装置の構成要素であり、複数事業者の無線基地局との信号の送受信を行い、且つ光ケーブルを介して子局装置との間で信号の送受信を行う親局装置は、上り回線において子局装置からの電気信号を帯域差が大きく異なる複数の周波数帯域に分波し、同じ周波数帯域の信号を合成して事業者別の無線基地局に分配して出力することで、送受信信号の分配及び合成で生じる損失を小さくする複数帯域分配整合方式が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２００１２６号公報（第２〜３頁、第１，４図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の中継増幅装置では、複数の通信事業者の基地局との通信において、光伝送系に入力される信号のレベルが適正でないため、通信品質が劣化するという問題点があった。
上記光ケーブルを用いた中継増幅装置は、光伝送系におけるダイナミックレンジの制限を考慮する必要がある。光伝送系は主に電気信号から光信号への変換を行うレーザダイオードや、光信号から電気信号への変換を行うフォトダイオードにより構成されるが、これらの素子は基本的に非線形な特性を持つ素子であり、また雑音も少なからず発生するので、上記素子への光信号及び電気信号の入力レベルについては制限がある。
つまり上記素子における伝送特性と歪み特性とに基づいた最適なレベルとなるように光信号又は電気信号の入力レベルを制限することにより、光伝送系は光信号の伝送時に発生する歪みや雑音を抑えることができ、通信の品質を良好に保つことができる。
【００１０】
中継増幅装置の親局装置は、基地局との通信ではアンテナによる無線通信を行う方法が通常考えられるが、複数の通信事業者の基地局と通信を行う場合、親局装置のアンテナから各通信事業者の基地局までの距離は必ずしも一定ではない。このため下り方向の通信において、親局装置が基地局から受信する無線信号のレベルは事業者毎に異なる。
【００１１】
複数の通信事業者の基地局と通信を行う中継増幅装置として、光ケーブルを用いた中継増幅装置を用いる場合、上述したように光伝送系への入力レベルについては一定の範囲に収める必要がある。このため、複数の事業者からの信号レベルを光伝送系に対して同時に最適なレベルにするような上記中継増幅装置が切望されていたが、このような中継増幅装置は今までなかった。
【００１２】
また、上り方向の通信において、通信端末からの無線信号は、通信端末の移動や無線信号の伝搬状況等により、子局装置で受信する際の受信レベルは常に一定とはならない。
このため携帯電話の通信端末は、通信端末からの信号の受信レベルがほぼ一定になるよう送信電力を制御するパワーコントロール機能を有している。上記パワーコントロール機能により、子局装置における受信レベルは一定に保たれる。
【００１３】
しかしながら、中継増幅装置を介して通話する通信端末数が多くなると、中継増幅装置に入力される電波の波数が増加して入力レベルが高くなるためパワーコントロール機能が及ばず、増幅器および光伝送系における歪み特性により歪みが発生する。このため光伝送系への入力レベルにばらつきが発生し、光伝送系において歪み及び雑音が発生するため、各事業者の基地局への信号が劣化するという問題点がある。
【００１４】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、複数の通信事業者の基地局と通信端末間の通信において通信品質を良好に保つ中継増幅装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、中継増幅装置において、異なる周波数帯域によって基地局との間で無線通信を行う親局装置と、不感地にある通信端末との間で無線通信を行う子局装置を備え、親局装置と子局装置は、光ケーブルで接続され、親局装置は、基地局から受信した信号を周波数帯域毎に分離し、分離後の各信号の信号強度に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう増幅の利得を調整して分離後の各信号を増幅し、更に分離後の各信号を合成し光変換して子局装置へ光ケーブルを介して光送信を行い、子局装置は、光送信された信号を電気変換して増幅し、通信端末に無線送信するものであり、複数の通信事業者の基地局と通信端末間の下り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる。
【００１６】
また、中継増幅装置において、異なる周波数帯域によって基地局との間で無線通信を行う親局装置と、不感地にある通信端末との間で無線通信を行う子局装置を備え、親局装置と子局装置は、光ケーブルで接続され、子局装置は、通信端末から受信した信号の強度に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう増幅の利得を調整して信号を増幅し、信号を光変換して親局装置へ光ケーブルを介して光送信を行い、親局装置は、光送信された信号を電気変換して周波数帯域毎に分配し、分配後の各信号の強度に基づいて増幅の利得を調整して分配後の各信号を増幅し、更に分配後の各信号に対し、対応する周波数帯域で透過させて基地局に無線送信するものであり、複数の通信事業者の基地局と通信端末間の上り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、以下で説明する機能実現手段は、当該機能を実現できる手段であれば、どのような回路又は装置であっても構わず、また機能の一部又は全部をソフトウェアで実現することも可能である。