(57)【要約】【課題】 従来の中継システムでは、多種の信号を簡易な構成で中継できないという問題点があったが、本発明では、多種の信号を簡易な構成で中継できる中継システムを提供する。【解決手段】 中央固定局１０が無線変調器２により、公衆回線網１から入力を受けた中継すべき信号を高周波信号に変換し、当該高周波信号を光信号に変換して、不感区域に分散配置された複数の中継固定局３０′に出力し、中継固定局３０′が当該光信号を高周波信号に変換し、不感区域で放射する中継システムである。【選択図】  図１
2005073284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中継すべき高周波信号を光信号に変換して、当該光信号を出力する中央固定局と、不感区域に複数分散配置され、前記中央固定局から光ファイバを介して入力された前記光信号を高周波信号に変換し、当該高周波信号を不感区域で放射する中継固定局とを備える中継システムであって、
前記中央固定局が、公衆回線網から入力を受けた信号で特定の周波数の搬送波を変調し、前記高周波信号を得る無線変調器を有する中央固定局であることを特徴とする中継システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
(発明の詳細な説明)
(発明の属する技術分野)本発明は、移動体通信の不感区域をカバーするための中継システムに係り、特に複雑な形状の不感区域の全体で所望の通信品質での無線通信を行うことができ、かつ簡易な構成で多種の信号を中継でき、更にシステムの管理を容易にできる中継システムに関する。
【０００２】
(従来の技術)自動車電話、携帯電話システム、簡易携帯電話（ＰＨＳ）システム、無線呼出しシステム等の公衆移動体通信システム（以下、「移動通信システム」と略称する）では、公衆回線網（ＰＳＴＮ，ＩＳＤＮ）等より上位の回線網に有線接続されている移動体通信基地局（以下、「基地局」と略称する）を備え、基地局が携帯電話機等の移動局と無線通信を行うようになっている。
【０００３】
基地局は、例えば自動車電話や携帯電話システムの場合で無線通信可能なエリア（カバーエリア）が数ｋｍから十数ｋｍ程度となっている。また、周波数を有効利用しつつ、より広いサービスエリアを確保するために、カバーエリアを細胞のように配置する、いわゆるセルラー方式が採用されている。
【０００４】
これらセルラー方式を採用する移動通信システムでは、普通、屋外の地上等では無線通信が良好に行えるが、基地局のカバーエリア内にあっても、トンネル、地下街、ビル地階、大規模なビルの地上階内部では、電波が到達し難くなって、これらの中に存在する移動無線端末との無線通信が行えないものである。
【０００５】
このような地域は、「不感区域」と称されており、不感区域は、移動通信システムに限らず、警察無線、消防無線、列車無線等の業務用無線や、テレビジョン放送、ラジオ放送等、電波を用いる無線通信に一般的に現われるものである。
【０００６】
これら不感区域における無線通信を可能にするための補助的な手段として、中継増幅装置と呼ばれる装置が用いられるのが普通である。すなわち基地局（放送等においては放送局）との間で良好な無線通信が行える地点に第１のアンテナを配置し、また、不感区域に第２のアンテナを配置して、第１のアンテナに到来した高周波信号を増幅し、不感区域に配置した第２のアンテナに有線にて伝送し、第２のアンテナを介して当該増幅した高周波信号を放射するものである。
【０００７】
このようにすることで、基地局から移動局への下り回線の通信を確保すると共に、移動局から基地局への上り回線の通信も、第２のアンテナでとらえた、移動局が放射する高周波信号を増幅し、第１のアンテナに有線にて伝送して、第１のアンテナを介して増幅した高周波信号を放射して、基地局に送信出力することで、不感区域における無線通信を可能とすることができるようにしている。
【０００８】
ここで、第２のアンテナとを配置する方法としては、現在、漏洩同軸を用いる方法と光ファイバを用いる方法とがあるが、これらを単に配置するだけでは、特に携帯電話等の移動通信システムに用いる場合には、不感区域から中継を受ける基地局のカバーエリアが広がるのと等価であるので、当該基地局が処理すべき通信の数が増大することになって、大都市等の通信需要の大きな地域においては当該基地局の収容能力を超えて、カバーエリア内の携帯局の発着信を処理できなくなる場合がある。
【０００９】
そこで、ＩＳＤＮ回線等の高品質な上位の有線回線網の普及を背景として、特に通信需要の大きな不感区域に対しては、ＩＳＤＮ回線等の上位回線網に有線で直接接続した無線変復調器を設置することが考えられている。
【００１０】
このような無線変復調器は、上位回線網から入力を受けた信号で高周波信号を変調して、当該無線変復調器から不感区域に配置されたアンテナ（上記第２のアンテナ）に当該高周波信号を配信し、また、当該アンテナを介して高周波信号を受信して、移動局からの信号を復調し、上位回線網に出力するものである。
【００１１】
かかる従来の中継システムについて図９と図１０とを使って説明する。図９は、従来の漏洩同軸ケーブルを用いた中継システムの概念を表す説明図であり、図１０は、従来の光ファイバを用いた中継システムの概念を表す説明図である。
