(57)【要約】【課題】単一キャリアの無線通信システムに適用して無電源化によるコスト低減が図れるようにした無線中継システムを提供すること。【解決手段】移動局１Ａが位置する本来の通信エリアに中継設備２の主中継部２Ａを設置すると共に、離れた位置で別途、通信エリアを設定すべき場所に前進中継部２Ｂを設置し、主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５で受信した高周波信号ＣＵは直接変調レーザダイオード２Ａ３でレーザ光信号に変換した上で光ファイバケーブル５で前進中継部２Ｂに伝送し、フォトダイオード２Ｂ２で電気信号に変換してから送信アンテナ２Ｂ４から電波として送信させることにより、移動局１Ｂで受信できるようにすると共に、移動局１Ｂから送信され、前進中継部２Ｂの受信アンテナ２Ｂ３で受信された高周波信号ＣＤは、光外部変調器２Ｂ１で変調レーザ光信号に変換した上で光ファイバケーブル４で主中継部２Ａに伝送し、フォトダイオード２Ａ２で電気信号に変換してから送受信アンテナ２Ａ５から電波として送信させることにより、移動局１Ａで受信できるようにしたもの。【選択図】  図１
2004172734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２局の移動局を備え、これらの移動局の間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、
本来の通信エリアに設置した主中継部と新たに設置すべき通信エリアに設定した前進中継部を設け、
これら主中継部と前進中継部の間の信号伝送を高周波信号で変調された光信号で行なうことにより、
前記本来の通信エリアと前記新たに設置すべき通信エリアの間での前記少なくとも２局の移動局による中継動作が与えられるように構成したことを特徴とする無線中継システム。
【請求項２】
少なくとも基地局と移動局を備え、これらの基地局と移動局の間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、
本来の通信エリアに設置した主中継部と新たに設置すべき通信エリアに設定した前進中継部を設け、
これら主中継部と前進中継部の間の信号伝送を高周波信号により変調された光信号で行なうことにより、
前記本来の通信エリアと前記新たに設置すべき通信エリアの間での前記少なくとも基地局と移動局の間の中継動作が与えられるように構成したことを特徴とする無線中継システム。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載の何れかの無線中継システムにおいて、
前記主中継部１台に対して前記前進中継部が少なくとも２台設けられ、前記新たに設置すべき通信エリアが少なくとも２エリアであることを特徴とする無線中継システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線中継システムにおいて、
前記少なくとも２台の前進中継部は、ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置され、
これら少なくとも２台の前進中継部における各アンテナの放射パターンが、前記ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置されている前進中継部の配列方向に向う指向特性を備えていることを特徴とする無線中継システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の何れかの無線中継システムにおいて、
前記主中継部が切換制御部を備え、該切換制御部により、前記主中継部と前記前進中継部の間の信号伝送方向が、これら主中継部と前進中継部における受信信号により切換えられるように構成したことを特徴とする無線中継システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の無線中継システムにおいて、
前記主中継部は、無変調レーザ光を発生するレーザダイオードと、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換する単一走行キャリアフォトダイオードと、中継すべき高周波信号を当該高周波信号で変調されたレーザ光に変換する直接変調レーザダイオードとを備え、
前記前進中継部は、無変調レーザ光を中継すべき高周波信号で光変調して変調レーザ光に変換する光外部変調器と、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換するフォトダイオードとを備え、
前記主中継部のレーザダイオードは、第１の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の光外部変調器に無変調レーザ光を供給し、
前記光外部変調器は、第２の光ファイバケーブルを介して、前記主中継部のフォトダイオードに変調レーザ光を供給し、