更に、機能実現手段を複数の回路によって実現してもよく、複数の機能実現手段を単一の回路で実現してもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る中継増幅装置は、各通信事業者の基地局と無線通信を行う親局装置と、当該親局装置と光ケーブルで接続され、通信端末と無線通信を行う子局装置とを有し、親局装置と子局装置との間で光ケーブルによる光通信を行う中継増幅装置であって、親局装置において各通信事業者が使用する周波数帯域の信号を分離するフィルタと、当該フィルタで分離した周波数帯の信号の強度を測定し、測定結果に基づいて光伝送系に対して最適なレベルとなるよう利得を調整して当該信号を増幅する可変利得増幅器を通信事業者の基地局毎に設け、各利得増幅器で増幅された信号を合成して光信号に変換するものであり、これにより各事業者からの信号を最適なレベルに増幅して光伝送系に入力することができ、下り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる。
【００１９】
また、各事業者の基地局と無線通信を行う親局装置と、当該親局装置と光ケーブルで接続され、通信端末と無線通信を行う子局装置とを有し、親局装置と子局装置との間で光ケーブルによる光通信を行う中継増幅装置であって、子局装置において、通信端末から受信した信号の強度が規定値を超えた場合に、光伝送系に対して最適な入力レベルとなるよう利得を調整して当該信号を増幅する可変利得増幅器を設けたものであり、これにより通信端末からの信号を最適なレベルに増幅して光伝送系に入力することができ、上り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる。
【００２０】
本発明の実施の形態の中継増幅装置（以下、本増幅装置）の構成について、回線別に図を用いて説明する。本増幅装置は、携帯電話の通信システムにおいて、複数の通信事業者の基地局と携帯端末との間で通信信号の中継増幅を行うものである。
本増幅装置は、無線通信で使用する周波数帯域が互いに異なるｎ（ｎ＞２）個の通信事業者の基地局と無線通信を行う。携帯電話通信を扱う通信事業者は、各々が異なる周波数帯域の信号を用いて携帯電話サービスを提供しているため、本増幅装置は、互いに異なるｎ個の周波数帯域を用いて基地局との無線通信を行う。また、一つの通信事業者が複数の周波数帯を用いて無線通信を行う場合もあり、本増幅装置はこのような場合にも対応して基地局との無線通信を行うことができる。
【００２１】
まず本増幅装置の下り回線通信で用いられる構成及びその動作について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本増幅装置の下り回線通信で用いられる構成のブロック図であり、図２は本増幅装置の親局装置１で用いる可変利得増幅器１０４の構成ブロック図である。
【００２２】
本増幅装置は、親局装置１と、子局装置２とで構成され、親局装置１と子局装置２は、光ケーブルで接続されている。
図１において、親局装置１は、下り回線通信において、複数の通信事業者の基地局から無線信号を受信し、受信した信号を電気信号に変換した後に、各通信事業者の使用する周波数帯に分離し、分離した各信号を光伝送系への入力に最適なレベルに増幅する。更に親局装置１は、増幅後の信号を周波数合成して光信号に変換し、光ケーブルを介して子局装置２に送信する。
また、親局装置１は、上り回線通信において、子局装置２から光ケーブルを介して送信された携帯端末からの信号を電気信号に変換した後、無線事業者の数だけ分配し、各無線事業者への無線送信に最適なレベルに増幅して各通信事業者の使用する周波数帯に分離する。更に親局装置１は、分離後の信号を所望の通信事業者の基地局へアンテナを介して無線送信する。
【００２３】
子局装置２は、不感地に直接設けられており、下り回線通信において、親局装置１から光ケーブルを介して送信された光信号を電気信号に変換して増幅し、アンテナを介して自らのカバーする不感地のエリアに無線送信する。
また、子局装置２は、上り回線通信において、携帯端末から無線送信された信号を受信すると、受信時の信号のレベルを測定し、規定のレベル値以上であれば利得を下げる利得制御を行う可変利得増幅器を用いて当該信号を増幅し、増幅後の信号を光信号に変換し、光ケーブルを介して親局装置に送信する。
【００２４】
親局装置１において下り回線通信で用いる構成部分は、アンテナ１０１−１〜１０１−ｎと、フィルタ１０３−１〜１０３−ｎと、可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎと、合成器１０５と、電気光変換器１０６とから構成されている。また、子局装置２において下り回線通信で用いる構成部分は、光電気変換器２１と、増幅器２２と、アンテナ２４とから構成されている。
【００２５】
次に、本増幅装置の下り回線通信で用いる構成部分の各部について説明する。親局装置１において、アンテナ１０１−１〜１０１−ｎは、各通信事業者が使用する周波数帯域毎に設置されており、対応する通信事業者から送信される無線信号を取り込み、電気信号に変換して対応するフィルタ１０３−１〜１０３−ｎに下り受信信号として出力する。
【００２６】