【００１２】
図９に示す漏洩同軸ケーブルを用いた中継システムは、ＰＳＴＮやＩＳＤＮ等の公衆回線網１と、公衆回線網１と有線接続されている無線変調器２と、同軸ケーブル３と、増幅器４と、漏洩同軸ケーブル５と、補助増幅器６とから構成されている。尚、図９と図１０とでは、簡単のため、下り回線のみを図示している。
【００１３】
以下、各部を具体的に説明する。無線変調器２は、公衆回線網１から有線を介して着信した信号で搬送波を変調して高周波信号を得て、同軸ケーブル３を介して当該高周波信号を増幅器４に出力するものである。増幅器４は、同軸ケーブル３を介して入力を受けた高周波信号を増幅して、漏洩同軸ケーブル５に出力するものである。
【００１４】
漏洩同軸ケーブル５は、不感区域に線状に配置され、一端から入力された高周波信号を徐々に外部に漏洩しつつ他端に伝達するものであり、いわばアンテナの役割を果たすものである。補助増幅器６は、漏洩同軸ケーブル５の中間に挿入されているもので、漏洩同軸ケーブル５が伝送している高周波信号を増幅することで、漏洩同軸ケーブル５の延長距離を延ばすようにしている。
【００１５】
次に、図９に示す漏洩同軸ケーブルを用いた中継システムの動作について説明する。無線変調器２が、公衆回線網１を介して着信した信号で高周波信号を変調し、同軸ケーブル３を介して増幅器４に出力する。
【００１６】
すると、増幅器４が当該高周波信号を増幅して漏洩同軸ケーブル５に出力する。そして、漏洩同軸ケーブル５がアンテナのごとく、増幅器４から入力された高周波信号を外部に漏洩しつつ伝送し、補助増幅器６が、漏洩によって減衰した高周波信号を増幅して、さらに後続の漏洩同軸ケーブル５に出力し、当該後続の漏洩同軸ケーブル５が当該増幅された高周波信号を外部に漏洩するようになる。
【００１７】
このようにして、不感区域に存する移動局に対して公衆回線網１を介して高周波信号が伝達されるようになる。
【００１８】
また、図１０に示す光ファイバを用いた中継システムは、公衆回線網１と、光ファイバ７と、中央固定局１０と、光スターカプラ２０と、複数の中継固定局３０とから構成されている。また、中央固定局１０は、図９の中継システムにおけるのと同様の無線変調器２及び増幅器４と、増幅器４が増幅した高周波信号を光信号に変換する電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１１とから構成されており、中継固定局３０は、光信号を高周波信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）３１と、図９の中継システムにおける増幅器４と同様の増幅器３４と、増幅器３４が増幅した信号を放射するアンテナ３２とから構成されている。
【００１９】
以下、各部を具体的に説明する。中央固定局１０の無線変調器２は、公衆回線網１から入力された信号を高周波信号に変換して出力するものである。中央固定局１０の増幅器４は、無線変調器２が出力する高周波信号を増幅して、出力するものである。
【００２０】
電気／光変換器１１は、増幅器４が増幅した高周波信号を光信号に変換して、当該光信号を光スターカプラ２０に出力するものである。
【００２１】
すなわち、中央固定局１０は、公衆回線網１から入力された信号を高周波信号に変換して増幅し、当該増幅した高周波信号で光信号の搬送波を変調することで、信号を光信号に変換して、光スターカプラ２０に出力するようになっている。光スターカプラ２０は、入力された光信号を光ファイバ７を介して、複数の中継固定局３０に分配して伝達するものである。
【００２２】
中継固定局３０は、不感区域に複数設置されているものであり、光ファイバ７を介して入力を受けた光信号を光／電気変換器３１によって高周波信号に変換して、増幅器３４で増幅し、アンテナ３２を介して外部に放射するものである。
【００２３】
尚、一般に、アンテナ３２の利得、指向性及び高周波出力によって、アンテナ１つで、所望の通信品質にて無線通信が行えるエリアが限られるので、不感区域のどこででも所望の通信品質にて無線通信を行うことができるように、不感区域の広さに応じた数の中継固定局３０を配置するようにしている。
【００２４】
次に、図１０に示す従来の光ファイバを用いた中継システムの動作について説明する。まず、中央固定局１０が公衆回線網１から入力された信号で搬送波を変調して高周波信号を得て、当該高周波信号を増幅し、さらに光信号に変換して、光スターカプラ２０に出力する。
【００２５】
そして、光スターカプラ２０が当該光信号を分配して、光ファイバ７を介して複数の中継固定局３０に出力し、各々の中継固定局３０が入力された光信号を高周波信号に変換し、増幅して、アンテナ３２を介して放射することで、公衆回線網１から入力された信号を不感区域に伝達できるようになっている。
【００２６】
(発明が解決しようとする課題)しかしながら、上記従来の漏洩同軸ケーブルを用いた中継システムでは、トンネルのように、不感区域が線状の場合に適するが漏洩同軸ケーブルが単位長さあたり一定の高周波電力を外部に電磁波として漏洩するため、近年携帯電話やＰＨＳに割り当てられた１．５ＧＨｚ帯や１．９ＧＨｚ帯といった高周波の帯域では、漏洩分以外の高周波信号の損失も大きくなって、不感区域において所望の通信品質を維持することが困難であるという問題点があった。
