図面 (/)

技術 無線中継システム

出願人 ソフトバンク株式会社
発明者 藤井輝也
出願日 2018年1月15日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2018-004142
公開日 2019年7月25日 (2ヶ月経過) 公開番号 2019-125877
状態 特許登録済
技術分野 無線中継システム 飛行船・気球・飛行機 移動無線通信システム
主要キーワード アンカーベース 遠隔制御通信 高層ビルディング 中継場所 各帯域フィルタ 運用操作 電気的消去可能PROM 中継用アンテナ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

簡易な構成で、目標位置に移動した後、複数の通信オペレータ移動通信網について固定基地局ユーザ装置との間の無線通信中継を速やかに開始することができる無線中継システムを提供する。

解決手段

移動可能な第1無線中継局は、複数の固定基地局との間で複数の第1周波数無線信号送受信し、第2無線中継局との間で複数の第2周波数の無線信号を送受信し、通信オペレータごとに第1周波数と第2周波数との周波数変換を行うとともに周波数変換後信号電力を複数の通信オペレータ間で互いに等しくなるように調整する。第2無線中継局は、第1無線中継局との間で複数の第2周波数の無線信号を送受信し、ユーザ装置との間で複数の第1周波数の無線信号を送受信し、通信オペレータごとに第1周波数と第2周波数との周波数変換を行うとともに周波数変換後の信号電力を複数の通信オペレータ間で互いに等しくになるように調整する。

概要

背景

従来、地上の固定基地局アンテナとの間に電波の見通し伝搬障害になる障害物が存在する、不感地、山岳エリア、海上エリアなどの弱電界エリアにおいて、中継用アンテナ及び対移動局用アンテナを有する無線中継局を搭載した係留気球による無線中継を行う無線中継システムが知られている(例えば特許文献1参照)。

概要

簡易な構成で、目標位置に移動した後、複数の通信オペレータ移動通信網について固定基地局とユーザ装置との間の無線通信中継を速やかに開始することができる無線中継システムを提供する。移動可能な第1無線中継局は、複数の固定基地局との間で複数の第1周波数無線信号送受信し、第2無線中継局との間で複数の第2周波数の無線信号を送受信し、通信オペレータごとに第1周波数と第2周波数との周波数変換を行うとともに周波数変換後信号電力を複数の通信オペレータ間で互いに等しくなるように調整する。第2無線中継局は、第1無線中継局との間で複数の第2周波数の無線信号を送受信し、ユーザ装置との間で複数の第1周波数の無線信号を送受信し、通信オペレータごとに第1周波数と第2周波数との周波数変換を行うとともに周波数変換後の信号電力を複数の通信オペレータ間で互いに等しくになるように調整する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

無線信号周波数が互いに異なる複数の通信オペレータ固定基地局ユーザ装置との間の無線通信中継する無線中継システムであって、移動可能な第1無線中継局と、前記第1無線中継局よりも高い位置に位置する第2無線中継局とを備え、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局との間で前記複数の固定基地局それぞれに対応する互いに異なる複数の第1周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、前記第2無線中継局との間で前記複数の通信オペレータに対応する互いに異なる複数の第2周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、周波数変換後信号電力を前記複数の通信オペレータ間で互いに等しくなるように調整する信号電力調整部と、を有し、前記第2無線中継局は、前記第1無線中継局との間で前記複数の第2周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、ユーザ装置との間で前記複数の第1周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、周波数変換後の信号電力を前記複数の通信オペレータ間で互いに等しくなるように調整する信号電力調整部と、を有することを特徴とする無線中継システム。

請求項2

請求項1の無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局及び前記第2無線中継局それぞれの前記信号電力調整部は、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、該通信オペレータの周波数の信号を選択的に通過させる帯域フィルタと、該帯域フィルタを通過した後の信号電力を所定電力にするように調整する自動利得調整付き増幅器とを有することを特徴とする無線中継システム。

請求項3

請求項1又は2の無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するように向きを調整可能な又は制御可能な複数の指向性アンテナ、又は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナを有することを特徴とする無線中継システム。

請求項4

無線信号の周波数が互いに異なる複数の通信オペレータの固定基地局とユーザ装置との間の無線通信を中継する無線中継システムであって、移動可能な第1無線中継局と、前記第1無線中継局よりも高い位置に位置する第2無線中継局とを備え、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局との間で前記複数の固定基地局それぞれに対応する互いに異なる複数の第1周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、前記第2無線中継局との間で前記複数の通信オペレータに対応する互いに異なる複数の第2周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有し、前記第2無線中継局は、前記第1無線中継局との間で前記複数の第2周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、ユーザ装置との間で前記複数の第1周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有し、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するように向きを調整可能な又は制御可能な複数の指向性アンテナ、又は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナを有す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4のいずれかの無線中継システムにおいて、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、前記第1周波数及び前記第2周波数は、前記第1無線中継局における無線信号の回り込み干渉及び前記第2無線中継局における無線信号の回り込み干渉が発生しないように異なる周波数である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5のいずれかの無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、地上を移動可能な移動体に搭載されていることを特徴とする無線中継システム。

請求項7

請求項1乃至6のいずれかの無線中継システムにおいて、前記第2無線中継局は、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。

請求項8

請求項7の無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は移動体に搭載され、前記第2無線中継局が搭載されている気球は前記移動体とは異なる他の移動体に係留されていることを特徴とする無線中継システム。

請求項9

請求項1乃至6のいずれかの無線中継システムにおいて、前記第2無線中継局は、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域滞在又は移動する飛行体に搭載されていることを特徴とする無線中継システム。

請求項10

請求項9の無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は移動体に搭載され、その移動体に前記飛行体が離発着可能な離発着部を備えることを特徴とする無線中継システム。

請求項11

請求項1乃至10のいずれかの無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、前記第2無線中継局を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナ、又は、前記第2無線中継局を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナ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12

請求項1乃至11のいずれかの無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、外部からの制御情報により前記固定基地局との間の無線信号と前記第2無線中継局との間の無線信号との中継をON/OFF制御する制御部を備えることを特徴とする無線中継システム。

請求項13

請求項1乃至12のいずれかの無線中継システムにおいて、前記第2無線中継局は、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、前記第1周波数からなるユーザ装置との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況を示す情報を、外部の所定の送信先に送信する手段を備えることを特徴とする無線中継システム。

技術分野

0001

本発明は、無線中継システムに関するものである。

背景技術

0002

従来、地上の固定基地局アンテナとの間に電波の見通し伝搬障害になる障害物が存在する、不感地、山岳エリア、海上エリアなどの弱電界エリアにおいて、中継用アンテナ及び対移動局用アンテナを有する無線中継局を搭載した係留気球による無線中継を行う無線中継システムが知られている(例えば特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2016−002973号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記従来の無線中継システムにおいて、固定基地局の圏外エリアでは固定基地局と係留気球に搭載した無線中継局との間で無線通信することが難しいため、固定基地局とユーザ装置移動局)との間の無線通信を中継することができないおそれがある。そこで、地上を移動可能な車両に基地局(eNodeB)の機能を搭載して目的地へ移動し、その目的地に移動した車両に搭載された基地局及び周波数変換器を含む無線中継局(親機)と係留気球の無線中継局(子機)との間で無線通信することにより、その基地局とユーザ装置(移動局)との間の無線通信を中継する無線中継システムが考えられる。

0005

しかしながら、この無線中継システムでは、次のような課題がある。親機を基地局装置(eNodeB)と周波数変換器で構成していることから、構成が複雑である。また、親機の基地局装置(eNodeB)を移動体通信網コアネットワーク有線又は無線で接続する必要があり、運用が複雑である。更に、無線中継の運用は、通信オペレータ担当者が実施する必要があるため、現地が非常に遠い場合には、通信オペレータの作業者が現地に到着し、その後、車両に搭載した親機の基地局と移動通信網のコアネットワークとを有線で接続したり、基地局のシステムパラメータセットアップしたりする専門の通信オペレータによる作業に時間を要し、無線中継の運用を開始するまで非常に多くの時間を要する。また、固定基地局のセルと無線中継局(親機、子機)のセルでその一部に重なりがある場合には同一周波数による干渉が発生するため、固定基地局のセルと無線中継局(親機、子機)のセルとの間で互いに異なる周波数を用意して干渉を回避する必要がある。特に複数の通信オペレータの移動通信網に対して同時に無線中継をする場合、通信オペレータごとに上記接続及びセットアップを行う必要があるため現地での運用開始までの時間が更に長くなってしまう。