フィルタ１０３−１〜１０３−ｎは、各通信事業者が使用する周波数帯域毎に設けられており、各通信事業者が携帯電話通信で用いる周波数帯域の信号を透過する帯域通過フィルタである。フィルタ１０３−１〜１０３−ｎは、対応するアンテナ１０１−１〜１０１−ｎから出力された下り受信信号に対して、予め設定された帯域の周波数成分のみを透過させて、対応する可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎに出力する。
【００２７】
可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎは、フィルタ１０３−１〜１０３−ｎに対応して設けられており、対応するフィルタから出力された特定帯域の下り受信信号の信号強度を測定し、測定結果に基づいて利得を制御して当該下り受信信号を増幅し、合成器１０５に出力する。可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎは、増幅後の下り受信信号のレベルが、電気光変換器１０６において最適なレベルとなるように利得制御を行う。
可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎの詳細な構成については、後述する。
【００２８】
合成器１０５は、可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎから出力された増幅後の特定帯域の下り受信信号を合成し、電気光変換器１０６に出力する。
電気光変換器１０６は、合成器１０５から出力された合成後の下り受信信号を光信号に変換し、光ケーブルを介して子局装置２に光送信する。電気光変換器１０６は、例えばレーザダイオードを用いて構成してもよい。
【００２９】
子局装置２において、光電気変換器２１は、親局装置１から光ケーブルを介して送信された光信号である下り受信信号を電気信号に変換し、増幅器２２に出力する。光電気変換器２１は、例えばフォトダイオードを用いて構成してもよい。増幅器２２は、光電気変換器２１から出力された下り受信信号を増幅し、アンテナ２４に出力する。増幅器２２の利得値は、規定値である。
アンテナ２４は、増幅器２２から出力された下り受信信号を無線信号に変換して放出することで、子局装置２がカバーするエリアに無線信号を送信する。
【００３０】
次に、親局装置１の可変利得増幅器１０４の構成について、図２を用いて説明する。図２に示すように、可変利得増幅器１０４は、フィルタ１４１と、増幅器１４２と、可変減衰器１４３と、増幅器１４４と、分波器１４５と、検波器１４６と、利得制御器１４７とから構成されている。
【００３１】
フィルタ１４１は、フィルタ１３から出力された特定帯域の下り受信信号に対し、更に余分な周波数成分を除去する帯域制限をかけて、増幅器１４２に出力する。フィルタ１４１が帯域制限をかける周波数帯域も、各通信事業者が用いる周波数帯域によって決まる。
増幅器１４２は、フィルタ１４１から出力された下り受信信号を増幅し、可変減衰器１４２に出力する。増幅器１４２は、光送信に必要なレベルに下り受信信号を増幅するために設けられたものであり、規定の利得値で増幅を行う。
【００３２】
可変減衰器１４３は、後述する利得制御器１４７からの制御命令に基づいて利得値を調整する利得制御を行い、調整された利得値で増幅器１４２から出力された下り受信信号を減衰する。
増幅器１４４は、可変減衰器１４３から出力された下り受信信号を増幅し、分波器１４５に出力する。増幅器１４４も、光送信に必要なレベルに下り受信信号を増幅するために設けられたものであり、規定の利得値で増幅を行う。
【００３３】
分波器１４５は、増幅器１４４からの下り受信信号を合成器１０５及び検波器１４６とに分波して出力する。
検波器１４６は、各通信事業者からの通信信号のモニタを行うものであり、分波器１４５から出力された下り受信信号に対し検波を行って当該下り受信信号のピークの信号強度を測定し、測定された信号強度に対応した電圧値の信号を利得制御器１４７に出力する。
【００３４】
利得制御器１４７は、検波器１４６から出力された信号の出力電圧値に基づいて、下り受信信号が電気光変換器１０６に最適なレベルで入力されるよう、可変減衰器１４３の利得値を決定し、当該利得値となるよう可変減衰器１４３に利得制御を行わせる制御命令を可変減衰器１４３に出力する。
利得制御器１４７は、検波器１４６からの信号の電圧値と、最適な利得値が組となって格納されているテーブルを予め記憶しておき、利得値の決定にあたり、電圧値に基づいて当該テーブルを参照し、最適な利得値を読み出すような構成にしてもよい。
【００３５】
次に、本増幅装置の下り回線通信における動作について、図１及び図２を用いて説明する。
各通信事業者の基地局から不感地に向けて無線送信された通信信号は、本増幅装置の親局装置１において、各通信事業者毎に設置されたアンテナ１０１−１〜１０１−ｎで取り込まれて電気信号に変換され、下り受信信号として対応するフィルタ１０３−１〜１０３−ｎに出力される。
【００３６】
フィルタ１０３−１〜１０３−ｎは、通信対象である各通信事業者の基地局毎に設けられており、対応する通信事業者が用いる周波数帯域の信号成分を透過させる。各フィルタ１０３−１〜１０３−ｎに出力された下り受信信号は、予め設定された周波数帯域の成分のみが透過されて、対応する可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎに出力される。
【００３７】