【００２７】
さらに、ＦＰＬＭＴＳと呼ばれる次世代移動通信システムでは、世界共通に２ＧＨｚ帯を割り当てることが予定されているおり、かかる高周波の帯域での信号伝送を行う場合、漏洩同軸ケーブルにおける高周波信号の損失に対応するため、補助増幅器を多数挿入する必要があって、その間隔は数１００ｍ程度になってしまう一方、接続できる補助増幅器および漏洩同軸ケーブルの数は、要求される歪み、雑音等の電波品質と、増幅器および補助増幅器において発生する歪みと雑音との大きさによって制限されることになるため、漏洩同軸ケーブルと補助増幅器の敷設工事が困難になると共に、不感区域が広い場合には、不感区域の全体をカバーできないという問題点があった。
【００２８】
さらに、高周波に対応するため、無線変調器と増幅器との間を有線接続する同軸ケーブルを大口径とする必要があり、そのために敷設工事が困難になるという問題点があった。
【００２９】
また、上記従来の光ファイバを用いた中継システムでは、光ファイバの外径が約１２５μｍと細く、また柔軟、軽量であるため、敷設工事が容易になり、伝送距離ｌｋｍあたりの減衰量が０．５ｄＢ以下という低損失特性を備え、伝送帯域幅が伝送距離ｌｋｍあたり数ＴＨｚと十分な帯域幅を有しているので、高周波に対応できると共に、十分な伝送距離を保持できるが、アンテナが放射する電波はスポット状に放射されるため、トンネル、地下道のように線状に広がる不感区域の全体で、所望の通信品質での無線通信を行うことができるようにするのは、困難であるという問題点があった。
【００３０】
そこで、これら漏洩同軸ケーブルを用いた中継システムと、光ファイバを用いた中継システムとの問題点を相互に補わせるべく、上記光ファイバを用いた中継システムを基本にして、アンテナの代わりに漏洩同軸ケーブルを配置することも考えられている。
【００３１】
かかる発明は例えば、特開平９−１３０３２２号の「移動体通信用中継増幅システム」に開示されているが、当該出願には、無線通信以外の公衆回線網を含む多種の信号の中継は考慮されておらず、多種の信号の中継したい場合には、各々の中継局を設ける必要があって、敷設工事が困難になるという問題点があった。
【００３２】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、複雑な形状の不感区域の全体で、所望の通信品質での無線通信を行うことができ、かつ簡易な構成で多種の信号を中継でき、更にシステムの管理を容易にできる中継システムを提供することを目的とする。
【００３３】
(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請求項１記載の発明は、中継すべき高周波信号を光信号に変換して、当該光信号を出力する中央固定局と、不感区域に複数分散配置され、前記中央固定局から光ファイバを介して入力された前記光信号を高周波信号に変換し、当該高周波信号を不感区域で放射する中継固定局とを備える中継システムであって、前記中央固定局が、公衆回線網から入力を受けた信号で特定の周波数の搬送波を変調し、前記高周波信号を得る無線変調器を有する中央固定局であることを特徴としており、公衆回線網から入力される信号を移動局が所望の通信品質で無線にて受信できる。
【００３４】
(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。本発明の実施の形態に係る第１の中継システム（第１の本システム）は、公衆回線網から入力された信号で搬送波を変調し、高周波信号を得て、当該高周波信号を光信号に変換し、光ファイバを介して不感区域まで伝送し、不感区域において当該光信号を高周波信号に変換して、当該高周波信号を漏洩同軸ケーブルによって放射するもので、公衆回線網から入力される信号を不感区域全体に中継できるものである。
【００３５】
第１の本システムは、図１に示すように、ＰＳＴＮやＩＳＤＮ等の公衆回線網１に有線で直接接続され、公衆回線網１から入力された信号で副搬送波を変調し、高周波信号を得て増幅し、さらに当該増幅した高周波信号で光信号の主搬送波を変調することで、高周波信号を光信号に変換する中央固定局１０と、中央固定局１０が出力する光信号を伝達する光ファイバ７と、光ファイバ７を介して中央固定局１０から入力された光信号を高周波信号に変換する中継固定局３０′と、漏洩同軸ケーブル５と、補助増幅器６とから基本的に構成されている。図１は、第１の本システムの構成ブロック図である。
【００３６】
以下、各部を具体的に説明するが、中央固定局１０と、光ファイバ７とは、図１０に示した従来の中継システムのものと同様であり、漏洩同軸ケーブル５と、補助増幅器６とは、図９に示した従来の中継システムのものと同様であるので、説明を省略する。
【００３７】
中継固定局３０′は、図１０に示した従来の中継システムのものと同様に、光ファイバ７を介して入力される光信号を電気的な高周波信号に変換する光／電気変換器３１と、増幅器３４とを備えるものであるが、増幅器３４によって増幅された高周波信号をアンテナではなく、漏洩同軸ケーブル５を用いて放射するところが異なっている。