前記主中継部の前記直接変調レーザダイオードは、第３の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の前記単一走行キャリアフォトダイオードに中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を供給することによって、前記前進中継部を無給電で中継通信せしめるように構成したことを特徴とする無線中継システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信用の無線通信システムに係り、特に単一キャリアによる移動通信のための無線中継システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信用の無線システムにおいても、通信エリアの拡大が望まれることがある。そこで、このような要望に応え、本来の通信エリアから離れた場所で更に通信エリアを確保するためのシステムとして、本来の通信エリアの周辺に中継設備を設けると共に、離れた場所にも中継設備を設け、これらの間を伝送線路で結んだ中継システムが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、図８は、基地局（ＢＳ）に複数台の移動局（ＭＳ）を割当て、基地局１０と各移動局２０Ａ、２０Ｂの間で、及び各移動局相互間で、それぞれ送受信に異なった周波数のキャリア（搬送波）ＣＡ、ＣＢを使用して通信が行なえるようにした無線通信システムにおいて、通信エリアの拡大のため、中継設備（ＲＳ）３０を設置して無線中継システムを構成した場合の従来例である。
【０００４】
そして、これにより、この図８のシステムでは、一方の移動局、例えば移動局２０Ｂが基地局１０による通信エリアから外れた場合でも、中継設備（ＲＳ）３０を介することにより、基地局１０と各移動局２０Ａ、２０Ｂの間と各移動局相互間で通信が得られるようになっているものである。
【０００５】
このため、中継設備３０は、基地局１０の近傍に設置した基地中継部４０と、本来の通信エリアから離れた場所で更に通信エリアを確保したい場所に設置した前進中継部５０で構成され、これらの間を２本の光ファイバーケーブル４７、５７により接続し、高周波信号ＣＡ及びＣＢで変調された光信号により動作するように構成してある。
【０００６】
そして、基地中継部４０と前進中継部５０は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）４１、５１と直接変調方式のレーザダイオード（ＤＭＬＤ）４２、５２、光変調信号の入力により高周波信号を出力するフォトダイオード（ＰＤ）４３、５３、それに高周波電力増幅器（ＰＡ）４４、５４で構成されている。
【０００７】
次に、この図８のシステムの動作について、まず、移動局２０Ａが送信し、移動局２０Ｂが受信する場合について説明する。このとき、移動局２０Ａ、２０Ｂから基地局１０に向う高周波信号（上り信号）についてはＣＡと記し、反対に、基地局１０から移動局２０Ａ、２０Ｂへ向う高周波信号（下り信号）についてはＣＢと記してある。
【０００８】
移動局２０Ａの送信機から出力され、アンテナ２１から電波として送信された高周波信号ＣＡは、基地局１０の受信アンテナ１１により受信され、基地局１０内にある受信機に入力される。
【０００９】
そして、この受信された高周波信号ＣＡは、基地局１０内にある送信機で搬送波（キャリア）周波数が変えられた上で送信アンテナ１２に供給され、ここから電波として送信され、この結果、高周波信号ＣＢが基地中継部４０の受信アンテナ４５に受信され、低雑音増幅器４１により増幅された上でレーザダイオード４２に入力される。
【００１０】
そこで、レーザダイオード４２は、入力された高周波信号ＣＢによって変調された光信号を出力し、出力された変調光信号が光ファイバーケーブル４７を介して前進中継部５０に伝送され、フォトダイオード５３に入力され、ここで光信号から高周波信号ＣＢに復調（変換）される。
【００１１】
そして、復調された高周波信号ＣＢが高周波電力増幅器５４により増幅された後、送信アンテナ５５に供給され、電波として送信される。この結果、高周波信号ＣＢ（電波）が移動局２０Ｂのアンテナ２２で受信され、移動局２０Ｂの受信機に高周波信号ＣＢが入力されることになり、中継動作が得られる。
【００１２】
次に、移動局２０Ｂが送信し、移動局２０Ａが受信する場合について説明すると、まず、移動局２０Ｂの送信機からアンテナ２２を介して送信された高周波信号ＣＡは、前進中継部５０の受信アンテナ５６により受信される。
【００１３】
受信された高周波信号ＣＡは、前進中継部５０の低雑音増幅器５１により増幅され、レーザダイオード５２に入力される。そこで、レーザダイオード５２は、入力された高周波信号ＣＡにより変調された光信号を出力し、出力された変調レーザ光信号が光ファイバケーブル５７を介して基地中継部４０のフォトダイオード４３に供給される。
【００１４】
そこで、フォトダイオード４３は、入力された変調レーザ光を高周波信号ＣＡに復調（変換）し、この高周波信号ＣＡが高周波電力増幅器４４により増幅された上で送信アンテナ４６を介して電波として送信され、この結果、基地局１０の受信アンテナ１１で受信された高周波信号ＣＡが、基地局１０の受信機に入力されることになる。
【００１５】
基地局１０では、受信された高周波信号ＣＡの搬送波周波数を変え、高周波信号ＣＢとした上で、送信機から送信アンテナ１２に供給し、ここから高周波信号ＣＢを電波として送信させ、高周波信号ＣＢが移動局２０Ａのアンテナ２１で受信されるようにするのである。
【００１６】
従って、この図８のシステムによれば、トンネルや山岳地帯などの電波不感地帯に移動していて、基地局１０から送信された高周波信号が直接届かない地域にいる移動局２０Ｂに対しても無線通信を行うことができる。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１１−１１２４０９号公報（第２頁、図３）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、中継設備の無電源化と単一キャリア（搬送波）方式のシステムに対する適用について配慮がされておらず、コストの抑圧と適用範囲の拡大に問題があった。
【００１９】