上述したように、携帯電話通信を扱う通信事業者は、各々が異なる周波数帯域の信号を用いて携帯電話サービスを提供している。本増幅装置はこの点に着目して、通信事業者毎にフィルタ１０３を親局装置１に設け、対応する通信事業者が用いる周波数帯域の成分を下り受信信号から抽出することで、各通信事業者の信号を分離している。
【００３８】
親局装置１のアンテナ１０１−１〜１０１−ｎで受信される下り受信信号は、複数の基地局からの通信信号が含まれている場合がある。各フィルタ１０３−１〜１０３−ｎは、対応する通信事業者からの通信信号が下り受信信号に含まれている場合には、対応する通信事業者が用いる周波数帯域の成分を抽出して、対応する可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎに出力することになる。対応する通信事業者からの通信信号が含まれていない場合には、フィルタ１０３−１〜１０３−ｎからは何も出力されない。
【００３９】
フィルタ１０３−１〜１０３−ｎで透過された、各通信事業者の周波数帯域の下り受信信号は、対応する可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎにおいて増幅される。可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎは、入力された下り受信信号の信号強度に基づいて利得値を調整する利得制御を行い、調整された利得値に基づいて当該受信信号を増幅する。
【００４０】
可変利得増幅器１０４における増幅動作の詳細について、図２を用いて説明する。可変利得増幅器１０４に入力された下り受信信号は、まずフィルタ１４１に入力され、不要な周波数成分が除去され、増幅器１４２に出力される。増幅器１４２において下り受信信号は増幅され、可変減衰器１４３に出力される。増幅器１４２は規定の利得値によって下り受信信号を増幅する。
可変減衰器１４３において下り受信信号は、可変可能な利得値に基づいて減衰されて増幅器１４４に出力され、さらに増幅された後、分波器１４５に出力される。増幅器１４４も規定の利得値によって下り受信信号を増幅する。
【００４１】
分波器１４５では、下り受信信号は合成器１０５へのルートと、検波器１４６へのルートにそれぞれ分波される。このうち検波器１４６のルートに出力された下り受信信号は、検波器１４６によって検波が行われ、下り受信信号の信号強度が測定される。
携帯電話通信で用いる通信信号にはバースト波が含まれるため、検波器１４６では下り受信信号のピーク値を検波する方法を適用している。検波器１４６は、上記検波方法によって下り受信信号のピーク値の信号強度を測定し、当該信号強度に対応した電圧値の信号を、利得制御器１４７に出力する。
【００４２】
利得制御器１４７は、検波器１４６から出力された信号の出力電圧値に基づき、可変減衰器１４３における利得値を決定し、決定された利得値となるように調整する旨の制御信号を可変減衰器１４３に出力する。利得制御器１４７は、利得値の決定にあたり、下り受信信号が電気光変換器１０６に対して最適な入力レベルとなるように利得値を決定している。
利得値の決定方法としては、例えば検波器１４６からの信号の出力電圧値が増大した場合には減衰率を高めるため利得値を低減させ、出力電圧値が減少した場合には減衰率を抑えるため利得値を増大させる方法が挙げられる。
【００４３】
利得制御器１４７からの制御命令に基づいて、可変減衰器１４３は、利得値を調整して新たな利得値を設定する利得制御を行う。以後、可変利得増幅器１０４は、可変減衰器１４３によって、制御後の利得値に従って下り受信信号の減衰処理が行われ、分波器１４５からは電気光変換器１０６に対して最適な入力レベルの下り受信信号が出力される。
【００４４】
上述した動作によって、可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎは、対応した通信事業者の通信信号を、当該信号の信号強度に応じて利得を可変して増幅することができる。
すなわち可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎは、検波器１４６及び利得制御器１４７を用いて、通信事業者の周波数成分の下り受信信号の信号強度を測定し、測定結果に基づき、電気光変換器１４６における入力レベルが最適となるよう、可変利得減衰器１４３の利得値を調整する利得制御を行っている。
【００４５】
可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎにおいて、増幅器１４２及び１４４は、下り受信信号を電気光変換器１０６での光信号への変換に必要なレベルに増幅するために設けられている。しかしながら、通信事業者の基地局が近距離にある等の理由により、通信信号のレベルが大きい場合には、増幅器１４２及び１４４における増幅によって、下り受信信号は過剰に増幅され、光伝送系における歪み及び雑音の発生の要因となる。
上記利得制御を行うことによって、可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎは、下り受信信号が過剰に増幅されることを防いで、通信事業者の通信信号毎に、光伝送系に対して最適な入力レベルに増幅することができる。
【００４６】