【００３８】
すなわち、第１の本システムは、公衆回線網１から中央固定局１０によって変換され、不感区域に導かれた光信号を中継固定局３０′で高周波信号に変換し、漏洩同軸ケーブル５を用いて放射するもので、トンネル、地下道のように線状に広がる不感区域において、公衆回線網１から入力される信号を所望の通信品質で無線にて受信できる効果がある。
【００３９】
また、図１に示した第１の本システムは、例えばページャのように公衆回線網から移動局に対する下り回線のみを用いる中継システムに好適なものであるが、携帯電話機等の双方向通信機器に用いるのに好適なように、本発明の実施の形態に係る第２の中継システム（第２の本システム）として、図２に示すように上り回線の信号を扱うようにしてあっても構わない。図２は、第２の本システムの構成ブロック図である。
【００４０】
第２の本システムは、図２に示すように、図１に示した第１の本システムと同様に公衆回線網１に有線で直接接続された中央固定局１０と、下り回線と上り回線とにそれぞれ対応して敷設されている２の光ファイバ７と、中継固定局３０′と、漏洩同軸ケーブル５と、補助増幅器６とから構成されているものであるが、中央固定局１０と、中継固定局３０′とが少々異なっている。
【００４１】
以下、各部を具体的に説明するが、漏洩同軸ケーブル５と、補助増幅器６とは、既に説明したものと同様のものであるので、説明を省略する。第２の本システムにおける中央固定局１０は、公衆回線網１から入力される信号で高周波を変調し、高周波信号として出力する無線変調器２と、無線変調器２から入力される高周波信号を増幅する第１の増幅器４ａと、当該増幅された高周波信号を光信号に変換し、当該光信号を下り回線用に敷設されている光ファイバ７を介して中継固定局３０′に伝達する電気／光変換器１１と、下り回線用に敷設されている光ファイバ７を介して中継固定局３０′から入力された光信号を高周波信号に変換する光／電気変換器３１と、光／電気変換器３１から入力される信号を増幅する第２の増幅器４ｂと、当該増幅された高周波信号の入力を受けて信号を復調し、出力する無線復調器８とから構成されている。
【００４２】
また、第２の本システムにおける中継固定局３０′は、下り回線用の光ファイバ７を介して入力された光信号を電気的な高周波信号に変換する光／電気変換器３１と、当該高周波信号を増幅して出力する第１の増幅器３４ａと、漏洩同軸ケーブル５に移動局から到来した高周波信号を増幅する第２の増幅器３４ｂと、入力された高周波信号を光信号に変換し、上り回線用の光ファイバ７に出力する電気／光変換器１１と、第１の増幅器３４ａから入力された下り回線の高周波信号を漏洩同軸ケーブル５に出力しつつ、漏洩同軸ケーブル５に移動局から到来した上り回線の高周波信号を第２の増幅器３４ｂに出力する共用器３３とから構成されている。
【００４３】
次に、第２の本システムの動作について説明する。まず、公衆回線網１から不感区域に存する移動局に対する信号が中央固定局１０に出力されると、中央固定局１０が無線変調器２によって当該信号で搬送波を変調して高周波信号を得て、第１の増幅器４によって当該高周波信号を増幅し、さらに電気／光変換器１１で光信号に変換して、下り回線用の光ファイバ７に出力する。
【００４４】
すると、下り回線用の光ファイバ７を介して光信号の入力を受けた中継固定局３０′が光／電気変換器３１によって、当該光信号を電気的な高周波信号に変換し、第１の増幅器３４ａによって増幅して、共用器３３を介して当該高周波信号を漏洩同軸ケーブル５に出力する。
【００４５】
そして、漏洩同軸ケーブル５から当該高周波信号が放射されるようになって、不感区域に存する移動局に信号が到来するようになる。
【００４６】
一方、漏洩同軸ケーブル５に到来した、移動局が送信出力する高周波信号は、中継固定局３０′の共用器３３によって、第２の増幅器３４ｂに出力され、当該第２の増幅器３４ｂで増幅され、電気／光変換器１１によって光信号に変換されて、上り回線用の光ファイバ７に出力される。
【００４７】
すると、上り回線用の光ファイバ７を介して当該光信号の入力を受けた中央固定局１０が当該光信号を光／電気変換器３１で電気的な高周波信号に変換し、第２の増幅器４によって、当該高周波信号を増幅し、無線復調器８によって、当該高周波信号から信号を復調して、公衆回線網１に出力する。
【００４８】
このような第２の本システムによれば、敷設工事の容易な光ファイバを用いて、下り回線の信号を不感区域全体に中継すると共に、不感区域のいずれの場所にある移動局から放射された上り回線の信号を公衆回線網に中継することができる効果がある。
【００４９】
第１の本システムと第２の本システムとは、本発明の基本的構成を表すものであり、例えば、漏洩同軸ケーブルでとらえられた目的外の電波の中央固定局の無線復調器に入力されるのを防ぐと共に、増幅器の非線形性等に起因する歪み成分によるスプリアス成分の漏洩同軸ケーブルからの輻射等を除くため、必要に応じて帯域フィルタ等が挿入される場合があるが、ここではかかる説明を省略している。
【００５０】
次に、不感区域に分岐がある場合に好適な本発明の第３の実施の形態に係る中継システム（第３の本システム）について図３を参照しつつ説明する。図３は、第３の本システムの構成ブロック図である。
