(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に設置された第１の高出力用無線装置と、
上記屋外に設置され、上記第１の高出力用無線装置に比べ低出力の複数の無線装置からなる第１の無線装置群と、
屋内に設置され、第２の高出力用無線装置と、
上記屋内に設置され、上記第２の高出力用無線装置に比べ低出力の複数の無線装置からなる第２の無線装置群と、
上記第１の無線装置群の各無線装置と、上記第２の無線装置群の各無線装置との対応するものをそれぞれ接続する多芯光ファイバケーブルと、
上記第１の高出力無線装置と上記第２の高出力無線装置とを接続する一対の送信用及び受信用同軸ケーブルと
を具備する無線装置。
【請求項２】
上記第１の無線装置群の各無線装置は、
アンテナと、そのアンテナに接続された送受共用器と、その送受共用器よりの受信信号を増幅する低雑音増幅器と、その低雑音増幅器の出力信号を光信号に変換して上記多芯光ファイバケーブルの１本の芯線へ供給する電気／光変換器と、上記多芯光ファイバケーブルの１本の芯線からの光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、その光／電気変換器よりの電気信号を増幅して、上記送受共用器へ出力する電力増幅器とよりなり、
上記第２の無線装置群の各無線装置は、
上記多芯光ファイバケーブルの１本の芯線からの光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、その光／電気変換器からの電気信号を復調する受信機と、送信機と、その送信機の出力信号を光信号に変換して上記多芯光ファイバケーブルの１本の芯線へ供給する電気／光変換器とよりなり、
上記第１の高出力用無線装置は、アンテナと、そのアンテナに接続された送受共用器と、その送受共用器よりの受信信号を増幅して上記受信用同軸ケーブルに供給する低雑音増幅器とよりなり、上記送信用同軸ケーブルよりの送信信号を上記送受共用器へ供給し、
上記第２の高出力用無線装置は、上記受信用同軸ケーブルからの受信信号を復調する受信機と、送信機と、その送信機の出力信号を増幅して上記送信用同軸ケーブルへ供給する電力増幅器とよりなる
ことを特徴とする請求項１記載の無線装置。
【請求項３】
基地局の屋外に設けられたそれぞれ一対の送信機及び受信機を備えた複数の無線装置よりなる無線装置群と、
上記無線装置群の各受信機よりの出力信号である各移動局からのベースバンド信号を多重化する第１の多重化装置と、
その第１の多重化装置の出力信号を第１の光信号に変換する第１の電気／光変換器と、
第２の光信号を電気信号に変換する第１の光／電気変換器と、
その変換された電気信号を分離して上記無線装置群の対応送信機にベースバンド信号の入力信号として供給する第１の分離装置と、
上記基地局の屋内に設けられた各移動局へのベースバンド信号を処理して、上記無線装置群の各無線装置対応のベースバンド信号として出力する送信信号処理装置と、
その送信信号処理装置よりのベースバンド信号の出力信号を多重化する第２の多重化装置と、
その第２の多重化装置の出力信号を上記第２の光信号に変換する第２の電気／光変換器と、
上記第１の光信号を電気信号に変換する第２の光／電気変換器と、
その変換された電気信号を多重分離する第２の分離装置と、
その第２の分離装置で分離された信号を処理して各移動局からのベースバンド信号の受信信号として出力する受信信号処理装置と、
上記第１の電気／光変換器と上記第２の光／電気変換器とを接続する第１の光ファイバケーブルと、
上記第１の光／電気変換器と上記第２の電気／光変換器とを接続する第２の光ファイバケーブルとを備え、
上記無線装置のそれぞれのアンテナと、
そのアンテナに接続された送受共用器と、
その送受共用器よりの無線受信信号を増幅し、対応する上記受信機へ出力する低雑音増幅器と、
上記各送信機よりの無線信号を増幅して対応する上記送受共用器へ出力する電力増幅器とを備え、
上記無線装置群の上記複数のアンテナはアレー状に配置されたアレーアンテナを構成していることを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば移動通信用の基地局無線装置に用いられ、アレーアンテナを用いて構成した無線装置に関し、特にその給電構成に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信用の基地局において、そのアンテナは鉄塔あるいは建物の屋上等の高所に設置され、無線装置の大半は建物の内部に置かれることが多い。図３は従来の無線装置の構成例を示し、無線装置１は、高所に設置される部分であり主にアンテナ１ａと、送受共用器１ｂと、低雑音増幅器１ｃとから成る。一方、受信機１３、送信機２３、電力増幅器２４は建物の内部に置かれている。これらの間は同軸ケーブル３０によって接続されている。