中継設備の前進中継部が設置対象とする場所は、例えばトンネルや山岳地帯といった電波不感地帯となる地域で、必ずしも電源が確保できる場所に限らない。
このため、従来技術では、前進中継部を設置する場所に、通信設備の他にも電源設備が新たに必要になり、従って、コスト高になってしまうのである。
【００２０】
また、従来技術では、送信と受信のキャリア（搬送波）周波数が異なる無線通信システムだけを対象としているため、送受信に同一の無線周波数のキャリア（搬送波）を用いた、いわゆる単一キャリア（搬送波）方式の通信システムには適用できず、このため、適用対象に制約が与えられてしまうのである。
【００２１】
本発明の目的は、単一キャリア（搬送波）方式の無線通信システムに適用して無電源化によるコスト低減が図れるようにした無線中継システムを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、少なくとも２局の移動局を備え、これらの移動局の間で無線通信を行なう無線通信システムにおいて、本来の通信エリアに設置した主中継部と新たに設置すべき通信エリアに設定した前進中継部を設け、これら主中継部と前進中継部の間の信号伝送を光信号で行なうことにより、前記本来の通信エリアと前記新たに設置すべき通信エリアの間での前記少なくとも２局の移動局による中継動作が与えられるようにして達成される。
【００２３】
このとき、前記主中継部１台に対して前記前進中継部が少なくとも２台設けられ、前記新たに設置すべき通信エリアが少なくとも２エリアであるようにしても上記目的が達成され、同じく、このとき、前記少なくとも２台の前進中継部は、ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置され、これら少なくとも２台の前進中継部における各アンテナの放射パターンが、前記ほぼ直線上に所定の距離を隔てて順次並んで設置されている前進中継部の配列方向に向う指向特性を備えているようにしても上記目的が達成される。
【００２４】
また、このとき、前記主中継部が切換制御部を備え、該切換制御部により、前記主中継部と前記前進中継部の間の信号伝送方向が、これら主中継部と前進中継部における受信信号により切換えられるようにしても上記目的が達成される。
【００２５】
更に、このとき、前記主中継部は、無変調レーザ光を発生するレーザダイオードと、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換するフォトダイオードと、中継すべき高周波信号を当該高周波信号で変調されたレーザ光に変換する直接変調レーザダイオードとを備え、前記前進中継部は、無変調レーザ光を中継すべき高周波信号で光変調して変調レーザ光に変換する光外部変調器と、中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を電気信号に変換するフォトダイオードとを備え、前記主中継部のレーザダイオードは、第１の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の光外部変調器に無変調レーザ光を供給し、前記光外部変調器は、第２の光ファイバケーブルを介して、前記主中継部のフォトダイオードに変調レーザ光を供給し、前記主中継部の前記直接変調レーザダイオードは、第３の光ファイバケーブルを介して、前記前進中継部の前記フォトダイオードに中継すべき高周波信号で変調されたレーザ光を供給するものとしても、上記目的を達成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による無線中継システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
まず図１は、本発明の第１の実施形態で、これは、複数台の単一キャリア（搬送波）方式の移動局、例えば移動局１Ａ、１Ｂを備え、予め想定してある通信エリア内でプレストーク方式により相互に通信が行なえるようにした無線通信システムに本発明を適用した場合の一実施形態で、このため、図示のように、中継設備２を設けたものである。
【００２８】
この中継設備２は、図示のように、主中継部２Ａと前進中継部２Ｂ、それに３本の光ファイバーケーブル３、４、５で構成されているが、ここでも説明を簡明にするため、移動局１Ａで送信され、移動局１Ｂに向う高周波信号についてはＣＵとし、反対に移動局１Ｂで送信され、移動局１Ａに向う高周波信号についてはＣＤとする。
【００２９】
図１に戻り、まず、主中継部２Ａは、この無線通信システムに想定してある本来の通信エリアに位置させ、前進中継部２Ｂは、本来の通信エリアから離れた場所に新たに確保すべき通信エリアのほぼ中心に位置させる。そして、これらの間を光ファイバーケーブル３、４、５で接続するのである。
【００３０】
次に、主中継部２Ａと前進中継部２Ｂについて説明する。図１において、まず主中継部２Ａは、レーザダイオード（ＬＤ）２Ａ１とフォトダイオード（ＰＤ）２Ａ２、直接変調方式のレーザダイオード（ＤＭＬＤ）２Ａ３、切換制御器（ＡＮＴ−ＳＷ）２Ａ４、それに送受信アンテナ２Ａ５で構成され、次に、前進中継部２Ｂは、光外部変調器（ＥＯＭ）２Ｂ１とフォトダイオード（ＰＤ）２Ｂ２、受信アンテナ２Ｂ３、それに送信アンテナ２Ｂ４で構成されている。
【００３１】
ここで、まず、主中継部２Ａにおいて、レーザダイオード２Ａ１は、無変調の光信号（レーザ光）を出力する光源として働くもので、発生されたレーザ光は光ファイバーケーブル３により前進中継部２Ｂに伝送され、光外部変調器２Ｂ１に供給される。
【００３２】