【００５１】
尚、以下の第３の本システムは、簡単のため、第１の本システムと同様にページャ等の単方向の通信システムに適用する場合の例を示しているが、第２の本システムに対応した中継システムとしても構わない。
【００５２】
図３に示す第３の本システムは、不感区域が十字状に交差する場合を念頭に、交差点から４方向に漏洩同軸ケーブルを設置する場合の例である。すなわち、図３に示すように、第３の本システムは、公衆回線網１、中央固定局１０と、光ファイバ７と、光スターカプラ２０と、４つの中継固定局３０′と、４つの漏洩同軸ケーブル５とから主に構成されている。
【００５３】
以下、各部を具体的に説明するが、中央固定局１０は、第１の本システムにおけるものと同様のものであるので、説明を省略する。
【００５４】
光スターカプラ２０は、従来技術における光スターカプラ２０と同様のものであり、ここでは、中央固定局１０から入力された光信号を、光ファイバ７を介して、複数の中継固定局３０′に分配して伝達するものである。また、光スターカプラ２０は、図３では、十字に広がる不感区域に対応するために、１対４の光スターカプラとしている。
【００５５】
中継固定局３０′と漏洩同軸ケーブル５とは、第１の本システムおけるこれらと同様のもので、それぞれ十字の各枝ごとに設置されている。尚、特に漏洩同軸ケーブル５は、十字の各枝に沿って敷設されていることが好適である。
【００５６】
すなわち、第３の本システムは、中央固定局１０が出力する光信号を十字の各枝ごとに配置された中継固定局３０′に光スターカプラ２０によって分配して伝達し、各枝ごとの中継固定局３０′が当該光信号を高周波信号に変換し、各枝に沿って敷設された漏洩同軸ケーブル５を介して放射するようになっている。
【００５７】
このような第３の本システムによれば、敷設工事の容易な光ファイバを用いて、下り回線の信号を十字状に広がる不感区域全体に中継することができる効果がある。
【００５８】
また、光スターカプラ２０を１対多のスターカプラとして、分岐した枝ごとに配置された中継固定局３０′と、当該枝に沿って敷設された漏洩同軸ケーブル５とを用いて、分岐のあるトンネル等の不感区域全体をカバーするようにしてもよい。
【００５９】
さらに、各枝に沿って敷設された漏洩同軸ケーブル３０′の中間に補助増幅器６を挿入して、補助増幅器６により漏洩同軸ケーブル５が伝送している高周波信号を増幅することで、漏洩同軸ケーブル５の延長距離を延ばすようにしても構わない。
【００６０】
次に、不感区域が非常に長い線上に広がる場合に好適な本発明の第４の実施の形態に係る中継システム（第４の本システム）について、図４を用いて説明する。図４は、第４の本システムの構成ブロック図である。
【００６１】
すなわち、第４の本システムでは、漏洩同軸ケーブルと中継増幅器とを多段に接続しただけでは、減衰、雑音、歪みの発生のために不感区域全体をカバーできないときに、光ファイバを不感区域全体に敷設し、適宜光分岐器で光信号を分岐して高周波信号に変換し、漏洩同軸ケーブルを介して当該高周波信号を放射するようにすることで、敷設工事の容易な光ファイバを用いて所望の通信品質を維持しつつ、不感区域全体をカバーできるものである。
【００６２】
第４の本システムは、図４に示すように中央固定局１０と、不感区域全体に敷設された光ファイバ７と、複数の光分岐器２１と、光分岐器２１に対応して設けられた中継固定局３０′と、各中継固定局３０′に接続された漏洩同軸ケーブル５とから主に構成されている。
【００６３】
以下、各部を具体的に説明するが、中央固定局１０と中継固定局３０′とは、図２に示した第２の本システムのこれらと同様のものであるので、説明を省略する。光分岐器２１は、上り回線用の１対２光カプラと、下り回線用の１対２光カプラとから主に構成され、不感区域全体に敷設された光ファイバ７の中間に挿入されており、光ファイバ７が伝達する光信号を特定の光強度の比率（光分岐比）で分岐して、対応する中継固定局３０′に出力するものである。
【００６４】
尚、漏洩同軸ケーブル５は、光ファイバ７と略平行に多数敷設して、不感地帯全体を漏れなくカバーすることが望ましい。
【００６５】
すなわち、第４の本システムは、中央固定局１０が出力する光信号を適宜光分岐器で分岐し、中継固定局３０′が当該分岐した光信号を高周波信号に変換して漏洩同軸ケーブル５を介して放射するようになっている。
【００６６】
また、光分岐比は、光ファイバを中継固定局３０′の近傍で光信号を分岐する単芯多分岐型光伝送路を用いるものであるので、光分岐器２１の光分岐比の設定方法等に関しては、例えば、「自動波長オフセット制御を適用した移動体通信用多分岐型光ファイバリンク」、垂澤他，電子情報通信学会技術研究報告ＲＣＳ９４−７０（１９９４年９月）に従って、以下のように設定すればよい。
【００６７】
すなわち、下り回線用の光カプラの分岐比は、各中継固定局３０′の光／電気変換器３１に入力される光信号の強度Ｐｒが一定値であるようにすれば、各中継固定局３０′の増幅器の利得等を共通に設計することができるため、経済的である。そこで、ｉ番目の中継固定局の光カプラの分岐比（結合係数）Ｋｉを、次の［数１］によって決定する。
【００６８】
【数１】