図１において、可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎからそれぞれ出力された、各通信事業者の周波数帯域の下り受信信号は、合成器１０５に出力される。合成器１０５では、各下り受信信号の合成が行われ、合成結果を電気光変換器１０６に出力する。電気光変換器１０６は、合成器１０５から出力された合成後の下り受信信号を光信号に変換し、光ケーブルを介して接続先の子局装置２に送信する。
通信事業者の周波数帯域は、通信事業者毎に異なる為、合成器１０５で可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎからの下り受信信号を合成しても、合成後の下り受信信号のレベルは、電気光変換器１０６に対して最適なレベルのまま保持される。したがって下り受信信号は、歪みや雑音を発生することなく光ケーブルを介して子局装置２へ光伝送される。
【００４７】
子局装置２に到達した光信号である下り受信信号は、光電気変換器２１で電気信号に変換され、増幅器２２に出力される。増幅器２２は、下り受信信号を無線送信に必要なレベルにまで増幅し、アンテナ２４に出力する。
アンテナ２４は、下り受信信号を無線信号に変換して放出することで、子局装置２がカバーするエリアに当該無線信号を送信する。子局装置２がカバーするエリア、すなわち不感地にある携帯端末は、子局装置２から無線送信された下り受信信号を受信することができる。以上が本増幅装置の下り回線通信における動作である。
【００４８】
次に本増幅装置の上り回線通信で用いられる構成及びその動作について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、本増幅装置の上り回線通信で用いられる構成のブロック図であり、図４は本増幅装置の子局装置２で用いる可変利得増幅器２７の構成ブロック図である。
【００４９】
子局装置２において上り回線通信で用いる構成部分は、アンテナ２５と、可変利得増幅器２７と、電気光変換器２８とから構成されている。また、親局装置１において上り回線通信で用いる構成部分は、光電気変換器１０７と、分配器１０８と、可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎと、フィルタ１１０−１〜１１０−ｎと、送信機１１１と、アンテナ１１２とから構成されている。
【００５０】
次に、本増幅装置の上り回線通信で用いる構成部分の各部について説明する。子局装置２において、アンテナ２５は、子局装置２がカバーするエリアの携帯端末からの無線信号を取り込んで電気信号に変換し、上り受信信号として可変利得増幅器２７に出力する。
可変利得増幅器２７は、アンテナ２５からの上り受信信号のレベルを測定し、当該レベルが規定値以上であれば利得を下げる利得制御を行って、電気光変換器２８に対して最適なレベルとなるように上り受信信号を増幅し、電気光変換器２８に出力する。可変利得増幅器２７の詳細な構成については、後述する。
電気光変換器２８は、可変利得増幅器２７から出力された増幅後の上り受信信号を光信号に変換し、光ケーブルを介して親局装置１に光送信する。電気光変換器２８は、例えばレーザダイオードを用いて構成してもよい。
【００５１】
親局装置１において、光電気変換器１０７は、子局装置２から光ケーブルを介して送信された光信号である上り受信信号を電気信号に変換し、分配器１０８に出力する。光電気変換器１０７は、例えばフォトダイオードを用いて構成してもよい。
分配器１０８は、光電気変換器１０７から出力された上り受信信号を可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎにそれぞれ分配して出力する。
【００５２】
可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎは、通信事業者の使用する周波数帯域毎に設けられており、分配器１０８から出力された上り受信信号の信号強度を測定し、測定結果に基づいて利得を制御して当該下り受信信号を増幅し、対応するフィルタ１１０−１〜１１０−ｎに出力する。可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎは、増幅後の上り受信信号のレベルが、対応する通信事業者の基地局への無線送信に必要なレベルとなるように利得制御を行う。
【００５３】
フィルタ１１０−１〜１１０−ｎは、通信事業者の使用する周波数帯域毎に設けられており、各通信事業者が携帯電話通信で用いる周波数帯域の信号を透過する帯域通過フィルタである。フィルタ１１０−１〜１１０−ｎは、対応する可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎから出力された上り受信信号に対して、予め設定された帯域の周波数成分のみを透過させて、対応するアンテナ１１２−１〜１１２−ｎに出力する。
【００５４】
アンテナ１１２−１〜１１２−ｎは、通信事業者毎に設置されており、対応するフィルタ１１０−１〜１１０−ｎから出力された、通信事業者の使用する周波数成分の上り受信信号を無線信号に変換して放出することで、対応する通信事業者の基地局へ無線信号を送信する。
【００５５】
次に、子局装置２の可変利得増幅器２７の構成について、図４を用いて説明する。図４に示すように、可変利得増幅器２７は、増幅器２７１と、可変減衰器２７２と、増幅器２７３と、分波器２７４と、検波器２７５と、利得制御器２７６とから構成されている。
【００５６】
増幅器２７１は、アンテナ２５から出力された上り受信信号を増幅し、可変減衰器２７２に出力する。増幅器２７１は、光送信に必要なレベルに下り受信信号を増幅するために設けられたものであり、規定の利得値で増幅を行う。