0006

なお、このような課題は、ユーザ装置(移動局)と無線通信するユーザ側の無線中継局が、係留気球の無線中継局の場合だけでなく、自律制御により又は外部からの遠隔操作制御により所定の空域滞在又は移動することができる空中移動体ドローン等の飛行体)に搭載した無線中継局の場合でも同様に発生し得る。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一態様に係る無線中継システムは、無線信号の周波数が互いに異なる複数の通信オペレータの固定基地局とユーザ装置との間の無線通信を中継する無線中継システムであって、移動可能な第1無線中継局と、前記第1無線中継局よりも高い位置に位置する第2無線中継局とを備える。前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局との間で前記複数の固定基地局それぞれに対応する互いに異なる複数の第1周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、前記第2無線中継局との間で前記複数の通信オペレータに対応する互いに異なる複数の第2周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、周波数変換後信号電力を前記複数の通信オペレータ間で互いに等しくなるように調整する信号電力調整部と、を有する。前記第2無線中継局は、前記第1無線中継局との間で前記複数の第2周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、ユーザ装置との間で前記複数の第1周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、周波数変換後の信号電力を前記複数の通信オペレータ間で互いに等しくなるように調整する信号電力調整部と、を有する。
前記無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局及び前記第2無線中継局それぞれの前記信号電力調整部は、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、該通信オペレータの周波数の信号を選択的に通過させる帯域フィルタと、該帯域フィルタを通過した後の信号電力を所定電力にするように調整する自動利得調整付き増幅器とを有してもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するように向きを調整可能な又は制御可能な複数の指向性アンテナ、又は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナを備えてもよい。

0008

本発明の他の態様に係る無線中継システムは、無線信号の周波数が互いに異なる複数の通信オペレータの固定基地局とユーザ装置との間の無線通信を中継する無線中継システムであって、
移動可能な第1無線中継局と、前記第1無線中継局よりも高い位置に位置する第2無線中継局とを備える。前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局との間で前記複数の固定基地局それぞれに対応する互いに異なる複数の第1周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、前記第2無線中継局との間で前記複数の通信オペレータに対応する互いに異なる複数の第2周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有する。前記第2無線中継局は、前記第1無線中継局との間で前記複数の第2周波数の無線信号を送受信する第1無線通信部と、ユーザ装置との間で前記複数の第1周波数の無線信号を送受信する第2無線通信部と、前記第1周波数と前記第2周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有する。前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するように向きを調整可能な又は制御可能な複数の指向性アンテナ、又は、前記複数の通信オペレータの固定基地局それぞれを追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナを更に有する。

0009

前記無線中継システムにおいて、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、前記第1周波数及び前記第2周波数は、前記第1無線中継局における無線信号の回り込み干渉及び前記第2無線中継局における無線信号の回り込み干渉が発生しないように異なる周波数であってもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、地上を移動可能な移動体に搭載してもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第2無線中継局は、気球に搭載してもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、
前記第1無線中継局は移動体に搭載され、前記第2無線中継局が搭載されている気球は前記移動体とは異なる他の移動体に係留してもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第2無線中継局は、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飛行体に搭載してもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は移動体に搭載され、その移動体に前記飛行体が離発着可能な離発着部を備えてもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、前記第2無線中継局を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナ、又は、前記第2無線中継局を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナを備えてもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第1無線中継局は、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、外部からの制御情報により前記固定基地局との間の無線信号と前記第2無線中継局との間の無線信号との中継をON/OFF制御する制御部を備えてもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記第2無線中継局は、前記複数の通信オペレータそれぞれについて、前記第1周波数からなるユーザ装置との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況を示す情報を、外部の所定の送信先に送信する手段を備えてもよい。

発明の効果

0010

本発明によれば、簡易な構成で、目標位置に移動した後、複数の通信オペレータの移動通信網について固定基地局とユーザ装置との間の無線通信の中継を速やかに開始することができる。

図面の簡単な説明

0011

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ステムの全体構成の一例を示す概略構成図。
他の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概略構成図。
実施形態に係る無線中継システムの第1無線中継局(親機)の主要部構成の一例を示すブロック図。
実施形態に係る無線中継システムの第2無線中継局(子機)の主要部構成の一例を示すブロック図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)の一構成例を示すブロック図。
(a)〜(d)は、図5の無線中継システムにおけるダウンリンク及びアップリンクの信号の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第2無線中継局(子機)の一構成例を示すブロック図。
(a)〜(d)は、図7の無線中継システムにおけるダウンリンク及びアップリンクの信号の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)の他の構成例を示すブロック図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)の更に他の構成例を示すブロック図。
図5の第1無線中継局(親機)のダウンリンク信号処理経路における遠隔制御系の一例を示すブロック図。
(a)〜(d)はそれぞれ、図11の第1無線中継局(親機)の遠隔制御における周波数変換前のダウンリンクの受信信号出力パターンの説明図。(e)〜(h)はそれぞれ、図11の第1無線中継局(親機)の遠隔制御における周波数変換前のアップリンクの受信信号の出力パターンの説明図。
図5の第1無線中継局(親機)のダウンリンク信号処理経路における遠隔制御系の他の例を示すブロック図。
比較例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を示す概略構成図。
(a)〜(d)は図14の第1無線中継局(親機)のダウンリンク信号処理経路及び第2無線中継局(子親機)のアップリンク信号処理経路における受信信号の周波数特性、周波数変換後の送信信号の周波数特性及び帯域フィルタの特性を示す図。
(a)〜(d)は図14の第2無線中継局(子機)のダウンリンク信号処理経路及び第1無線中継局(親機)のアップリンク信号処理経路における受信信号の周波数特性、周波数変換後の送信信号の周波数特性及び帯域フィルタの特性を示す図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)の更に他の構成例を示すブロック図。
(a)〜(f)は図17の第1無線中継局(親機)のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された受信信号の周波数特性、周波数変換及び電力調整を行った後の受信信号の周波数特性、及びアンテナから送信される送信信号の周波数特性を示す図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第2無線中継局(子機)の他の構成例を示すブロック図。
(a)〜(f)は図19の第2無線中継局(子機)のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された受信信号の周波数特性、周波数変換及び電力調整を行った後の受信信号の周波数特性、アンテナから送信される送信信号の周波数特性を示す図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)の更に他の構成例を示すブロック図。
実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)の更に他の構成例を示すブロック図。
図17の第1無線中継局(親機)のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路における遠隔制御系の一例を示すブロック図。
図17の第1無線中継局(親機)のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路における遠隔制御系の他の例を示すブロック図。
実施形態に係る無線中継システムの利点を説明する説明図。
(a)及び(b)は実施形態に係る無線中継システムの他の利点を説明する説明図。
実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図。
(a)及び(b)は実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図。

実施例

0012

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。
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概略構成図である。図1において、本実施形態に係る無線中継システムは、第1無線中継局(以下「親機」ともいう。)10及び第2無線中継局(以下、「子機」ともいう。)20を備える。第1無線中継局(親機)10及び第2無線中継局(子機)20は、無線信号の周波数が互いに異なる複数の通信オペレータA,Bの移動通信網80A,80Bのコアネットワークそれぞれに接続されたマクロセル基地局などの複数の固定基地局30A,30Bと、複数の通信オペレータA,Bそれぞれに対応するユーザ装置としての複数の移動局40A,40Bとの間の無線通信を同時に中継する。なお、本実施形態では、通信オペレータ(固定基地局)の数が2の場合について説明するが、通信オペレータ(固定基地局)の数は3以上であってもよい。また、図1では、通信オペレータA,Bそれぞれに対応する移動局の数が1であるが、通信オペレータA,Bそれぞれに対応する移動局の数は2以上であってもよい。