2005073284.tif 000003
【００６９】
ただし、ＫL は光ファイバの損失であり、ｉは３以上である。また、中央固定局に最も近い光カプラの結合係数ＫN は、次の［数２］に示されるようになる。
【００７０】
【数２】
2005073284.tif 000004
【００７１】
また、中央固定局１０の電気／光変換器１１の出力する光信号の強度をＰｓとすると、各中継固定局における受光レベルＰｒは、次の［数３］のようになる。
【００７２】
【数３】
2005073284.tif 000005
【００７３】
上り回線の光カプラの結合係数に関しても、下り回線と同様に計算できる。
【００７４】
尚、これらの第１〜第４の本システムを組み合わせて、例えば図５に示すように、中央固定局１０が出力する光信号を１対多の光スターカプラ２０で分岐し、当該分岐した光信号を伝達する光ファイバ７を不感地帯に沿って敷設し、適宜光分岐器２１によって分岐して、複数の中継固定局３０′にそれぞれ光信号を伝達し、当該中継固定局３０′において、当該光信号を高周波信号に変換して、各中継固定局３０′に接続された漏洩同軸ケーブル５を介して当該高周波信号を放射するようにしても構わない。図５は、第１〜第４の本システムを組み合わせた場合の中継システムの一例を表す構成ブロック図である。
【００７５】
このように第１〜第４の本システムを組み合わせれば、複雑な形状に広がる現実の不感区域全体に信号を中継できる効果がある。
【００７６】
尚、上記第１〜第４の本システムにおいて、光信号は、例えば、アナログ光変調された光信号であり、かかる変調方式としては、半導体レーザの直接強度変調が一般に用いられている。一般に、光通信用半導体レーザおよび光復調器として用いられるフォトダイオードは、数ＧＨｚ程度の変調帯域（応答帯域）を有するので、周波数多重化された複数の信号を合成して光信号に変調することも考えられる。
【００７７】
つまり、ここでは、図面の煩雑さを避けるため無線変調器２と増幅器４とを１組しか記載していないが、無線変調器２と増幅器４とを複数組備え、各無線変調器２において用いられる搬送波（副搬送波）が互いに異なる複数の周波数であるとして、これらをそれぞれ変調して得た高周波信号を合成し、当該合成した信号で、光信号の搬送波（主搬送波）を変調することで、多種の高周波信号を一括して光信号に変換する、いわゆる副搬送波多重アナログ光伝送を行ってもよい。
【００７８】
このような多種の信号を一斉に中継し、更にシステム設定の制御及び監視を遠隔的に行うための本発明の第５の実施の形態に係る中継システム（第５の本システム）は、例えば、図６に示すように、中央固定局１０が、アンテナ１２と、共用器１３と、第１の上り回線用フィルタ１４ａと、第１の下り回線用フィルタ１４ｂと、第１の増幅器４ａと、第２の増幅器４ｂとを具備する無線部４０と、複数の無線変調器２と、合成器１５と、第３の増幅器４ｃと、電気／光変換器１１と、光／電気変換器３１と、第４の増幅器４ｄと、第１の分配器１６ａと、第２の上り回線用フィルタ１４ｃと、第２の下り回線用フィルタ１４ｄと、第２の分配器１６ｂと、無線復調器８とを具備する有線部４１と、公衆回線網に接続し、中継固定局３０′の制御及び監視を行う制御部４３とを備えているものである。図６は、第５の本システムにおける中央固定局１０の構成ブロック図である。
【００７９】
ここで、多種の信号とは、携帯電話、単方向無線呼出し、双方向無線呼出し、警察・消防等の業務用無線、テレビジョン放送波、ラジオ放送波、有線放送、有線テレビジョン、本システムの中継固定局等を監視／制御する信号（監視信号又は制御信号）、データ通信信号等であることが考えられる。
【００８０】
以下、各部を具体的に説明する。無線部４０は、基地局や放送局等からアンテナ１２に到来した信号を共用器１３と第１の下り回線用フィルタ１４ｂとを介して、第２の増幅器４ｂで増幅して有線部４１に出力するものであり、また、有線部４１から分配された上り回線の信号を第１の増幅器４ａで増幅し、第１の上り回線用フィルタ１４ａと共用器１３とを介してアンテナ１２に出力し、アンテナ１２から送信出力するものである。
【００８１】
また、有線部４１は、携帯電話システムや列車無線システム等各種の通信システムから有線でそれぞれの信号の入力を受けて、当該システムごとに対応して設けられた無線変調器２で、対応するそれぞれのシステムの信号で、当該それぞれの信号に応じて割り当てた搬送波信号を変調して、高周波信号を得て、これらと、上記の無線部４０から入力された下り回線の信号とを合成器１５で合成して、第３の増幅器４ｃで増幅して、電気／光変換器１１によって光信号に変換して、光ファイバ７を介して中継固定局３０′に出力するものである。
【００８２】
さらに有線部４１は、中継固定局３０′から入力される光信号を光／電気変換器３１によって電気的な高周波信号に変換し、第４の増幅器４ｄで増幅して、第１の分配器１６ａによって、無線部４０に出力する信号と、第２の分配器１６ｂに出力する信号とに分配し、さらに、無線部４０に出力する信号は、第２の上り回線用フィルタ１４によって、帯域制限されてから出力されるようになっている。
【００８３】