次に、フォトダイオード２Ａ２は、光ファイバーケーブル４を介して、前進中継部２Ｂから供給された光変調信号を高周波信号に復調（変換）する働きをし、これから出力される高周波信号ＣＤは切換制御部２Ａ４に供給される。
【００３３】
また、レーザダイオード２Ａ３は、切換制御部２Ａ４から供給される高周波信号ＣＵによって変調されたレーザ光信号を出力する働きをし、出力された変調レーザ光信号は光ファイバーケーブル５を介して前進中継部２Ｂに伝送され、フォトダイオード２Ｂ２に入力される。
【００３４】
そして、切換制御部２Ａ４は、図２に示す構成を備え、送受信アンテナ２Ａ５を中継方向に応じて切換える働きをするもので、詳細は後述する。
【００３５】
次に、前進中継部２Ｂにおいて、まず、光外部変調器２Ｂ１は、主中継部２Ａのレーザダイオード２Ａ１から光ファイバーケーブル３を介して供給される無変調の光信号（レーザ光）を、受信アンテナ２Ｂ３で受信された高周波信号ＣＤにより変調（光変調）し、変調されたレーザ光を発生させる働きをする。
【００３６】
ここで、この光外部変調器２Ｂ１として、マッハ−ツェンダ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光導波路変調器を用いることにより、レーザダイオード２Ａ１から供給されたレーザ光をキャリアとするだけで、光変調されたレーザ光信号を得ることができ、無電源で動作させることができる。
【００３７】
そして、この光外部変調器２Ｂ１で変調されたレーザ光による光信号は、光ファイバーケーブル４を介して主中継部２Ａに伝送され、フォトダイオード２Ａ２に入力される。
【００３８】
次に、フォトダイオード２Ｂ２は、光ファイバーケーブル５を介して伝送されてきたレーザ光による高周波信号ＣＵを電気信号に変換し、送信アンテナ２Ｂ４から電波として送信させる働きをするものである。
【００３９】
ここで、このフォトダイオード２Ｂ２には、単一走行キャリアフォトダイオード（ＵＴＣ−ＰＤ）を用いることにより、光を効率よく電気信号に変換でき、無電源で高い高周波出力を得ることができる。
【００４０】
ここで、切換制御部２Ａ４について、図２により説明すると、まず緩衝増幅器６０、６１は、フォトダイオード２Ａ２から入力された高周波信号ＣＤを増幅する働きをする。そして、緩衝増幅器６０の出力は検波回路６２に供給され、緩衝増幅器６１の出力は切換スイッチ６３の固定接点に接続される。
【００４１】
検波回路６２は、入力された高周波信号ＣＤを検波整流して、直流電圧Ｅ１  を出力する働きをする。そして、この直流電圧Ｅ１  は論理回路６４の入力Ｘに入力される。
【００４２】
論理回路６４は、入力Ｘに対して入力Ｙを禁止入力とする禁止（インヒビット）回路で、入力Ｘ＝１でも入力Ｙ＝０のときだけ、出力Ｚ＝１として動作する。そして、その出力Ｚは、一方ではそのまま切換スイッチ６５に切換信号ｓとして供給され、切換スイッチ６３には遅延回路６６を介して、所定の遅れ時間をもって切換信号ｓ’が供給されるようになっている。
【００４３】
ここで、切換スイッチ６３と切換スイッチ６５は、常閉接点ａと常開接点ｂを備え、制御信号Ｓ、Ｓ’により切換動作するものであるが、このとき、制御信号Ｓ、Ｓ’が供給されていないとき閉じている接点が常閉接点ａで、制御信号Ｓ、Ｓ’が供給されたとき閉じるのが常開接点ｂである。
【００４４】
そこで、切換スイッチ６３は、通常は緩衝増幅器６１の出力を終端抵抗６７で終端させていて、制御信号Ｓ’が入力されたときだけ、緩衝増幅器６１の出力を高周波電力増幅器６８に切換える働きをし、切換スイッチ６５は、通常は送受信アンテナ２Ａ５を低雑音増幅器６９の入力に切換えているが、制御信号Ｓが入力されたときは、送受信アンテナ２Ａ５を高周波電力増幅器６８の出力に接続する働きをする。
【００４５】
このとき、高周波電力増幅器６８は、送受信アンテナ２Ａ５から送信される高周波信号ＣＤの利得を稼ぎ、電波出力を所定値にする働きをし、低雑音増幅器６９はレーザダイオード２Ａ３の励振に必要な利得を稼ぐ働きをする。
【００４６】
また、検波回路７０は、低雑音増幅器６９の出力に現われる高周波信号ＣＵを検波整流し、直流電圧Ｅ２  を出力する働きをする。そして、この直流電圧Ｅ２  は論理回路６４の入力Ｙに入力される。
【００４７】
次に、この実施形態の動作について、まず、図１の移動局１Ａが送信し、移動局１Ｂが受信する場合について説明する。ここで、このときは、図２の切換制御部２Ａ４の切換スイッチ６３、６５は何れも常閉接点ａに切換わっているものとする。
【００４８】
いま、図１において、移動局１Ａで送信操作（プレストーク操作）がされたとすると、その送信機からアンテナ２０を介して高周波信号ＣＵ（電波）が送信される。そうすると、主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５により、この高周波信号ＣＵが受信され、切換制御部２Ａ４を介してレーザダイオード２Ａ３に高周波信号ＣＵが入力され、ここでレーザ光信号に変換される。
【００４９】
そこで、このレーザダイオード２Ａ３から出力されたレーザ光による高周波信号ＣＵは、光ファイバーケーブル５を介して前進中継部２Ｂに伝送され、フォトダイオード２Ｂ２に入力され、高周波信号ＣＵに変換される。
【００５０】
そして、このフォトダイオード２Ｂ２から出力された高周波信号ＣＵが送信アンテナ２Ｂ４に供給され、電波として送信された結果、アンテナ２１を介して移動局１Ｂの受信機により高周波信号ＣＵが受信されることになり、移動局１Ａから移動局１Ｂに対する中継動作が得られることになる。
【００５１】
次に、移動局１Ｂが送信し、移動局１Ａが受信する場合について説明する。なお、このときは、切換制御部２Ａ４の切換スイッチ６３、６５は反対に常開接点ｂに切換わっているものとする。