0013

移動通信網80A,80Bにはそれぞれ遠隔制御装置81A,81B(制御元)を設けてもよい。遠隔制御装置81A,81Bは、例えば第1無線中継局10及び第2無線中継局20の情報を保持し、第1無線中継局10及び第2無線中継局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81A,81Bは、情報の送信先として機能し、第1無線中継局10及び第2無線中継局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81A,81Bは、第1無線中継局10や第2無線中継局20と通信可能な場所であれば、移動通信網80A,80B以外に設けてもよい。また、第1無線中継局10及び第2無線中継局20の制御は、遠隔制御装置81A,81Bの両方で行ってもよいし、遠隔制御装置81A,81Bのいずれか一方が行うようにしてもよい。

0014

第1無線中継局10は、通信オペレータA,Bごとに、固定基地局30A,30B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「基地局側周波数」ともいう。)F1A(下り信号)及びF1A’(上り信号)(以下、まとめて「F1A/F1A'」と表記する。)並びにF1B(下り信号)及びF1B'(上り信号)(以下、まとめて「F1B/F1B'」と表記する。)の無線信号と、第2無線中継局20との間の第2周波数(以下「中間周波数」ともいう。)F2A(下り信号)及びF2A'(上り信号)(以下、まとめて「F2A/F2A'」と表記する。)並びにF2B(下り信号)及びF2B'(上り信号)(以下、まとめて「F2B/F2B'」と表記する。)の無線信号とを中継する周波数変換型の無線中継装置であり、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。

0015

第1無線中継局10が搭載される自動車50は、電気自動車ハイブリッド車燃料電池車など、第1無線中継局10に長時間にわたって電力を供給可能なバッテリー発電機などを備えているものであってもよい。また、図1の構成例では、第1無線中継局10が自動車50に組み込まれた場合の例であるが、第1無線中継局10が組み込まれる移動体は、道路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。また、第1無線中継局10が組み込まれる移動体は、遠隔操縦可能な小型のヘリコプター(例えばドローン)など、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飛行体であってもよい。

0016

第2無線中継局20は、通信オペレータA,Bごとに、第1無線中継局10との間の第2周波数(中間周波数)F2A/F2A',F2B/F2B'の無線信号と、移動局40A,40B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。)F1A/F1A',F1B/F1B'の無線信号とを中継する周波数変換型の無線中継装置であり、係留気球などの気球60に搭載されることにより第1無線中継局10よりも高い位置に位置することができる。

0017

気球60は、固定基地局30A,30Bのアンテナ31A,31Bとの間に無線通信の電波の見通し伝搬の障害になる山や高層ビルディングなどの障害物が存在する、不感地、山岳エリア、海上エリアなどの弱電界エリアの上空に設置してもよい。気球60は、例えば地上から数十m〜数百mの位置に配置されるように、地上のアンカーベースから上空に延びた係留索主係留索)で係留されて支持される。アンカーベースは、係留索(主係留索)の下端を固定して気球60を係留できるものであればよく、形状や大きさなどは特定のものに限定されない。気球60は、アンカーベースとして第1無線中継局10が搭載される自動車50に係留してもよい。また、気球60を海上の上空に配置する場合、アンカーベースは海上のブイや船舶などに設けてもよい。

0018

また、図2に示すように、第2無線中継局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ドローンなどの飛行体70に搭載してもよい。この場合、第1無線中継局10が搭載される自動車50は、飛行体70が離発着可能な離発着部を備えてもよい。

0019

第1無線中継局10及び第2無線中継局20それぞれにおいて通信オペレータA,Bごとに変換する第1周波数(中継対象周波数)F1A/F1A',F1B/F1B'及び第2周波数(中間周波数)F2A/F2A',F2B/F2B'は、第1無線中継局10で送受信される無線信号どうしの回り込み干渉及び第2無線中継局20で送受信される無線信号どうしの回り込み干渉が発生しないように互いに異なる周波数である。例えば、第1周波数(中継対象周波数)F1A/F1A',F1B/F1B'が2.1GHz帯の周波数であり、第2周波数(中間周波数)F2A/F2A',F2B/F2B'が3.3GHz帯の周波数であってもよい。

0020

図3は、実施形態に係る無線中継システムの第1無線中継局10の主要部構成の一例を示すブロック図である。図3において、第1無線中継局10は、第1無線通信部11と第2無線通信部12と周波数変換部13と各部を制御する制御部14とを備える。

0021

第1無線通信部11は、固定基地局向けの第1アンテナ101を介して固定基地局30A,30Bとの間で基地局側周波数である第1周波数(中継対象周波数)F1A/F1A',F1B/F1B'の無線信号を送受信する。第2無線通信部12は、無線中継局向けの第2アンテナ102を介して第2無線中継局(子機)20との間で第2周波数(中間周波数)F2A/F2A',F2B/F2B'の無線信号を送受信する。第1無線通信部11及び第2無線通信部12はそれぞれ増幅器(例えば、受信用ローノイズ増幅器及び送信用電力増幅器)を備えてもよい。第1無線通信部11及び第2無線通信部12は、通信オペレータA,Bごとに、周波数変換後の信号電力を複数の通信オペレータA,B間で互いに等しくなるように調整する機能を有してもよい。

0022

周波数変換部13は、通信オペレータA,Bごとに、第1無線通信部11と第2無線通信部12との間で第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'と第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'との周波数変換を行う。周波数変換部13は、例えば、第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'を第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'に変換する周波数変換器と、第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'を第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'に変換する周波数変換器とを用いて構成してもよい。

0023

第1無線中継局10で中継される無線信号は、例えば、LTE又はLTE−Advancedの標準規格準拠したOFMDA通信方式を用いて送受信してもよい。この場合は、無線信号の遅延が異なるマルチパスが発生しても良好な通信品質を維持できる。

0024

第1無線中継局10の第1アンテナ101は、無指向性アンテナでもよいし、複数の通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bそれぞれの方向に指向性の向きを調整可能な複数の指向性アンテナであってもよい。また、第1無線中継局10の第1アンテナ101は、通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bそれぞれを追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナであってもよいし、固定基地局30A,30Bそれぞれを追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナ(例えば、アダプティブアレイアンテナ)であってもよい。

0025

第1無線中継局10の第2アンテナ102は、無指向性アンテナ、又は、第2無線中継局20を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナであってもよいし、第2無線中継局20を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナ(例えば、アダプティブアレイアンテナ)であってもよい。

0026

制御部14は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより各部を制御することができる。

0027

また、複数の移動通信網80A,Bの通信オペレータA,Bの遠隔制御装置81A,B(制御元)からの制御情報を受信したり遠隔制御装置81A,Bに情報を送信したりする場合は、制御部14に接続された制御用通信端末としてのユーザ端末(移動局)15を備えてもよい。ユーザ端末(移動局)15は、例えば、装置への組み込みが容易な移動通信モジュールであってもよい。制御部14は、例えば、遠隔制御装置81A,81Bから固定基地局30A,30Bを介して送信されてきた制御情報をユーザ端末(移動局)15で受信し、その制御情報に基づいて、通信オペレータAの無線中継機能又は通信オペレータA,Bの両方の無線中継機能をON/OFFするように制御してもよい。ここで、遠隔制御装置81A,81Bとユーザ端末(移動局)15との間の通信は、例えば遠隔制御装置81A,B及びユーザ端末(移動局)15それぞれに割り当てられたIPアドレス(又は、電話番号若しくはMACアドレス)を用いて行ってよい。