さらに有線部４１は、第１の分配器１６ａによって第２の分配器１６ｂに出力された信号を第２の分配器１６ｂによって、上記の各システムに対応して設けられた複数の無線復調器８で、それぞれ復調し、上記の各システムにそれぞれ有線で出力するものである。
【００８４】
また、制御部４３は、有線部４１を介して下位の中継固定局３０′から、各々の中継固定局３０′の動作状態を示す監視信号の入力を受けて中継固定局３０′の状態を認識し、動作状態に応じて中継固定局３０′を制御する制御信号を有線部４１を介して各中継固定局３０′に出力するものである。
【００８５】
例えば、制御部４３は、監視信号によって中継固定局３０′に異常が発生したことを認識すると、当該中継固定局３０′に対してシステムリセット、電源断、アラーム表示等の制御信号を出力したり、また、中継固定局３０′の状態に応じて増幅利得の設定等を指示する制御信号を出力するものである。
【００８６】
ここで、制御部４３が出力する制御信号は、他の各種通信システムの信号と同様に、制御部４３に対応した無線変調器２において、特定周波数の搬送波を制御信号にて変調することにより高周波信号に変換され、他の無線変調器２及び無線部４０からの下り回線の信号と合成器１５で合成された後、電気／光変換器１１によって光信号に変換されるものである。
【００８７】
また、中継固定局３０′からの監視信号は、多重化された状態で光／電気変換器３１によって電気的な高周波信号に変換され、更に第１の分配器１６ａ、第２の分配器１６ｂによって分配され、制御部４３に対応した無線復調器８によって復調されて監視信号が取り出され、制御部４３に入力されるようになっている。
【００８８】
また、制御部４３に、表示部を備えたモニタ器を接続して、モニタ器において、中央固定局１０自身及び中継固定局３０′の動作状況を表示させることも可能である。モニタ器としてはノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等が考えられる。
【００８９】
このように、中央固定局１０が、複数の中継固定局３０′の動作状態を監視して、中継固定局３０′の動作状態に応じた制御信号を出力することにより、中央固定局１０及びそれに接続される中継固定局３０′から成るシステムの管理（House Keeping）を容易に及び適正に行うことができるものである。
【００９０】
更に、制御部４３は、公衆回線又は専用線を介して上位の監視局（図示せず）と双方向に接続可能であり、監視局に対して、中央固定局１０自身又は下位の中継固定局３０′における重大アラーム発生の報告や、システム動作状況の定期報告を行ったり、監視局からの指示信号を受けて制御信号として下位に伝達するものである。
【００９１】
例えば、中央固定局１０自身又は下位の中継固定局３０′において重大アラームが発生した場合には、中央固定局１０が監視局に対して重大アラーム発生の報告を自動的に発信し、上位の監視局においてこれを受信すると、監視局においてアラーム表示又はブリンク表示等を行い、更に、監視局が、中央固定局１０に指示信号を出力し、中央固定局が指示信号に従って下位の中継固定局３０′に制御信号を出力するようになっている。監視局からの指示信号としては、個々の中央固定局１０及び中継固定局３０′に対するシステムの設定を変更するシステム操作や、個別リセット、電源切断等の制御が考えられる。
【００９２】
また、システム動作状況の定期報告は中央固定局１０が自発的に行ってもよいし、上位監視局からの要求に応じて中央固定局１０が出力するようにしてもよい。更に、中継固定局３０′からの定期報告も、中継固定局３０′が自発的に行ってもよいし、中央固定局１０又は上位監視局からの要求に応じて出力するようにしてもよい。
【００９３】
これにより、複数の中央固定局１０及びそれに接続される中継固定局３０′を含むシステムの管理を、更に上位の監視局において遠隔管理することができるものである。
【００９４】
次に、第５の本システムにおける中継固定局３０′について図７を用いて説明する。図７は、第５の本システムにおける中継固定局３０′の一例を表す構成ブロック図である。中継固定局３０′は、第２の本システムにおける中継固定局３０′をそのまま用いてもよいが、図７に示すように、第１の増幅器３４ａの後段に、１本の入力信号を２本に分けて出力する分配器３６と、分配された信号の一方を帯域制限して、中継固定局３０′を制御するための制御信号を取り出す第１のフィルタ３７ａと、分配された他方の信号を帯域制限する第２のフィルタ３７ｂと、第１のフィルタ３７ａを介して制御信号の入力を受けて、当該制御信号を復調して出力する復調器３８と、制御信号の入力を受けて中継固定局３０′内の制御を行うと共に装置内部の動作状態を監視して監視信号を出力する制御部１７と、制御部１７からの指示に従ってアラーム表示を行うアラーム表示器１８と、第２のフィルタ３７ｂを介して上記その他の信号の入力を受けて、当該信号を増幅する第３の増幅器３４ｃと、当該増幅した信号を漏洩同軸ケーブル５に出力する共用器３３と、共用器３３から漏洩同軸ケーブル５に到来した信号の入力を受けて、帯域制限する第３のフィルタ３７ｃと、当該第３のフィルタ３７ｃから入力された信号を増幅する第４の増幅器３４ｄと、中継固定局３０′の状態を表す信号である監視信号を変調する変調器３９と、上記第４の増幅器３４ｄと変調器３９とから入力された信号を合成して第２の増幅器３４ｂに出力する合成器３５とを備えるようにしてもよい。