【００５７】
可変減衰器２７２は、後述する利得制御器２７６からの制御命令に基づいて利得値を調整する利得制御を行い、調整された利得値で増幅器１４２から出力された上り受信信号を減衰する。
増幅器２７３は、可変減衰器２７２から出力された上り受信信号を増幅し、分波器２７４に出力する。増幅器２７３も、光送信に必要なレベルに上り受信信号を増幅するために設けられたものであり、規定の利得値で増幅を行う。
【００５８】
分波器２７４は、増幅器２７３からの上り受信信号を電気光変換器２８及び検波器２７５とに分波して出力する。
検波器２７５は携帯端末からの通信信号のモニタを行うものであり、分波器２７４から出力された上り受信信号に対し検波を行って当該上り受信信号のピークの信号強度を測定し、測定された信号強度に対応した電圧値の信号を利得制御器２７６に出力する。
【００５９】
利得制御器２７６は、検波器２７５から出力された信号の出力電圧値に基づいて、上り受信信号が電気光変換器２８に最適なレベルで入力されるよう、可変減衰器２７２の利得値を決定し、当該利得値となるよう可変減衰器２７２に利得制御を行わせる制御命令を可変減衰器２７２に出力する。
利得制御器２７６は、検波器２７５からの信号の電圧値と、最適な利得値が組となって格納されているテーブルを予め記憶しておき、利得値の決定にあたり、電圧値に基づいて当該テーブルを参照し、最適な利得値を読み出すような構成にしてもよい。
【００６０】
次に、本増幅装置の上り回線通信における動作について、図３及び図４を用いて説明する。
子局装置２のカバーするエリアの不感地の携帯端末から無線送信された通信信号は、本増幅装置の子局装置２において、アンテナ２５で取り込まれて電気信号に変換され、上り受信信号として可変利得増幅器２７に出力される。
【００６１】
本増幅装置において、子局装置２は、通信対象の各通信事業者の携帯端末からの通信信号を受信することができる。このためアンテナ２５で取り込まれる無線信号には、異なる周波数帯域の通信信号が含まれている場合があるが、子局装置２は、これらの通信信号を分離せずにそのまま上り受信信号として親局装置１に光送信を行う。
【００６２】
アンテナ２５から出力された上り受信信号は、可変利得増幅器２７において増幅される。可変利得増幅器２７は、入力された上り受信信号の信号強度に基づいて利得値を調整する利得制御を行い、調整された利得値に基づいて当該受信信号を増幅する。
【００６３】
可変利得増幅器２７における増幅動作の詳細について、図４を用いて説明する。可変利得増幅器２７に入力された上り受信信号は、まず増幅器２７１に入力され、規定の利得値によって増幅された後、可変減衰器２７２に出力される。
可変減衰器２７２において上り受信信号は、可変可能な利得値に基づいて減衰されて増幅器２７３に出力され、さらに増幅された後、分波器２７４に出力される。増幅器２７３も規定の利得値によって上り受信信号を増幅する。
【００６４】
分波器２７４では、上り受信信号は電気光変換器２８へのルートと、検波器２７５へのルートにそれぞれ分波される。このうち検波器２７５のルートに出力された上り受信信号は、検波器２７５によって検波が行われ、上り受信信号の信号強度が測定される。
検波器２７５も、上り回線通信で用いられる可変利得増幅器１０４における検波器１４６と同様、上り受信信号のピーク値を検波する方法を適用し、上記検波方法によって上り受信信号のピーク値の信号強度を測定し、当該信号強度に対応した電圧値の信号を、利得制御器２７６に出力する。
【００６５】
利得制御器２７６は、検波器２７５から出力された信号の出力電圧値に基づき、可変減衰器２７２における利得値を決定し、決定された利得値となるように調整する旨の制御信号を可変減衰器２７２に出力する。利得制御器２７６は、利得値の決定にあたり、下り受信信号が電気光変換器２８に対して最適な入力レベルとなるように利得値を決定している。
【００６６】
ここで利得制御器２７６における利得値の決定方法について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、本増幅装置の上り回線通信で用いる可変利得増幅器２７における入力信号と出力信号の信号強度の関係を示したグラフである。図５のグラフにおいて、横軸は入力信号強度、すなわち検波器２７５に入力される上り受信信号の信号強度を、縦軸は出力信号強度、すなわち利得制御後の増幅された上り受信信号の強度を表している。
【００６７】
課題で述べたように、携帯端末は、基地局又は中継増幅装置での無線信号の受信レベルが一定になるように、送信電力を制御するパワーコントロール機能を備えているが、通話中の携帯端末数が増加すると、電波の波数が増加して基地局又は中継増幅装置における無線信号の入力レベルが高くなってパワーコントロール機能が及ばなくなり、光伝送系に不適合なレベルの電気信号が入力され、携帯電話通信における通信品質が劣化する。
【００６８】
このため本増幅装置は、上記問題を解決するため、子局装置２で可変利得増幅器２７を用いて、上り受信信号の信号強度に基づいて利得制御を行って上り受信信号を増幅している。可変利得増幅装置２７では、検波器２７５及び利得制御器２７６を用いて可変減衰器２７２の利得値を決定することで、上記利得制御を実現している。
【００６９】
利得制御器２７６は、可変減衰器２７２の新たな利得値を決定するにあたり、検波器からの信号の電圧値を参照し、電圧値が規定値以下であれば利得値は一定値とし、規定値より大であれば、電圧値の大小に応じて利得値を増減する。