【００５２】
いま、移動局１Ｂが送信操作されたとすると、今度は前進中継部２Ｂの受信アンテナ２Ｂ３で高周波信号（電波）ＣＤが受信され、光外部変調器２Ｂ１から高周波信号ＣＤにより変調されたレーザ光信号が出力される。そして、このレーザ光信号が光ファイバーケーブル４を介して主中継部２Ａに伝送され、フォトダイオード２Ａ２に入力される。
【００５３】
そこで、このフォトダイオード２Ａ２で電気信号に変換された高周波信号ＣＤが切換制御部２Ａ４を介してアンテナ２Ａ５に供給され、電波として送信された結果、移動局１Ａのアンテナ２０により受信される。
【００５４】
そして、この結果、移動局１Ａの受信機に高周波信号ＣＤが受信されることになり、今度は、移動局１Ｂから移動局１Ａに対する中継動作が得られることになる。
【００５５】
次に、切換制御部２Ａ４の動作について説明する。ここで、今度は、図１の移動局１Ｂが送信し、移動局１Ａで受信する場合について、最初に説明する。
【００５６】
いま、移動局１Ｂが送信したとすると光ファイバーケーブル４を介して、前進中継部２Ｂから高周波信号ＣＤが伝送され、フォトダイオード２Ａ２に入力される。
【００５７】
そこで図２において、このフォトダイオード２Ａ２から高周波信号ＣＤが出力され、緩衝増幅器６０と緩衝増幅器６１に入力され、この結果、検波回路６２に高周波信号ＣＤが入力され、論理回路６４の入力Ｘに直流電圧Ｅ１  が印加される。このとき検波回路７０は、移動局１Ａが高周波信号ＣＵを送信していないため、出力電圧がない。
【００５８】
従って、論理回路６４は、Ｘ＝１、Ｙ＝０→Ｚ＝１の条件が満たされるので、出力Ｚを発生し、この結果、切換スイッチ６５と遅延回路６６に制御信号ｓが供給される。
【００５９】
そこで、このときは、まず切換スイッチ６５が常開接点ｂに切換わり、次いで遅延回路６６により与えられる所定の遅れ時間をもって、切換スイッチ６３が常開接点ｂに切換わる。
【００６０】
この結果、フォトダイオード２Ａ２から出力された高周波信号ＣＤは、緩衝増幅器６１で増幅されたのち、切換スイッチ６３を介して高周波電力増幅器６８に入力され、ここで増幅された後、切換スイッチ６５を介してアンテナ２Ａ５から送信されることになる。
【００６１】
このとき、切換スイッチ６５は、アンテナ２Ａ５を低雑音増幅器６９から切り離しているため、信号の回り込みがなく、前進中継部２Ｂの送信アンテナ２Ｂ４から高周波信号ＣＤが送信されてしまう虞れはない。
【００６２】
次に、図１の移動局１Ａが送信し、移動局１Ｂが受信するときの切換制御部２Ａ４の動作について説明すると、まず移動局１Ａが送信操作されると、主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５で高周波信号ＣＵが受信され、図２の切換スイッチ６５の常閉接点ａを介して低雑音増幅器６９に高周波信号ＣＵが入力される。そして、この低雑音増幅器６９に入力された高周波信号ＣＵは増幅したのち出力され、検波回路７０とレーザダイオード２Ａ３に入力される。
【００６３】
ここで、レーザダイオード２Ａ３に入力された高周波信号ＣＵはレーザ光信号に変換され、光ファイバケーブル５を介して前進中継部２Ｂに伝送された上で移動局１Ｂの受信機に受信され、この結果、移動局１Ａから移動局１Ｂに対する中継動作が得られることは、既に説明した通りである。
【００６４】
一方、検波回路７０では、そこに高周波信号ＣＵが入力されたことにより直流電圧Ｅ２  を出力する。そして、この直流電圧Ｅ２  が論理回路６４の入力Ｙに印加される。
【００６５】
既に説明したように、この論理回路６４は、入力Ｙを禁止入力とする禁止回路であり、従って入力Ｙに直流電圧Ｅ２  が印加されている間は、たとえ検波回路６２からどのような信号の入力があっても出力Ｚの電圧はゼロであり、入力Ｘに直流電圧Ｅ１  が印加されたとしても、勿論、出力Ｚが現われる筈もなく、切換スイッチ６５はアンテナ２Ａ５を低雑音増幅器６９に接続したままになる。
【００６６】
また、この結果、遅延回路６６に入力される電圧もゼロのため、その出力電圧もゼロであり、このため切換スイッチ６３は緩衝増幅器６１の出力に終端抵抗６７を接続したままとなる。
【００６７】
この結果、図１の移動局１Ａが送信時、何らかの理由により、たとえ前進中継部２Ｂの送信アンテナ２Ｂ４から高周波信号が送信されてしまい、受信アンテナ２Ｂ３に受信されてしまったとしても、それが主中継部２Ａのアンテナ２Ａ５から送信される虞れはない。
【００６８】
従って、この実施形態によれば、切換制御部２Ａ４の働きにより、主中継部２Ａと前進中継部２Ｂの内、いずれが先に移動局（１Ａ又は１Ｂ）からの電波を受信したかにより中継設備２による高周波信号の伝送方向が決められることになり、この結果、プレストーク方式の移動局１Ａ、１Ｂを用いた単一キャリア方式の無線通信システムにも対応し、正しい中継動作を行なうことができる。
【００６９】
ここで、具体的には、主中継部２Ａが先に移動局１Ａからの電波を受信したときは、主中継部２Ａから前進中継部２Ｂに向う方向の中継動作となり、反対に前進中継部２Ｂが先に移動局１Ｂからの電波を受信したときは、前進中継部２Ｂから主中継部２Ａに向う方向の中継動作となる。
【００７０】
次に、本発明の他の実施形態を図３に示すと、この図３の実施形態は、図１の実施形態における前進中継部２Ｂを、光外部変調器２Ｂ１及び受信アンテナ２Ｂ３からなる部分２ＢＡと、フォトダイオード２Ｂ２及び送信アンテナ２Ｂ４からなる部分２ＢＢに分けたものであり、その他の構成は同じである。
【００７１】