0028

また、制御部14は、ユーザ端末(移動局)15を介して、第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'からなる固定基地局30A,30Bとの間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す情報や、第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'からなる第2無線中継局20との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す無線中継情報を、移動体通信の通信オペレータA,Bの遠隔制御装置81A,Bそれぞれに送信するように制御してもよい。移動体通信のオペレータ側は、例えば、受信した無線中継情報に基づいて、第1無線中継局10の無線中継機能をON/OFFすることにより、第2無線中継局20への信号をON/OFFすることが可能であり、他の固定基地局のサービスエリアに干渉を及ぼすことが予測される場合は、OFFとすることで干渉を及ぼさないように制御することができる。例えば、ドローンが中継場所に到着するまでの間、電波を送信する必要がない時などOFFにして、電波を送信しないように制御することが可能である。

0029

図4は、実施形態に係る無線中継システムの第2無線中継局20の主要部構成の一例を示すブロック図である。図4において、第2無線中継局20は、第1無線通信部21と第2無線通信部22と周波数変換部23と各部を制御する制御部24とを備える。

0030

第1無線通信部21は、無線中継局向けの第1アンテナ201を介して第1無線中継局10との間で第2周波数(中間周波数)F2A/F2A',F2B/F2B'の無線信号を送受信する。第2無線通信部22は、移動局向けの第2アンテナ202を介して移動局40A,40Bとの間で移動局側周波数である第1周波数(中継対象周波数)F1A/F1A',F1B/F1B'の無線信号を送受信する。第1無線通信部21及び第2無線通信部22はそれぞれ増幅器(例えば、受信用のローノイズ増幅器及び送信用の電力増幅器)を備えてもよい。第1無線通信部21及び第2無線通信部22は、通信オペレータA,Bごとに、周波数変換後の信号電力を複数の通信オペレータA,B間で互いに等しくなるように調整する機能を有してもよい。

0031

周波数変換部23は、通信オペレータA,Bごとに、第1無線通信部21と第2無線通信部22との間で第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'と第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'との周波数変換を行う。周波数変換部23は、例えば、第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'を第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'に変換する周波数変換器と、第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'を第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'に変換する周波数変換器とを用いて構成してもよい。

0032

第2無線中継局20で中継される無線信号は、例えば、LTE又はLTE−Advancedの標準規格に準拠したOFMDA通信方式を用いて送受信してもよい。この場合は、固定基地局から届く無線信号と、第2無線中継局20から届く無線信号が遅延が異なるマルチパスと等価となり、複数のパスの無線信号を受信することで良好な通信品質を維持できる。

0033

第2無線中継局20の第1アンテナ201は、第1無線中継局10を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナであってもよいし、第1無線中継局10を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアダプティブアンテナ(例えば、アダプティブアレイアンテナ)であってもよい。

0034

制御部24は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより各部を制御することができる。

0035

また、複数の移動通信網80A,Bの通信オペレータA,Bの遠隔制御装置81A,81Bからの制御情報を受信したり遠隔制御装置81A,81Bに情報を送信したりする場合は、制御部24に接続された制御部14に接続された制御用通信端末としてのユーザ端末(移動局)25を備えてもよい。ユーザ端末(移動局)25は、例えば、装置への組み込みが容易な移動通信モジュールであってもよい。制御部24は、例えば、遠隔制御装置81A,Bから固定基地局30A,B及び無線中継システムを介して送信されてきた制御情報をユーザ端末(移動局)25で受信し、その制御情報に基づいて通信オペレータAの無線中継機能のみ又は通信オペレータA,Bの両方の無線中継機能をON/OFFするように制御してもよい。ここで、遠隔制御装置81A,Bとユーザ端末(移動局)25との間の通信は、例えば遠隔制御装置81A,B及びユーザ端末(移動局)25それぞれに割り当てられたIPアドレス(又は、電話番号若しくはMACアドレス)を用いて行ってよい。

0036

また、制御部24は、ユーザ端末(移動局)25を介して、第2周波数F2A/F2A',F2B/F2B'からなる第1無線中継局10との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す無線中継情報や、第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'からなる移動局40A,40Bとの間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す無線中継情報を、移動体通信の通信オペレータの遠隔制御装置81A,Bに送信するように制御してもよい。

0037

図5は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)10の一構成例を示すブロック図である。本構成例は、固定基地局側の第1アンテナ101及び子機側の第2アンテナ102それぞれに無指向性アンテナを用いた例である。なお、図5において、図3と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0038

また、図6(a)〜(d)は、図5の無線中継システムにおけるダウンリンク及びアップリンクの信号の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図である。
図6(a)は図5の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路における第1アンテナ101で受信された各通信オペレータA,Bの第1周波数F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bの周波数特性を示す図である。
図6(b)は図5の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路における周波数変換後の第2周波数F2A,F2Bの送信信号ST2A,ST2B,の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図である。
図6(c)は図5の第1無線中継局(親機)10のアップリンク信号処理経路における第2アンテナ102で受信された各通信オペレータA,Bの第2周波数F2A',F2B'の受信信号SR2A',SR2B'の周波数特性を示す図である。
また、図6(d)は図5の第1無線中継局(親機)10のアップリンク信号処理経路における周波数変換後の第1周波数F1A’,F1B’の送信信号ST1A’,ST1B’の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図である。

0039

図5において、第1無線通信部11は、DUP(Duplexer:送受共用器)110と、固定基地局側のダウンリンク受信信号処理部と、固定基地局側のアップリンク送信信号処理部とを備える。DUP110は、第1アンテナ101で受信された受信信号のダウンリンク経路と第1アンテナ101へ向かう送信信号のアップリンク経路との経路分離を行う。
固定基地局側のダウンリンク受信信号処理部は、受信用の増幅器111とダウンリンク無線中継切替部118とを備える。ダウンリンク無線中継切替部118は、受信信号分配部112と、通信オペレータA用のON/OFF切替部113A及び帯域フィルタ114Aと、通信オペレータB用のON/OFF切替部113B及び帯域フィルタ114Bと、受信信号合成部115とを備える。
また、固定基地局側のアップリンク送信信号処理部は、通信オペレータA,B用の帯域フィルタ116及び自動ゲイン制御(AGC)機能付きの共通増幅器(例えば、線形増幅器)117を備える。

0040

ON/OFF切替部113A,113Bは、例えばスイッチ又は減衰器(ATT)で構成してもよい。

0041

帯域フィルタ114Aは、図6(a)に示す通信オペレータA,Bのダウンリンクの受信信号SR1A,SR1Bのうち、通信オペレータAの第1周波数F1Aの受信信号SR1Aを選択的に通過させる帯域通過フィルタであり、帯域フィルタ114Bは、通信オペレータBの第1周波数F1Bの受信信号SR1Bを選択的に通過させる帯域通過フィルタである。

0042

また、帯域フィルタ116は、図6(d)に示す通信オペレータA,Bの周波数変換後の第1周波数F1A’,F1B’の両方のアップリンクの送信信号ST1A',ST1B'を通過させる帯域通過フィルタである。

0043

なお、固定基地局30A,30Bから第1アンテナ101を介して受信する受信信号のレベルが十分に大きい場合は、受信用の増幅器111を設けなくてもよい。また、ダウンリンクの無線中継のON/OFF切り替え制御を行わない場合、ダウンリンク無線中継切替部118を構成する受信信号分配部112、ON/OFF切替部113A,113B、帯域フィルタ114A,114B及び受信信号合成部115は設けなくてもよい。

0044

また、図5において、周波数変換部13は、ダウンリンク用の周波数変換器131とアップリンク用の周波数変換器132とを備える。周波数変換器131は、ダウンリンク信号処理経路において受信信号SR1A,SR1Bの第1周波数F1A,F1Bを親機−子機中継用の中間周波数である第2周波数F2A,F2Bに変換する。一方、周波数変換器132は、アップリンク信号処理経路において親機−子機中継用の中間周波数である送信信号ST2A’,ST2B’の第2周波数F2A’,F2B’を固定基地局用の第1周波数F1A’,F1B’に変換する。