【０００３】
この基地局無線装置において、アンテナ１ａで受信した信号は送受共用器１ｂを経て低雑音増幅器１ｃにより増幅される。この受信信号は同軸ケーブル３０により受信機１３へ伝送され、受信機において周波数変換された後、復調され、受信ベースバンド信号を得る。
一方、送信機２３は、送信ベースバンド信号で変調された高周波信号を生成し、これは電力増幅器２４により増幅される。この高周波信号は同軸ケーブル３０により高所の無線装置１へ伝送され、送受共用器１ｂを経てアンテナ１ａから送信される。
【０００４】
このような無線装置においては、それぞれ一つの受信信号、送信信号を扱っている。これに対し、複数のアンテナをアレー状に配置し、各アンテナで送受信される信号の振幅、位相を個々の移動局に対して最適に制御することにより通信品質の向上を図る方法がある。
図４は、アレーアンテナを用いる基地局無線装置を従来技術を用いて構成した例を示したものである。ここでは、図３における無線装置１と同等の無線装置が無線装置２以下複数台設けられており、アンテナもそれぞれの無線装置に一個ずつ備えられている。以下では無線装置、アンテナはそれぞれ全部でＮ台あるものとして説明する。これらで受信された信号はそれぞれ独立した同軸ケーブル３０によって受信機１３をはじめとするＮ台の受信機に供給されている。これらはベースバンド信号に復調された後、アナログ／ディジタル変換器１２等によってディジタル信号に変換され受信信号処理装置１１に入力される。受信信号処理装置１１はＮ個の受信信号に演算を施すことにより個々の移動局に対応した複数の受信信号１０に分解する。
【０００５】
また、個々の移動局にむけられた複数の送信信号２０は送信信号処理装置２１によって各アンテナに対応したＮ個の送信信号に変換された後、それぞれディジタル／アナログ変換器２２等によってアナログベースバンド信号に変換される。これらはさらに送信機２３等によって高周波信号に変換され、電力増幅器２４等で増幅されてから同軸ケーブル３０を経由して高所設置無線装置に送られアンテナ１ａ，２ａ等からそれぞれ送信される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示したような、従来技術により構成した無線装置においては、アレーアンテナを用いる場合に必要とされる複数のアンテナおよび送受信装置を、個々の同軸ケーブルを用いて接続している。このため、アンテナ等が設置される建物の屋上等の高所から、無線装置の大半が収容される建物の内部へ大量の同軸ケーブルを敷設する必要がある。このことは設置工事の費用を増大させるのみならず、設置場所の条件によってはケーブルの敷設そのものを困難にすることがあり、アレーアンテナを使用するにあたっての大きな障害となる。同軸ケーブルの代りに光ファイバケーブルを用いて、工事を容易にすることが考えられる。しかし、この場合、光／電気変換、電気／光変換の過程で歪みが発生し、大きな送信電力の伝送は困難となる。
【０００７】
この発明の目的は、このような大量の同軸ケーブル敷設が必要な点を解決し、より簡単な工事により設置可能であり、かつ大きな送信電力をも使用可能な無線装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の無線装置は、高所に設置される第１の無線装置群と第１の高出力用無線装置１、屋内に設置される第２の無線装置群と第２の高出力用無線装置から成る。第１の無線装置群は、主にアンテナ、送受共用器、低雑音増幅器、電力増幅器、電気／光変換器、光／電気変換器から成るＮ個の無線装置で構成され、第２の無線装置群は、受信機、送信機、電気／光変換器、光／電気変換器を備えたＮ個の無線装置で構成される。また、第１の高出力用無線装置は、主にアンテナ、送受共用器、低雑音増幅器から成り、第２の高出力用無線装置は、受信機、送信機、電力増幅器を備える。第１の無線装置群と第２の無線装置群は多芯光ファイバケーブルにより接続され、第１の無線装置群に含まれる個々の無線装置の入出力端子は、多芯光ファイバケーブルに含まれる芯線によって、第２の無線装置群に含まれる個々の無線装置の入出力端子に接続されている。一方、第１の高出力用無線装置と第２の高出力用無線装置との間は同軸ケーブルにより接続される。
【０００９】
このように請求項１の発明の無線装置では、同軸ケーブルによる接続は一組の無線装置間のみに用いられ、他の複数の無線装置間は１本の多芯光ファイバケーブルによって接続されており、鉄塔や屋上等の高所から建物の内部へ敷設する同軸ケーブルの本数が少なくてすむという効果が得られる。