図１で説明した実施形態の場合、前進中継部２Ｂの送信アンテナ２Ｂ４から送信された電波は、移動局１Ｂで受信されるだけではなく、同時にこの前進中継部２Ｂ自身の受信アンテナ２Ｂ３にも受信されてしまうので、いわゆる回り込みが生じてしまう。
【００７２】
ここで、上記実施形態の場合、この回り込みによる中継動作に対する影響は、切換制御部２Ａ４により確実に除かれてはいるが、しかし、とにかく受信アンテナ２Ｂ３に高周波信号ＣＵが入感したときは、少なくとも光外部変調器２Ｂ１に印加されてしまう。
【００７３】
ここで、この図３の実施形態の場合は、前進中継部２Ｂの受信アンテナ２Ｂ３が、送信アンテナ２Ｂ４が設けられている部分２ＢＢとは別になっており、このため、受信アンテナ２Ｂ３を送信アンテナ２Ｂ４から充分に離しておくことができる。
【００７４】
従って、この図３の実施形態によれば、送信アンテナ２Ｂ４から送信された高周波信号ＣＵに対して充分な伝播距離を与え、必要な大きさの減衰を与えるることができ、回り込みによる光外部変調器２Ｂ１の破損の虞れを容易に抑えることができる。
【００７５】
次に、本発明の更に別の実施形態について、図４により説明すると、ここで、この図４の実施形態は、通信エリアを更に拡大するため、図１の実施形態において、１台の主中継部２Ａに対して、複数台の前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３を設け、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３をそれぞれ異なった場所に設け、各々の場所にそれぞれ通信エリアが確保できるようにしたものである。
【００７６】
そして、このとき、複数台の各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の中にある光外部変調器２Ｂ１−１、２Ｂ１−２、２Ｂ１−３に対しては、まず、光ファイバケーブル３を介して、主中継部２Ａにある１個のレーザダイオード２Ａ１から並列に無変調レーザ光を供給してキャリア光とする。
【００７７】
一方、各光外部変調器２Ｂ１−１、２Ｂ１−２、２Ｂ１−３から出力される高周波信号ＣＤは、各々別の光ファイバケーブル４−１、４−２、４−３を介して個別に取り込み、各フォトダイオード２Ａ２−１、２Ａ２−２、２Ａ２−３により、これも個別に電気信号に変換し、この後、並列に切換制御部２Ａ４に供給するようになっている。
【００７８】
従って、この図４の実施形態によれば、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３毎に、それぞれ通信エリアが確保されるので、移動局１Ｂが、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の通信エリアのいずれの中に移動した場合でも中継動作を得ることができ、広い通信エリアを容易に得ることができる。
【００７９】
ところで、この図４の実施形態の場合、複数台の各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３による各々の通信エリアに重畳部分が存在した場合には、主中継部２Ａ側にある移動局１Ａが送信動作しているとき、いわゆるオーバーリーチによる干渉が発生する虞れがある。
【００８０】
ここで、いま、例えば各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の送信アンテナと受信アンテナを図９に示すように、各１個のアンテナ１３、１５、１７であるとし、且つ、このとき、各アンテナ１３、１５、１７が各々放射パターン１４、１６、１８で示すように、無指向性であったとする。
【００８１】
また、このとき、更に、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３がほぼ一直線上に並んで配置され、前進中継部２Ｂ−１は無指向性アンテナ１３に高周波信号を供給し、無指向性アンテナ１３は放射パターン１４に従って空中に高周波信号を放射し無線通信エリアを作り出すものとする。
【００８２】
同様に、前進中継部２Ｂ−２は無指向性アンテナ１５に高周波信号を供給し、無指向性アンテナ１５は放射パターン１６に従って空中に高周波信号を放射し、前進中継部２Ｂ−３は無指向性アンテナ１７に高周波信号を供給し、無指向性アンテナ１７は放射パターン１８に従って空中に電力を放射し無線通信エリアを作り出すものとすると、各通信エリアに作り出されている受信電界強度が、移動局１Ｂの受信機の受信感度を上回れば、中継による通信が可能になる。
【００８３】
そこで、いま、例えば各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３から送信される高周波信号ＣＵのキャリア周波数が４００ＭＨｚで、送信電力が０ｄＢｍ、各無指向性アンテナ１３、１５、１７の絶対利得が＋２．１５ｄＢｉであり、且つ移動局１Ｂの受信機の受信感度が−６０ｄＢｍ以上で、これが絶対利得＋２．１５ｄＢｉの無指向性アンテナに接続され、伝送損失は自由空間伝搬損失のみとする。
【００８４】
そうすると、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３によりカバーできる通信エリアは、それぞれ直径約２００ｍの円となる。
【００８５】
そこで、略直線状に伸びた広い通信エリアを確保すべく、各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３を２００ｍ毎に直線状に配置したとすると、このときの距離対電界強度は、図１０に示すようになる。ここで、この図は、前進中継部２Ｂ−１の位置を１００ｍ地点、前進中継部２Ｂ−２の位置を３００ｍ地点、そして、前進中継部２Ｂ−３の位置を５００ｍ地点としたものである。