0045

また、図5において、第2無線通信部12は、DUP120と、子機側のダウンリンク受信信号処理部と、子機側のアップリンク送信信号処理部とを備える。DUP120は、第2アンテナ102で受信された受信信号のアップリンク経路と第2アンテナ102で送信される送信信号のダウンリンク経路との経路分離を行う。
子機側のダウンリンク受信信号処理部は、通信オペレータA,B用の帯域フィルタ126及び自動ゲイン制御(AGC)機能付きの共通増幅器(例えば、線形増幅器)127を備える。
また、子機側のアップリンク送信信号処理部は、受信用の増幅器121とアップリンク無線中継切替部128とを備える。アップリンク無線中継切替部128は、受信信号分配部122と、通信オペレータA用のON/OFF切替部123A及び帯域フィルタ124Aと、通信オペレータB用のON/OFF切替部123B及び帯域フィルタ124Bと、受信信号合成部125とを備える。

0046

ON/OFF切替部123A,123Bは、例えばスイッチ又は減衰器(ATT)で構成してもよい。

0047

帯域フィルタ124Aは、図6(c)に示す通信オペレータA,Bのアップリンクの受信信号SR2A’,SR2B’のうち、通信オペレータAに対応する第2周波数F2A’の受信信号SR2A’を選択的に通過させる帯域通過フィルタであり、帯域フィルタ124Bは、通信オペレータBに対応する第2周波数F2B’の受信信号SR2B’を選択的に通過させる帯域通過フィルタである。

0048

また、帯域フィルタ126は、図6(b)に示すように通信オペレータA,Bの周波数変換後の第2周波数F2A,F2Bの両方のダウンリンクの送信信号ST2A,ST2Bを通過させる帯域通過フィルタである。

0049

なお、子機20から第2アンテナ102を介して受信した受信信号のレベルが十分に大きい場合は、受信用の増幅器121は設けなくてもよい。また、アップリンクの無線中継のON/OFF切り替え制御を行わない場合、そのアップリンク無線中継切替部128を構成する受信信号分配部122、ON/OFF切替部123A,123B、帯域フィルタ124A,124B及び受信信号合成部125は設けなくてもよい。

0050

図5の構成例の第1無線中継局(親機)10において、固定基地局30A,30Bから移動局40A,40Bへのダウンリンクの無線通信を中継する場合、第1アンテナ101を介して固定基地局30A,30Bから受信された第1周波数F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bは、第1無線通信部11の増幅器111で増幅され、ダウンリンク無線中継切替部118を通過した後、周波数変換器131に出力される。周波数変換器131で第1周波数F1A,F1Bから第2周波数F2A,F2Bに変換された受信信号SR2A,SR2Bは、第2無線通信部12の帯域フィルタ126を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器127で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、ダウンリンク中継用の送信信号ST2A,ST2Bとして、第2アンテナ102を介して子機20に向けて送信される。

0051

一方、図5の構成例の第1無線中継局(親機)10において、移動局40A,40Bから固定基地局30A,30Bへのアップリンクの無線通信を中継する場合、第2アンテナ102を介して子機20から受信された第2周波数F2A’,F2B’の受信信号SR2A’,SR2B’は、第2無線通信部12の増幅器121で増幅され、アップリンク無線中継切替部128を通過した後、周波数変換器132に出力される。周波数変換器132で第2周波数F2A’,F2B’から第1周波数F1A’,F1B’に変換された受信信号SR1A’,SR1B’は、第1無線通信部11の帯域フィルタ116を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器117で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、送信信号ST1A’,ST1B’として、第1アンテナ101を介して固定基地局30A,30Bに向けて送信される。

0052

図7は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第2無線中継局(子機)20の一構成例を示すブロック図である。本構成例は、図5の第1無線中継局(親機)10と組み合わせて用いられ、親機側の第1アンテナ201及び移動局側の第2アンテナ202それぞれに無指向性アンテナを用いた例である。なお、図7において、図5と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0053

また、図8(a)〜(d)は、図7の無線中継システムにおけるダウンリンク及びアップリンクの信号の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図である。
図8(a)は図7の第2無線中継局(子機)20のダウンリンク信号処理経路における第1アンテナ201で受信された各通信オペレータA,Bの第2周波数F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bの周波数特性を示す図である。
図8(b)は図7の第2無線中継局(子機)20のダウンリンク信号処理経路における周波数変換後の第1周波数F1A,F1Bの送信信号ST1A,ST1Bの周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図である。
図8(c)は図7の第2無線中継局(子機)20のアップリンク信号処理経路における第2アンテナ202で受信された各通信オペレータA,Bの第2周波数F1A',F1B'の受信信号SR1A',SR1B'の周波数特性を示す図である。
図8(d)は図7の第2無線中継局(子機)20のアップリンク信号処理経路における周波数変換後の第2周波数F2A’,F2B’の送信信号ST2A’,ST2B’の周波数特性及び帯域フィルタの特性BPFを示す図である。

0054

図7において、第1無線通信部21は、DUP210と、親機側のダウンリンク受信信号処理部と、親機側のアップリンク送信信号処理部とを備える。DUP210は、第1アンテナ201で受信された受信信号のダウンリンク経路と第1アンテナ201へ向かう送信信号のアップリンク経路との経路分離を行う。
親機側のダウンリンク受信信号処理部は、受信用の増幅器211とダウンリンク無線中継切替部218とを備える。ダウンリンク無線中継切替部218は、受信信号分配部212と、通信オペレータA用のON/OFF切替部213A及び帯域フィルタ214Aと、通信オペレータB用のON/OFF切替部213B及び帯域フィルタ214Bと、受信信号加算部215とを備える。
また、親機側のアップリンク送信信号処理部は、通信オペレータA,B用の帯域フィルタ216及び自動ゲイン制御(AGC)機能付きの共通増幅器(例えば、線形増幅器)217を備える。

0055

ON/OFF切替部213A,213Bは、例えばスイッチ又は減衰器(ATT)で構成してもよい。

0056

帯域フィルタ214Aは、図8(a)に示す通信オペレータA,Bのダウンリンクの受信信号SR2A,SR2Bのうち、通信オペレータAに対応する第2周波数F2Aの受信信号SR2Aを選択的に通過させる帯域通過フィルタであり、帯域フィルタ214Bは、通信オペレータBに対応する第2周波数F2Bの受信信号SR2Bを選択的に通過させる帯域通過フィルタである。

0057

また、帯域フィルタ216は、図8(d)に示す通信オペレータA,Bの周波数変換後の第2周波数F2A’,F2B’の両方のアップリンクの送信信号ST2A’,ST2B’を通過させる帯域通過フィルタである。

0058

なお、親機10から第1アンテナ201を介して受信する受信信号のレベルが十分に大きい場合は、受信用の増幅器211は設けなくてもよい。また、ダウンリンクの無線中継のON/OFF切り替え制御を行わない場合、そのダウンリンク無線中継切替部218を構成する受信信号分配部212、ON/OFF切替部213A,213B、帯域フィルタ214A,214B及び受信信号加算部215は設けなくてもよい。

0059

また、図7において、周波数変換部23は、ダウンリンク用の周波数変換器231とアップリンク用の周波数変換器232とを備える。周波数変換器231は、ダウンリンク信号処理経路において受信信号SR2A,SR2Bの第2周波数F2A,F2Bを移動局対応の第1周波数F1A,F1Bに変換する。一方、周波数変換器232は、アップリンク信号処理経路において移動局対応の送信信号ST1A’,ST1B’の第1周波数F1A’,F1B’を親機−子機中継用の中間周波数である第2周波数F2A’,F2B’に変換する。

0060

また、図7において、第2無線通信部22は、DUP220と、移動局側のダウンリンク受信信号処理部と、移動局側のアップリンク送信信号処理部とを備える。DUP220は、第2アンテナ202で受信された受信信号のアップリンク経路と第2アンテナ202で送信される送信信号のダウンリンク経路との経路分離を行う。
移動局側のダウンリンク受信信号処理部は、通信オペレータA,B用の帯域フィルタ226及び自動ゲイン制御(AGC)機能付きの共通増幅器(例えば、線形増幅器)227を備える。
また、移動局側のアップリンク送信信号処理部は、受信用の増幅器221とアップリンク無線中継切替部228とを備える。アップリンク無線中継切替部228は、受信信号分配部222と、通信オペレータA用のON/OFF切替部223A及び帯域フィルタ224Aと、通信オペレータB用のON/OFF切替部223B及び帯域フィルタ224Bと、受信信号合成部225とを備える。