上記利得制御について、図５を用いて説明すると、利得制御器２７６は、検波器２７５からの信号の電圧値に基づいて、上り受信信号の信号強度が規定値以下、すなわち固定利得領域にあると判断すると、可変減衰器２７２の利得値は当初の設定値とし、利得値の調整は行わない。このため可変減衰器２７２では、一定の利得値によって上り受信信号の減衰が行われるため、出力信号強度は入力信号強度に比例したものとなる。
【００７０】
上り受信信号の信号強度が規定値より大、すなわち利得可変領域にあると判断すると、利得制御器２７６は、信号強度の大小によって可変減衰器２７２の利得値を増減する。つまり、信号強度が増大した場合には減衰率を高めるため利得値を増大させ、信号強度が現象した場合には減衰率を抑えるため利得値を減少させる。
利得制御器２７６は上記方法によって新たな利得値を決定し、当該決定した利得値に調整するよう可変減衰器２７２に制御命令を出力する。
利得制御器２７６は、下り受信信号が電気光変換器２８に対して最適な入力レベルとなるように利得値を決定しているので、可変減衰器２７２では、利得値の調整及び新たな利得値による減衰が行われることで、出力信号強度は一定の値となる。以上が利得制御器２７６における利得値の決定方法である。
【００７１】
図４において、利得制御器２７６からの制御命令に基づいて、可変減衰器２７２は、利得値を調整して新たな利得値を設定する利得制御を行う。以後、可変利得増幅器２７は、可変減衰器２７２によって、制御後の利得値に従って上り受信信号の減衰処理が行われ、分波器２７４からは電気光変換器２８に対して最適な入力レベルの上り受信信号が出力される。
【００７２】
上述した動作によって、可変利得増幅器２７は、下り回線通信で用いる親局装置１の可変利得増幅器１０４−１〜１０４−ｎと同様に、携帯端末からの通信信号を、当該信号の信号強度に応じて利得を可変して増幅するため、上り受信信号が過剰に増幅されることを防いで、光伝送系に対して最適な入力レベルに増幅することができる。
【００７３】
図３において、可変利得増幅器２７から出力された増幅後の上り受信信号は、電気光変換器２８に出力される。電気光変換器１０６は、上り受信信号を光信号に変換し、光ケーブルを介して接続先の親局装置１に送信する。
【００７４】
親局装置１に到達した光信号である上り受信信号は、光電気変換器１０７で電気信号に変換され、分配器１０８に出力される。分配器１０８は、通信事業者毎に設けられた可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎに上り受信信号を分配して出力する。
可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎは、入力された上り受信信号の信号強度に基づいて利得値を調整する利得制御を行い、調整された利得値に基づいて当該受信信号を増幅し、対応するフィルタ１１０−１〜１１０−ｎに出力する。
可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎは、対応する通信事業者の基地局への無線送信に必要なレベルとなるように利得制御を行うものである。したがって、可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎに入力される上り受信信号は全て同一の内容であるが、当初設定されている利得値や、上り受信信号の信号強度によって調整される利得値は、可変利得増幅器毎に異なっている。
【００７５】
可変利得増幅器１０９−１〜１０９−ｎで増幅された上り受信信号は、対応するフィルタ１１０−１〜１１０−ｎに出力される。フィルタ１１０−１〜１１０−ｎは、通信対象である各通信事業者の基地局毎に設けられており、各フィルタ１１０−１〜１１０−ｎに出力された上り受信信号は、対応する通信事業者の使用する周波数帯域の成分のみが透過されて、対応するアンテナ１１２−１〜１１２−ｎに出力される。上述したように、フィルタ１１０−１〜１１０−ｎは、上り受信信号から各々に対応する通信事業者が用いる周波数帯域の成分を抽出してアンテナ１１２−１〜１１２−ｎに出力しているため、アンテナ１１２−１〜１１２−ｎは通信対象の通信事業者の基地局に対して所望の周波数帯域で上り受信信号を無線送信することができる。
【００７６】
アンテナ１１２−１〜１１２−ｎは、下り受信信号を無線信号に変換して放出することで、対応する通信事業者の基地局へ無線信号を送信する。各通信事業者の基地局は、親局装置１から無線送信された所定の周波数帯域の無線信号を受信することができる。以上が本増幅装置の上り回線通信における動作である。
【００７７】
本増幅装置において、親局装置１は、複数の子局装置２と光ケーブルで接続して、複数の子局装置２との双方向通信を行うようにしてもよい。この場合、下り回線通信で用いる構成として、親局装置１の電気光変換器１０６の後段に、光信号を分配する光分配器を設け、当該光分配器と子局装置２とを光ケーブルで接続する必要がある。
また、上り回線通信で用いる構成として、親局装置１において光電気変換器１０７を子局装置分設け、さらに光電気変換器１０７及び分配器１０８の間に、各子局装置からの上り受信信号を合成する合成器を設ける必要がある。
【００７８】