請求項３の発明の無線装置においては、高所に設置されたＮ個の無線装置は、アンテナ、送受共用器、低雑音増幅器、電力増幅器を備え、さらに受信信号を復調して受信ベースバンド信号を出力する受信機、送信ベースバンド信号を高周波信号に変換する送信機、受信ベースバンド信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換器、ディジタル信号を送信ベースバンドに変換するディジタル／アナログ変換器を備える。Ｎ個の無線装置の出力信号は多重化装置によって１系列の信号に束ねられ、電気／光変換器により光信号に変換されてから光ファイバケーブルによって屋内へ伝送される。また、屋内から光信号の形で伝送されてくる信号は光／電気変換器により電気信号に変換された後、分離装置によってＮ系列の信号に分離されてＮ個の無線装置に入力される。
【００１０】
一方、屋内に設置する装置は主に、多重化された受信信号からＮ系列の受信信号を取り出す分離装置、Ｎ系列の受信信号を処理する受信信号処理装置、Ｎ系列の送信信号を生成する送信信号処理装置、Ｎ系列の送信信号を多重化する多重化装置から成り、高所に設置される無線装置と光信号の形で信号をやり取りするための電気／光変換器、光／電気変換器を備える。
【００１１】
このように請求項３の発明の無線装置は、送受信器の機能をアンテナ側に用意し、屋内設置装置とのインタフェースは多重化されたディジタル信号で変調された光信号の形をとるため、高所設置無線装置と屋内設置装置の間は光ファイバケーブル２本で接続できる点に特徴があり、建物の屋上等の高所から建物の内部へのケーブル敷設が容易であるという効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１及び２の発明の実施例を図１により説明する。第１の無線装置群４０と第１の高出力用無線装置１００は鉄塔上あるいは建物の屋上等の高所に設置されており、第２の無線装置群４１と第２の高出力用無線装置１０１は屋内に設置される。第１の無線装置群４０はアンテナ１ａ、アンテナ２ａ等のＮ個のアンテナ、および無線装置１、無線装置２等のＮ個の無線装置から成る。これらＮ個の無線装置は送受共用器１ｂ、これに接続された低雑音増幅器１ｃ、及び電力増幅器１ｄ、電気／光変換器１ｅ、光／電気増幅器１ｆよりなる。また、第２の無線装置群４１は、光／電気変換器１５、送信機１３、アナログ／ディジタル変換器１２をひと組の装置とするＮ組の装置と、電気／光変換器２５、送信機２３、ディジタル／アナログ変換器２２をひと組の装置とするＮ組の装置と、受信信号処理装置１１と、送信信号処理装置２１から成る。第１の無線装置群４０と第２の無線装置群４１は多芯光ファイバケーブル３１によって接続され、第１の高出力用無線装置１００と第２の高出力用無線装置１０１は同軸ケーブル３０で接続されている。第１の高出力用無線装置１００はアンテナ１００ａ、送受共用器１００ｂ、低雑音増幅器１００ｃからなる。第２の高出力用無線装置１０１はアナログ／ディジタル変換器１１２、受信機１１３、ディジタル／アナログ変換器１２２、送信機１２３、電力増幅器１２４を含み、アナログ／ディジタル変換器１１２、ディジタル／アナログ変換器１２２はそれぞれ受信信号処理装置１１と、送信信号処理装置２１に接続されている。
【００１３】
第１の無線装置群４０に含まれるアンテナによって受信された信号は、無線装置１、無線装置２等のＮ個の無線装置内の各低雑音増幅器１ｃによりそれぞれ増幅され、更に各電気／光変換器１ｅで電気／光変換が施された後、多芯光ファイバケーブル３１の芯線一本ずつによってそれぞれ屋内に設置された第２の無線装置群４１に送られる。第２の無線装置群４１においてはこれらの光信号は光／電気変換器１５，・・・によりそれぞれ電気信号に戻され、さらに受信機１３，・・・によりそれぞれ復調され、ベースバンド信号が生成される。このベースバンド信号はアナログ／ディジタル変換器１２，・・・によりそれぞれディジタル信号に変換されてから、受信信号処理装置１１に送られる。一方、アンテナ１００ａで受信された信号は低雑音増幅器１００ｃで増幅され、電気信号のままで同軸ケーブル３０により受信機１１３に送られ、復調される。この信号もアナログ／ディジタル変換器１１２でディジタル信号に変換されてから、受信信号処理装置１１に送られる。受信信号処理装置１１に入力されたＮ＋１系列の信号は一括して処理され、所要の受信信号１０が得られる。
【００１４】
次に、送信すべき信号２０は、送信信号処理装置２１によって、Ｎ＋１系列のディジタル信号に変換される。このうちＮ系列については、ディジタル／アナログ変換器２２，・・・によりそれぞれアナログ信号に変換され、更に送信機２３，・・・においてそれぞれ高周波信号とされた後、電気／光変換器２５，・・・によりそれぞれ光信号に変換され、多芯光ファイバケーブル３１によって無線装置群１に向けて伝送される。一方、残りの１系列の信号はディジタル／アナログ変換器１２２でアナログ信号に変換された後、送信機１２３によって高周波信号とされ、更に、電力増幅器１２４によって増幅され、電気信号のままで同軸ケーブル３０によって伝送される。
【００１５】