0061

ON/OFF切替部223A,223Bは、例えばスイッチ又は減衰器(ATT)で構成してもよい。

0062

帯域フィルタ224Aは、図8(c)に示す通信オペレータA,Bのアップリンクの受信信号SR1A’,SR1B’のうち、通信オペレータAに対応する第1周波数F1A’の受信信号SR1A’を選択的に通過させる帯域通過フィルタであり、帯域フィルタ224Bは、通信オペレータBに対応する第1周波数F1B’の受信信号SR1Bを選択的に通過させる帯域通過フィルタである。

0063

また、帯域フィルタ226は、図8(b)に示すように通信オペレータA,Bの周波数変換後の第1周波数F1A,F1Bの両方のダウンリンクの送信信号ST1A,ST1Bを通過させる帯域通過フィルタである。

0064

なお、移動局40A,40Bから第2アンテナ202を介して受信した受信信号のレベルが十分に大きい場合は、受信用の増幅器221を設けなくてもよい。また、アップリンクの無線中継のON/OFF切り替え制御を行わない場合、アップリンク無線中継切替部228を構成する受信信号分配部222、ON/OFF切替部223A,223B、帯域フィルタ224A,224B及び受信信号合成部225は設けなくてもよい。

0065

図7の構成例の第2無線中継局(子機)20において、固定基地局30A,30Bから移動局40A,40Bへのダウンリンクの無線通信を中継する場合、第1アンテナ201を介して親機10から受信された第2周波数F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bは、第1無線通信部21の増幅器211で増幅され、ダウンリンク無線中継切替部218を通過した後、周波数変換器231に出力される。周波数変換器231で第2周波数F2A,F2Bから第1周波数F1A,F1Bに変換された受信信号SR1A,SR1Bは、第2無線通信部22の帯域フィルタ226を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器227で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、ダウンリンクの送信信号ST1A,ST1Bとして、第2アンテナ202を介して移動局40A,40Bに向けて送信される。

0066

一方、図7の構成例の第2無線中継局(子機)20において、移動局40A,40Bから固定基地局30A,30Bへのアップリンクの無線通信を中継する場合、第2アンテナ202を介して移動局40A,40Bから受信された第1周波数F1A’,F1B’の受信信号SR1A’,SR1B’は、第2無線通信部22の増幅器221で増幅され、アップリンク無線中継切替部228を通過した後、周波数変換器232に出力される。周波数変換器232で第1周波数F1A’,F1B’から第2周波数F2A’,F2B’に変換された受信信号SR2A’,SR2B’は、第1無線通信部21の帯域フィルタ216を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器217で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、アップリンク中継用の送信信号ST2A’,ST2B’として、第1アンテナ201を介して親機10に向けて送信される。

0067

図9は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)10の他の構成例を示すブロック図である。本構成例は、固定基地局側の第1アンテナとして複数の指向性アンテナ101A,101Bを用いた例である。図9において、前述の図5と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、本構成例の第1無線中継局(親機)10と組み合わせる第2無線中継局(子機)20については、前述の図7に例示したものを用いることができるため、その説明を省略する。

0068

図9において、固定基地局側の第1アンテナは、複数の通信オペレータの固定基地局30A,30Bそれぞれに向いた指向性を有する複数の指向性アンテナ101A,101Bで構成されている。指向性アンテナ101A,101Bはそれぞれ、第1無線中継局(親機)10が目的地に移動した後、複数の通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bそれぞれを追尾するように指向性の向きを調整できるように構成されている。なお、指向性アンテナ101A,101Bは、第1無線中継局(親機)10及び指向性アンテナ101A,101Bを搭載した自動車50の位置情報及び姿勢情報などに基づいて、複数の通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bそれぞれを追尾するよう指向性の向きを自動制御可能に構成してもよい。

0069

第1無線通信部11は、複数の指向性アンテナ101A,101Bそれぞれに対応するように、複数のDUP110A,110Bと、複数の通信オペレータA,Bごとに自動ゲイン制御(AGC)機能を有する複数の電力調整部とを備えている。複数の電力調整部はそれぞれ、例えば、帯域フィルタ(BPF)1111A,1111Bと自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器1112A,1112Bとを備える。帯域フィルタ(BPF)1111A,1111Bはそれぞれ、通信オペレータA,Bの無線中継周波数F1A’,F1B’を選択的に通過させる。増幅器1112A,1112Bはそれぞれ、帯域フィルタ(BPF)1111A,1111Bを通過した通信オペレータA,Bの無線中継周波数F1A’,F1B’の受信信号の電力を所定電力Prにする。

0070

受信信号分配部119で分配され各電力調整部で調整された所定の同一電力Prのアップリンクの受信信号SR1A’,SR1B’はそれぞれ、送信信号ST1A’,ST1B’として、DUP110A,110B及び第1アンテナ101A,101Bを介して携帯基地局30A,30Bに向けて送信される。

0071

通信オペレータAの固定基地局30Aから送信された第1周波数F1Aのダウンリンクの無線信号は、その固定基地局30Aの方向に向いた指向性アンテナ101Aで受信され、DUP110Aを介してダウンリンク無線中継切替部118に入力される。一方、通信オペレータBの固定基地局30Bから送信された第1周波数F1Bのダウンリンクの無線信号は、その固定基地局30Bの方向に向いた指向性アンテナ101Bで受信され、DUP110Bを介して、ダウンリンク無線中継切替部118に入力される。

0072

図10は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した第1無線中継局(親機)10の更に他の構成例を示すブロック図である。本構成例は、図9の構成例と同様に、固定基地局側の第1アンテナとして複数の指向性アンテナ101A,101Bを用いた例である。図10において、前述の図5及び図9と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、本構成例の第1無線中継局(親機)10と組み合わせる第2無線中継局(子機)20については、前述の図7に例示したものを用いることができるため、その説明を省略する。

0073

図10において、第1無線通信部11は、複数の指向性アンテナ101A,101Bそれぞれに対応するように、複数のDUP110A,110Bと、複数の通信オペレータA,Bごとに自動ゲイン制御(AGC)機能を有する複数の電力調整部と、複数の周波数変換器132A,132Bとを備えている。

0074

第2無線通信部12から出力された各通信オペレータA,Bの無線中継周波数F2A’,F2B’のアップリンクの受信信号はそれぞれ、周波数変換器132A,132Bで第1周波数F1A’,F1B’に周波数変換された後、電力調整部に入力される。各電力調整部で調整された所定の同一電力Prのアップリンクの受信信号SR1A’,SR1B’はそれぞれ、送信信号ST1A’,ST1B’として、DUP110A,110B及び第1アンテナ101A,101Bを介して携帯基地局30A,30Bに向けて送信される。

0075

図11は、図5の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路における遠隔制御系の一例を示すブロック図である。図12(a)〜(d)はそれぞれ、図11の第1無線中継局(親機)の遠隔制御における周波数変換前のダウンリンクの受信信号SR1A,SR1Bの出力パターンの説明図である。図12(e)〜(h)はそれぞれ、図11の第1無線中継局(親機)の遠隔制御における周波数変換前のアップリンクの受信信号SR1A’,SR1B’の出力パターンの説明図である。なお、図11において、前述の図5と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0076

図11において、第1無線中継局(親機)10は、通信オペレータA,Bごとに、制御用通信端末としてのユーザ端末(移動局)15A,15Bを備え、また、制御部14は、通信オペレータA,Bそれぞれに対応した遠隔制御部141A,141Bを有する。