また、親局装置１における下り回線通信で用いるアンテナ１０１−１〜１０１−ｎと、上り回線通信で用いるアンテナ１１２−１〜１１２−ｎは、ｎ個のアンテナで共用してもよい。同様に子局装置２における下り回線通信で用いるアンテナ２４と、上り回線通信で用いるアンテナ２５は、１個のアンテナで共用してもよい。
【００７９】
また、親局装置１の上り回線通信で用いる可変利得増幅器１０９の構成を、下り回線通信で用いる可変利得増幅器１０４と同一にし、各可変利得増幅器における検波器を共用するようにしてもよい。可変利得増幅器１０４における検波器１４６は、入力信号の信号強度に応じた電圧値の信号を出力するものであるため、このような構成とすることが可能である。
【００８０】
上述したように、本増幅装置によれば、複数の通信事業者の基地局と無線通信を行う親局装置に、当該基地局から受信した信号から各通信事業者の使用する周波数帯域成分を分離するフィルタと、当該フィルタから出力された分離後の信号の信号強度に基づき、電気光変換器に対して最適な入力レベルとなるよう利得値を調整して当該信号を増幅する利得可変増幅器を通信事業者の基地局毎に電気光信号変換器の前段に設け、利得増幅器で増幅された信号を合成して電気光信号変換器に出力することにより、各事業者からの信号を電気光変換器に対して最適なレベルに増幅して電気光変換器に入力することができるため、下り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる効果がある。
【００８１】
また、子局装置に、携帯端末から受信した信号の信号強度を測定し、強度が規定値を超えた場合に光電気変換器に対して最適な入力レベルとなるよう利得値を調整して当該信号を増幅する可変利得増幅器を電気光変換器の前段に設けたことにより、通話中の携帯端末の数が増えて受信信号のレベルが増大した場合でも、携帯端末からの信号を電気光信号変換器に対して最適なレベルに増幅して電気光信号変換器に入力することができるため、上り回線の通信においても通信品質を良好に保つことができる効果がある。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、中継増幅装置において、異なる周波数帯域によって基地局との間で無線通信を行う親局装置と、不感地にある通信端末との間で無線通信を行う子局装置を備え、親局装置と子局装置は、光ケーブルで接続され、親局装置は、基地局から受信した信号を周波数帯域毎に分離し、分離後の各信号の信号強度に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう増幅の利得を調整して分離後の各信号を増幅し、更に分離後の各信号を合成し光変換して子局装置へ光ケーブルを介して光送信を行い、子局装置は、光送信された信号を電気変換して増幅し、通信端末に無線送信する中継増幅装置としているので、複数の通信事業者の基地局と通信端末間の下り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる効果がある。
【００８３】
また、本発明によれば、中継増幅装置において、異なる周波数帯域によって基地局との間で無線通信を行う親局装置と、不感地にある通信端末との間で無線通信を行う子局装置を備え、親局装置と子局装置は、光ケーブルで接続され、子局装置は、通信端末から受信した信号の強度に基づいて光送信に最適な入力レベルとなるよう増幅の利得を調整して信号を増幅し、信号を光変換して親局装置へ光ケーブルを介して光送信を行い、親局装置は、光送信された信号を電気変換して周波数帯域毎に分配し、分配後の各信号の強度に基づいて増幅の利得を調整して分配後の各信号を増幅し、更に分配後の各信号に対し、対応する周波数帯域で透過させて基地局に無線送信する中継増幅装置としているので、複数の通信事業者の基地局と通信端末間の上り回線の通信において通信品質を良好に保つことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の下り回線通信で用いられる構成のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の親局装置１で用いる可変利得増幅器１０４の構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の上り回線通信で用いられる構成のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の子局装置２で用いる可変利得増幅器２７の構成ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る中継増幅装置の上り回線通信で用いる可変利得増幅器２７における入力信号と出力信号の信号強度の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１…親局装置、　２…子局装置、　２１，１０７…光電気変換器、　２２，１４２，１４４，２７１，２７３…増幅器、　２４，２５，１０１，１１２…アンテナ、　２７，１０４，１０９…可変利得増幅器、　２８，１０６…電気光変換器、　１０３，１１０，１４１…フィルタ、　１０５…合成器、　１０８…分配器、　１４３，２７２…可変減衰器、　１４５，２７４…分波器、　１４６，２７５…検波器、　１４７，２７６…利得制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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