【００８６】
そして、まず、１３ａは、前進中継部２Ｂ−１の無指向性アンテナ１３によって移動局１Ｂに与えられる距離対受信電界強度特性で、１５ａは、前進中継部２Ｂ−２の無指向性アンテナ１５によって与えられる距離対受信電界強度特性、それに１７ａは、前進中継部２Ｂ−３の無指向性アンテナ１７によって与えられる距離対受信電界強度特性である。
【００８７】
この図１０の特性から明らかなように、この場合、２００ｍ地点で特性１３ａと特性１５ａの受信電界強度の比が極めて小さくなり、同様に４００ｍ地点では特性１５ａと特性１７ａの受信電界強度の比が極めて小さくなっていることが判る。
【００８８】
このとき、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３は同一の搬送波周波数で送信しているので、この場合、２００ｍ地点と４００ｍ地点でオーバーリーチによる干渉が発生する虞れがある。
【００８９】
次に、このオーバーリーチによる干渉の度合を、図１１を用いて説明すると、この図１１において、特性２００は、受信電界強度特性１５ａと受信電界強度特性１３ａの比であり、この特性２００による比は、その値が０ｄＢに近づくほどオーバーリーチによる干渉が発生し易くなる。
【００９０】
一例としてＦＭ無線機の場合についてみると、ＦＭ無線機で良好な通話を行うための基準値として１２ｄＢＳＩＮＡＤ感度がある。ここで、この１２ｄＢＳＩＮＡＤ感度とは、希望波と雑音の比が＋７ｄＢのときの値（Ｃ／Ｎ＝７ｄＢ）のことである。
【００９１】
このとき雑音源として考えられるのは、受信機の熱雑音と隣接エリアからの妨害波である。そこで、いま、仮に熱雑音レベルから＋１０ｄＢの希望波が受信機に入力されてきたものとすると、妨害波が熱雑音レベルと同じか、又はそれ以下であれば、希望波と雑音レベルの比を＋７ｄＢ以上、確保できることになる。
【００９２】
よって、希望波に対する妨害波の値が１０ｄＢ以上あれば、１２ｄＢＳＩＮＡＤ感度が確保され、良好な通話が可能となる。言い換えると、ここでは特性２００による比が＋１０ｄＢ以上、又は−１０ｄＢ以下の領域にあれば、良好な通話が可能になることが判る。
【００９３】
しかるに、この図１１の特性２００によれば、＋１０ｄＢ以上、又は−１０ｄＢ以下の領域が１００ｍは確保されるが、−１０ｄＢ〜＋１０ｄＢの領域が１００ｍ生じてしまうことになり、各前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−２と前進中継部２Ｂ−３の間に、それぞれ約１００ｍの範囲の通信不良エリアが現われてしまう。
【００９４】
そこで、図４の実施形態では、図示のように、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３のそれぞれのアンテナ、すなわち受信アンテナ２Ｂ３−１、２Ｂ３−２、２Ｂ３−３と、送信アンテナ２Ｂ４−１、２Ｂ４−２、２Ｂ４−３について、それぞれ図示の放射パターンに示されているように、指向特性のアンテナを使用し、且つ、それらの指向方向を各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の配列方向に向けて配置させたものである。
【００９５】
ここで、図５は、例えば各前進中継部２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３の送信アンテナと受信アンテナを、図９の場合と同じく説明の簡略化のため、各１個の指向性アンテナ１３Ｓ、１５Ｓ、１７Ｓであるとする。
【００９６】
そして、この図５において、まず、１４ａは、指向性アンテナ１３Ｓの最大放射方向における放射パターンで、１４ｂは、指向性アンテナ１３Ｓの最大放射方向とは１８０°反対方向の放射パターンである。
【００９７】
次に、１６ａは、指向性アンテナ１５Ｓの最大放射方向における放射パターンで、１６ｂは、指向性アンテナ１５Ｓの最大放射方向とは１８０°反対方向の放射パターンであり、更に、１８ａは、指向性アンテナ１７Ｓの最大放射方向における放射パターンで、１８ｂは、指向性アンテナ１７Ｓの最大放射方向とは１８０°反対方向の放射パターンである。
【００９８】
また、ここでも、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３は直線に沿って設置され、指向性アンテナ１３Ｓと指向性アンテナ１５Ｓ、それに指向性アンテナ１７Ｓも、最大放射方向は各前進中継部２Ｂ−１〜２Ｂ−３の配列方向に沿って同一の方向に向けられているものである。
【００９９】
そして、このときも、前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、前進中継部２Ｂ−３による高周波信号の搬送波周波数は４００ＭＨｚで、送信電力は０ｄＢｍであるとし、且つ、ここでも、移動局１Ｂの受信機の受信感度は−６０ｄＢｍ以上で、これが絶対利得＋２．１５ｄＢｉの無指向性アンテナに接続され、伝送損失は自由空間伝搬損失のみとする。
【０１００】
一方、指向性アンテナ１３Ｓと指向性アンテナ１５Ｓ、それに指向性アンテナ１７Ｓは、それらの最大放射方向に対する絶対利得が＋１０ｄＢｉで、最大放射方向の１８０°反対側の絶対利得は−１０ｄＢｉであるとする。
【０１０１】
そうすると、この場合、各前進中継部２Ｂ−１〜２Ｂ−３によりカバーできる無線通信エリアは、指向性アンテナの最大放射方向では２４０ｍで、最大放射方向と１８０°反対側では２５ｍとなり、合計では２７５ｍ程度となる。
【０１０２】