0077

遠隔制御部141Aは、ユーザ端末(移動局)15A及び固定基地局30Aを介して、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aからの制御情報Aを受信したり遠隔制御装置81Aに情報を送信したりすることができる。
例えば、遠隔制御部141Aは、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aから受信した制御情報Aに基づいて、ダウンリンク信号処理経路のON/OFF切替部113Aを制御し、第1無線通信部11から周波数変換部13へ出力される通信オペレータAの第1周波数F1Aのダウンリンク受信信号SR1Aの出力を、図12(a)〜(d)に示すようにON/OFFすることができる。
また例えば、遠隔制御部141Aは、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aから受信した制御情報Aに基づいて、アップリンク信号処理経路のON/OFF切替部123Aを制御し、第2無線通信部12から周波数変換部13へ出力される通信オペレータAの第2周波数F2A’のアップリンク受信信号SR2A’の出力を、図12(e)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0078

また、遠隔制御部141Bは、ユーザ端末(移動局)15B及び固定基地局30Bを介して、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bからの制御情報Bを受信したり遠隔制御装置81Bに情報を送信したりすることができる。
例えば、遠隔制御部141Bは、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bから受信した制御情報Bに基づいて、ダウンリンク信号処理経路のON/OFF切替部113Bを制御し、第1無線通信部11から周波数変換部13へ出力される通信オペレータBの第1周波数F1Bのダウンリンク受信信号SR1Bの出力を、図12(a)〜(d)に示すようにON/OFFすることができる。
また例えば、遠隔制御部141Bは、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bから受信した制御情報Bに基づいて、アップリンク信号処理経路のON/OFF切替部123Bを制御し、第2無線通信部12から周波数変換部13へ出力される通信オペレータBの第2周波数F2B’のアップリンク受信信号SR2B’の出力を、図12(e)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0079

図13は、図5の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路における遠隔制御系の他の例を示すブロック図である。なお、図13において、前述の図5及び図11と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0080

図13の例では、複数の通信オペレータA,Bに共通の制御用通信端末として、通信オペレータBに対応したユーザ端末(移動局)15Bを備えている。また、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aは、通信オペレータBの移動通信網80Bを介して、第1無線中継局(親機)10に設けたユーザ端末(移動局)15Bと通信することができる。

0081

遠隔制御部141Bは、ユーザ端末(移動局)15B及び固定基地局30Bを介して、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bからの制御情報Bを受信したり遠隔制御装置81Bに情報を送信したりすることができる。
例えば、遠隔制御部141Bは、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bから受信した制御情報Bに基づいて、ダウンリンク信号処理経路のON/OFF切替部113Bを制御し、第1無線通信部11から周波数変換部13へ出力される第1周波数F1Bのダウンリンク受信信号SR1Bの出力を、前述の図12(a)〜(d)に示すようにON/OFFすることができる。
また例えば、遠隔制御部141Bは、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bから受信した制御情報Bに基づいて、アップリンク信号処理経路のON/OFF切替部123Bを制御し、第2無線通信部12から周波数変換部13へ出力される第2周波数F2B’のアップリンク受信信号SR2B’の出力を、前述の図12(e)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0082

一方、遠隔制御部141Aは、通信オペレータAのユーザ端末(移動局)15A及び固定基地局30Aではなく、通信オペレータBのユーザ端末(移動局)15B、固定基地局30B及び移動通信網80Bを介して、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aからの制御情報Aを受信したり遠隔制御装置81Aに情報を送信したりすることができる。
例えば、遠隔制御部141Aは、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aから受信した制御情報Aに基づいて、ダウンリンク信号処理経路のON/OFF切替部113Aを制御し、第1無線通信部11から周波数変換部13へ出力される通信オペレータAの第1周波数F1Aの受信信号SR1Aの出力を、前述の図12(a)〜(d)に示すようにON/OFFすることができる。
また例えば、遠隔制御部141Aは、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aから受信した制御情報Aに基づいて、アップリンク信号処理経路のON/OFF切替部123Aを制御し、第2無線通信部12から周波数変換部13へ出力される通信オペレータAの第2周波数F2A’の受信信号SR2A’の出力を、前述の図12(e)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0083

なお、図13において、通信オペレータAのユーザ端末(移動局)15Bの代わりに、通信オペレータAに対応したユーザ端末(移動局)15Aを備えてもよい。

0084

次に、複数の通信オペレータ間で無線信号の伝搬路伝搬損失)が異なっても中継先での各通信オペレータの無線中継エリア(例えば、子機20のセル200A,200B)を均一にすることができる無線中継システムの実施形態について説明する。

0085

図14は、比較例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を示す概略構成図である。
図15(a)は図14の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第1周波数F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bの周波数特性を示す図であり、図15(b)は同ダウンリンク信号処理経路における周波数変換後の第2周波数F2A,F2Bの送信信号ST2A,ST2Bの周波数特性及び帯域フィルタの特性を示す図である。
また、図15(c)は図14の第2無線中継局(子機)20のアップリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第1周波数F1A’,F1B’の受信信号SR1A’,SR1B’の周波数特性を示す図であり、図15(d)は同アップリンク信号処理経路における周波数変換後の第2周波数F2A’,F2B’の送信信号ST2A’,ST2B’の周波数特性及び帯域フィルタの特性を示す図である。
また、図16(a)は図14の第2無線中継局(子機)20のダウンリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第2周波数F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bの周波数特性を示す図であり、図16(b)は同ダウンリンク信号処理経路における周波数変換後の第1周波数F1A,F1Bの送信信号ST1A,ST1Bの周波数特性及び帯域フィルタの特性を示す図である。
また、図16(c)は図14の第1無線中継局(親機)10のアップリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第2周波数F2A’,F2B’の受信信号SR2A’,SR2B’の周波数特性を示す図であり、図16(d)は同アップリンク信号処理経路における周波数変換後の第1周波数F1A’,F1B’の送信信号ST1A’,ST1B’の周波数特性及び帯域フィルタの特性を示す図である。

0086

図14の通信システムのダウンリンクの通信において、通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bと親機10との間の伝搬路(伝搬損失)がそれぞれ異なることから、親機10で受信する各通信オペレータA,Bが利用する第1周波数(無線中継周波数)F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bの電力が異なることがある(図15(a)参照)。そのため、親機10内の共通増幅器で線形増幅する周波数変換後の第2周波数(中間周波数)F2A,F2Bの送信電力が異なる(図15(b)参照)。その結果、図14に示すように各通信オペレータA,Bの第1周波数(無線中継周波数)F1A,F1Bでサイズが互いに異なる無線中継エリア(セル)200A,200Bとなるおそれがある。

0087

更に、ダウンリンクの親機10と子機20との間においても、複数の通信オペレータA,Bで使用する第2周波数(無線中継周波数)F2A,F2Bが互いに異なることによる選択性フェージング等により、親機10と子機20との間の伝搬路(伝搬損失)が互いに異なり、子機20で受信する各第2周波数(中間周波数)F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bの電力が異なることがある(図16(a)参照)。そのため、子機20内の共通増幅器で線形増幅する周波数変換後の第1周波数(無線中継周波数)F1A,F1Bの送信信号ST1A,ST1Bの電力が互いに異なる(図16(b)参照)。その結果、図14に示すように各通信オペレータA,Bの第1周波数(無線中継周波数)F1A,F1Bでサイズが互いに異なる無線中継エリア(セル)200A,200Bとなるおそれがある。

0088

また、図14の通信システムのアップリンクの通信において、通信オペレータA,Bの移動局40A,40Bと子機20との間の伝搬路(伝搬損失)がそれぞれ異なることから、子機20で受信する各通信オペレータA,Bが利用する第1周波数(無線中継周波数)F1A’,F1B’の受信信号SR1A’,SR1B’の電力が異なることがある(図15(c)参照)。そのため、子機20内の共通増幅器で線形増幅する周波数変換後の第2周波数(中間周波数)F2A’,F2B’の送信電力が異なる(図15(d)参照)。その結果、各通信オペレータA,Bの第1周波数(無線中継周波数)F1A’,F1B’間で、アップリンクにおいて親機10が各通信オペレータA,Bの携帯基地局30A,30Bと通信可能な無線中継エリアが互いに異なるおそれがある。