【００９５】
上記構成の中継固定局３０′においては、制御部１７に、復調器３８から制御信号が入力されると、制御部１７は当該制御信号に従って中継固定局３０′の各構成部を制御する。例えば、制御信号としてアラーム表示の指示が入力された場合には、制御部１７は、アラーム表示器１８に対してアラーム表示の指示を出力し、アラーム表示器１８がアラーム表示を行うようになっている。また、指示信号又は制御信号によってリセット、電源断等を行い、更に増幅器における利得の設定等のシステム設定の変更を行うものである。
【００９６】
また、制御部１７は、中継固定局３０′内の動作状態を監視して、定期的に又は監視局又は中央固定局１０からの要求により、変調器３９に監視信号を出力する。監視局からの要求は、中央固定局１０を介して制御信号として中継固定局３０′に出力される。監視信号は、変調器３９にて高周波信号に変調され、増幅器３４ｄからの信号と合成された後、増幅器３４ｂにて増幅され、電気／光変換器１１にて光信号に変換されて、光ファイバー７を介して伝送され、上述した中央固定局１０に入力されるようになっている。
【００９７】
このような第５の本システムによれば、敷設の容易な光ファイバを用いて、複雑な形状の不感区域の全体をカバーして、所望の通信品質での無線通信を行うことができ、かつ１対の光ファイバを用いた簡易な構成で多種の信号を中継できる効果がある。
【００９８】
また、第５の本システムによれば、中継固定局３０′の動作状態を、中央固定局１０又は更に上位の監視局に対して報知して、中央固定局１０及び監視局にて管理することができ、また、利得等の設定やその他システム操作を中央固定局１０又は監視局から遠隔制御することができ、システム全体の管理を容易に且つ適正にできる効果がある。
【００９９】
また、この第５のシステムにおいて、例えば地下鉄等における列車運行指令等の列車無線のように沿線全線にわたってサービスエリアを必要とするものと、携帯電話、無線呼出し等のように、ホームやコンコース等でスポット的にしかサービスエリアを必要としない場合に図８に示すように、中継固定局３０′がそれぞれ漏洩同軸ケーブル５とアンテナ３２とのうち、好適なものを適宜選択して、中継固定局３０′と、漏洩同軸ケーブル５と、光ファイバ７とを設置するようにしても構わない。図８は、第５の本システムの中継固定局３０′の一例を表す構成ブロック図である。
【０１００】
尚、上記第１〜第５のシステムにおいて、中継固定局３０′の電源を中央固定局１０から供給するようにしておいても構わない。また、この場合には、電源ケーブルと光ファイバ７とを一体とした複合ケーブルを用いるようにしても構わない。
【０１０１】
(発明の効果)請求項１記載の発明によれば、中央固定局が無線変調器により、公衆回線網から入力を受けた中継すべき信号を高周波信号に変換し、当該高周波信号を光信号に変換して、不感区域に分散配置された複数の中継固定局に出力し、中継固定局が当該光信号を高周波信号に変換し、漏洩同軸ケーブルを介して不感区域で放射する中継システムとしているので、トンネル、地下道のように線状に広がる不感区域において、公衆回線網から入力される信号を移動局が所望の通信品質で無線にて受信できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１の実施の形態に係る中継システム（第１の本システム）の構成ブロック図である。
【図２】第２の本システムの構成ブロック図である。
【図３】第３の本システムの構成ブロック図である。
【図４】第４の本システムの構成ブロック図である。
【図５】第１〜第４の本システムを組み合わせた場合の中継システムの一例を表す構成ブロック図である。
【図６】第５の本システムにおける中央固定局１０の構成ブロック図である。
【図７】第５のシステムにおける中継固定局３０′の一例を表す構成ブロック図である。
【図８】第５の本システムの中継固定局３０′の一例を表す構成ブロック図である。
【図９】従来の漏洩同軸ケーブルを用いた中継システムの概念を表す説明図である。
【図１０】従来の光ファイバを用いた中継システムの概念を表す説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…公衆回線網、 ２…無線変調器、 ３…同軸ケーブル、 ４…増幅器、５…漏洩同軸ケーブル、 ６…補助増幅器、 ７…光ファイバ、 ８…無線復調器、 １０…中央固定局、 １１…電気／光変換器、 １２…アンテナ、 １３…共用器、 １４…フィルタ、 １５…合成器、 １６…分配器、 １７…制御部、 １８…アラーム表示器、 ２０…光スターカプラ、 ２１…光分岐器、３０，３０′…中継固定局、 ３１…光／電気変換器、 ３２…アンテナ、 ３３…共用器、 ３４…増幅器、 ３５…合成器、 ３６…分配器、 ４０…無線部、 ４１…有線部、 ４３…制御部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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