そこで、いま、図５の前進中継部２Ｂ−１と前進中継部２Ｂ−２、それに前進中継部２Ｂ−３を２７０ｍ毎に直線状に配置したとすると、このときの距離対受信電界強度特性は図６に示すようになる。
【０１０３】
ここで、この図６は、図５中、前進中継部２Ｂ−１は２５ｍ付近に設置され、前進中継部２Ｂ−２は２９５ｍ付近に設置され、前進中継部２Ｂ−３は５６５ｍ付近に設置されている場合の特性である。
【０１０４】
そして、１３Ｓａは、前進中継部２Ｂ−１の指向性アンテナ１３Ｓによる距離対受信電界強度特性で、１５Ｓａは、前進中継部２Ｂ−２の指向性アンテナ１５Ｓによる距離対受信電界強度特性、そして１７Ｓａは、前進中継部２Ｂ−３の無指向性アンテナ１７Ｓによる距離対受信電界強度特性である。
【０１０５】
ここで、この図６によると、電界強度特性１３Ｓａと電界強度特性１５Ｓａが交差するのは２７０ｍ付近であり、従って、この地点では、隣接エリア間でオーバーリーチ干渉が発生してしまう可能性がある。
【０１０６】
そこで、このときのオーバーリーチ干渉の度合について、図７により説明すると、この図７において、特性１００は、受信電界強度特性１５Ｓａと受信電界強度特性１３Ｓａの比で、この特性１００による比は、上記したように、その値が０ｄＢに近づくほどオーバーリーチによる干渉が発生し易くなる。
【０１０７】
しかして、この図７に示す比特性１００によれば、その値が＋１０ｄＢ以上、又は−１０ｄＢ以下の領域が２２０ｍもあり、図９〜図１１で説明した無指向性アンテナによる場合に比較して１２０ｍも増加している。
【０１０８】
一方、＋１０ｄＢ〜−１０ｄＢの領域は５０ｍに過ぎず、無指向性アンテナを使用した場合に比較して５０ｍも減少していることが判る。
【０１０９】
従って、この図４の実施形態によれば、オーバーリーチ干渉が最小限に抑えられるので、通信不良エリアが発生する虞れが少なくでき、この結果、中継設備の設置による通信エリアの拡大を充分に図ることができる。
【０１１０】
なお、以上説明した実施の形態では、２つの移動局間の中継について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基地局と移動局側の中継についても適用できることは明らかである。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、中継設備の設定が無電源で行なえるので、必ずしも電源が確保できないトンネルや山岳地帯といった電波不感地帯にも、送受信周波数が同一の周波数を用いた無線通信システムによる通信エリアを容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線中継システムの第１の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明による無線中継システムの第１の実施の形態における切換制御部の一例を示すブロック構成図である。
【図３】本発明による無線中継システムの第２の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図４】本発明による無線中継システムの第３の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図５】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作説明用のブロック構成図である。
【図６】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作を説明するための特性図である。
【図７】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作を説明するための別の特性図である。
【図８】従来技術による中継設備を備えた無線通信システムの一例を示すブロック構成図である。
【図９】本発明による無線中継システムの第３の実施形態の動作を説明するための比較用となるシステムのブロック構成図である。
【図１０】比較用のシステムの動作を説明するための特性図である。
【図１１】比較用のシステムの動作を説明するための別の特性図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ  移動局（ＭＳ）
２  中継設備（ＲＳ）
２Ａ  主中継部
２Ｂ  前進中継部
３、４、５  光ファイバーケーブル
２Ａ１  レーザダイオード（ＬＤ）
２Ａ２  フォトダイオード（ＰＤ）
２Ａ３  直接変調レーザダイオード（ＤＭＬＤ）
２Ａ４  切換制御部（ＡＮＴＳＷ）
２Ａ５  送受信アンテナ
２Ｂ１  光外部変調器（ＥＯＭ）
２Ｂ２  フォトダイオード（ＰＤ）
２Ｂ３  受信アンテナ
２Ｂ４  送信アンテナ
２０、２１  送受信アンテナ
ＣＵ  移動局１Ａから移動局１Ｂに伝送される高周波信号（電波）
ＣＤ  移動局１Ｂから移動局１Ａに伝送される高周波信号（電波）
【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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【図６】
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【図７】
2004172734.tif 000009
【図８】
2004172734.tif 000010
【図９】
2004172734.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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