第１の無線装置群４０ではＮ系列の光信号は各光／電気変換器１ｆによりそれぞれ電気信号に戻され、さらに各電力増幅器１ｄで所要の電力レベルまでそれぞれ増幅され、アンテナ１ａ，・・・より送信される。一方、第１の高出力用無線装置１００においては、同軸ケーブル３０からの信号はそのまま送受共用器１００ｂを介してアンテナ１００ａより送信される。
【００１６】
無線装置群間の信号を光信号に置き換えると、細心、軽量の光ファイバによる接続ができる利点があるが、反面、光／電気間の変換の過程で歪みを発生する。このため大きな送信電力が必要な場合においては伝送が困難な場合がある。この実施例においては、比較的低電力のＮ系列の信号については光信号に置き換えて多芯光ファイバケーブルにより伝送し、特に大きな送信電力を要する第１の高出力用無線装置１００と第２の高出力用無線装置１０１についてのみ同軸ケーブル３０で接続している。しかしこれらＮ＋１組の無線装置は一体として動作し、送受信信号は受信信号処理装置１１と、送信信号処理装置２１において一括して処理される。これにより、ケーブルの敷設を最小限に抑えることができるという利点がある。
【００１７】
次に、請求項３の発明の実施例を図２により説明する。無線装置１をはじめＮ台の無線装置、および多重化装置１９、分離装置２９は鉄塔上あるいは建物の屋上等の高所に設置されたおり、屋内には分離装置１６、多重化装置２６、受信信号処理装置１１、送信信号処理装置２１が設置されている。両者は電気／光変換器１８，２７、光／電気変換器１７，２８を介して光ファイバケーブル３２によって接続されている。
【００１８】
アンテナ１ａによって受信された信号は、送受共用器１ｂを経て低雑音増幅器１ｃにより増幅される。受信機１ｇはこの受信信号を復調しベースバンド信号を生成する。このベースバンド信号はアナログ／ディジタル変換器１ｉによってサンプリングされディジタル信号に変換される。同様に、他のアンテナで受信した信号についても無線装置２等、他の無線装置においてそれぞれ復調され、ディジタル化されたベースバンド信号となる。これらのＮ系列のディジタルベースバンド信号は多重化装置１９によって一系列のディジタル信号にまとめられ、電気／光変換器１８によって、変調された光信号の形に変換され、光ファイバケーブル３２によって屋内に向けて伝送される。
【００１９】
この信号は光／電気変換器１７によって電気信号に戻され、分離装置１６によって再びＮ系列のディジタル信号となる。これは受信信号処理装置１１によってディジタル信号処理を施され、所要の受信信号１０が得られる。
送信すべき信号２０は、送信信号処理装置２１によって、個々のアンテナおよび無線装置に対応したＮ系列のディジタル信号に変換される。これらは多重化装置２６によって一系列のディジタル信号にまとめられ、電気／光変換器１８によって光信号に変換され、光ファイバケーブル３２によって伝送される。
【００２０】
この光信号は、光／電気変換器２８によって電気信号に戻され、分離装置２９によって再びＮ系列のディジタル信号となる。これらは無線装置１をはじめとするＮ台の無線装置にそれぞれ入力される。無線装置１においては、入力されたディジタル信号はディジタル／アナログ変換器１ｊによってアナログ信号に変換され、送信機１ｈによって変調された高周波信号が生成される。これは電力増幅器１ｄによって増幅され、送受共用器１ｂを経由してアンテナ１ａより送信される。同様に無線装置２をはじめとする他の無線装置においても、それぞれ分離装置２９からの信号をもとに高周波信号が生成され、増幅されたのちアンテナより送信される。
【００２１】
この実施例においては、無線装置間の信号のやりとりは多重化されたディジタル信号により行われており、２本の光ファイバのみによって接続されているため、ケーブルの敷設が容易であるという利点がある。また、第１の実施例と同様に、雷害に対する耐力も大きい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アンテナをはじめとする無線装置群が設置される建物の屋上等の高所から、他の無線装置が収容される建物の内部へ大量の同軸ケーブルを敷設する必要がなく、工事が簡単ですむという効果が得られる。また装置間の接続は光ファイバによっているため、雷害に対して耐力が大きいという効果を有する。また高出力送信については同軸ケーブルを利用するため、光／電気変換、電気／光変換による歪みの問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１及び２の発明の実施例を示すブロック図。
【図２】請求項３の発明の実施例を示すブロック図。
【図３】従来技術による第１の構成例を示すブロック図。
【図４】従来技術による第２の構成例を示すブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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