0089

更に、アップリンクの親機10と子機20との間においても、複数の通信オペレータA,Bで使用する第2周波数(無線中継周波数)F2A’,F2B’が互いに異なることによる選択性フェージング等により、親機10と子機20との間の伝搬路(伝搬損失)が互いに異なり、親機10で受信する各第2周波数(中間周波数)F2A’,F2B’の受信信号SR2A’,SR2B’の電力が異なることがある(図16(c)参照)。そのため、親機10内の共通増幅器で線形増幅する周波数変換後の第1周波数(無線中継周波数)F1A’,F1B’の送信信号ST1A’,ST1B’の電力が互いに異なる(図16(d)参照)。その結果、各通信オペレータA,Bの第1周波数(無線中継周波数)F1A’,F1B’間で、アップリンクにおいて親機10が各通信オペレータA,Bの携帯基地局30A,30Bと通信可能な無線中継エリアが互いに異なるおそれがある。

0090

本実施形態の無線中継システムでは、上記複数の通信オペレータA,Bにおける伝搬路(伝搬損失)の違いを考慮し、以下の構成例に示すように親機10及び子機20の少なくとも一方の送信電力を調整してもよい。この送信電力の調整により、固定基地局30A,30Bと親機10との間や親機10と子機20との間のダウンリンク及びアップリンクの伝搬路(伝搬損失)が通信オペレータA,B間で異なる場合でも、子機20が移動局40A,40Bと通信可能な無線中継エリア(セル)200A,200Bのサイズを互いに同じにすることができるとともに、親機10が携帯基地局30A,30Bと通信可能な無線中継エリアを互いに同じにすることができる。

0091

図17は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した上記ダウンリンク及びアップリンクの送信電力調整を行う第1無線中継局(親機)10の更に他の構成例を示すブロック図である。なお、図17において、前述の図5と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0092

図18(a)は図17の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第1周波数F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bの周波数特性を示す図である。図18(b)は図17のダウンリンク信号処理経路における周波数変換及び電力調整を行った後の第2周波数F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bの周波数特性を示す図である。図18(c)は図17のダウンリンク信号処理経路における第2アンテナ102から送信される送信信号ST2A,ST2Bの周波数特性を示す図である。

0093

また、図18(d)は図17の第1無線中継局(親機)10のアップリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第2周波数F2A’,F2B’の受信信号SR2A’,SR2B’の周波数特性を示す図である。図18(e)は図17のアップリンク信号処理経路における周波数変換及び電力調整を行った後の第1周波数F1A’,F1B’の受信信号SR1A’,SR1B’の周波数特性を示す図である。図18(f)は図17のアップリンク信号処理経路における第1アンテナ101から送信される送信信号ST1A’,ST1B’の周波数特性を示す図である。

0094

図17の第1無線中継局(親機)10の第1無線通信部11では、前述のダウンリンク無線中継切替部118がなく、第1アンテナ101で受信した第1周波数F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bが周波数変換器131に直接入力される。図18(a)に示すように受信信号SR1A,SR1Bの電力は通信オペレータA,B間で異なるため、周波数変換器131で第2周波数F2A,F2Bに変換された受信信号SR2A,SR2Bの電力も通信オペレータA,B間で異なる。この受信信号SR2A,SR2Bの電力が図18(b)に示す所定の同一電力Prになるように、第2無線通信部12は、通信オペレータA,Bごとに自動ゲイン制御(AGC)機能を有する複数の電力調整部1210A,1210Bを備える。複数の電力調整部1210A,1210Bはそれぞれ、例えば、図18(b)に示すように通信オペレータA,Bの無線中継周波数F1A,F1Bを選択的に通過させる帯域フィルタ(BPF)1211A,1211Bと、各帯域フィルタ(BPF)1211A,1211Bを通過した通信オペレータA,Bの無線中継周波数F1A,F1Bの受信信号の電力を所定電力Prにする自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器1212A,1212Bとを備える。各電力調整部1210A,1210Bで調整された所定の同一電力Prの受信信号SR2A,SR2Bは、帯域フィルタ126を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器127で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、図18(c)に示す送信信号ST2A,ST2Bとして、第2アンテナ102を介して子機20に向けて送信される。なお、電力調整部1210A,1210Bで所定電力に調整されるため、共通増幅器127は、自動ゲイン制御(AGC)機能を有しなくてもよい。

0095

また、図17の第1無線中継局(親機)10の第2無線通信部12では、前述のアップリンク無線中継切替部128がなく、第2アンテナ102で受信した第2周波数F2A’,F2B’の受信信号SR2A’,SR2B’が周波数変換器132に直接入力される。図18(d)に示すように受信信号SR2A’,SR2B’の電力は通信オペレータA,B間で異なるため、周波数変換器132で第1周波数F1A’,F1B’に変換された受信信号SR1A’,SR1B’の電力も通信オペレータA,B間で異なる。この受信信号SR1A’,SR1B’の電力が図18(e)に示す所定の同一電力Prになるように、第1無線通信部11は、通信オペレータA,Bごとに自動ゲイン制御(AGC)機能を有する複数の電力調整部1110A,1110Bを備える。複数の電力調整部1110A,1110Bはそれぞれ、例えば、図18(e)に示すように通信オペレータA,Bの無線中継周波数F1A’,F1B’を選択的に通過させる帯域フィルタ(BPF)1111A,1111Bと、各帯域フィルタ(BPF)1111A,1111Bを通過した通信オペレータA,Bの無線中継周波数F1A’,F1B’の受信信号の電力を所定電力Prにする自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器1112A,1112Bとを備える。各電力調整部1110A,1110Bで調整された所定の同一電力Prの受信信号SR1A’,SR1B’は、帯域フィルタ116を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器117で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、図18(f)に示す送信信号ST1A’,ST1B’として、第1アンテナ101を介して携帯基地局30A,30Bに向けて送信される。なお、電力調整部1110A,1110Bで所定電力に調整されるため、共通増幅器117は、自動ゲイン制御(AGC)機能を有しなくてもよい。

0096

図19は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した上記ダウンリンク及びアップリンクの送信電力調整を行う第2無線中継局(子機)20の更に他の構成例を示すブロック図である。なお、図19において、前述の図7と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0097

図20(a)は図19の第2無線中継局(子機)20のダウンリンク信号処理経路におけるアンテナで受信された第2周波数F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bの周波数特性を示す図である。図20(b)は図19のダウンリンク信号処理経路における周波数変換及び電力調整を行った後の第1周波数F1A,F1Bの受信信号SR1A,SR1Bの周波数特性を示す図である。図20(c)は図19のダウンリンク信号処理経路における第2アンテナ202から送信される送信信号ST1A,ST1Bの周波数特性を示す図である。

0098

また、図20(d)は図19の第2無線中継局(子機)20のアップリンク信号処理経路におけるアンテナ202で受信された第1周波数F1A’,F1B’の受信信号SR1A’,SR1B’の周波数特性を示す図である。図20(e)は図19のアップリンク信号処理経路における周波数変換及び電力調整を行った後の第2周波数F2A’,F2B’の受信信号SR2A’,SR2B’の周波数特性を示す図である。図20(f)は図19のアップリンク信号処理経路における第1アンテナ201から送信される送信信号ST2A’,ST2B’の周波数特性を示す図である。

0099

図19の第2無線中継局(子機)20の第1無線通信部21では、前述のダウンリンク無線中継切替部218がなく、第1アンテナ201で受信した第2周波数F2A,F2Bの受信信号SR2A,SR2Bが周波数変換器231に直接入力される。図20(a)に示すように受信信号SR2A,SR2Bの電力は通信オペレータA,B間で異なるため、周波数変換器231で第1周波数F1A,F1Bに変換された受信信号SR1A,SR1Bの電力も通信オペレータA,B間で異なる。この受信信号SR1A,SR1Bの電力が図20(b)に示す所定の同一電力Prになるように、第2無線通信部22は、通信オペレータA,Bごとに自動ゲイン制御(AGC)機能を有する複数の電力調整部2210A,2210Bを備える。複数の電力調整部2210A,2210Bはそれぞれ、例えば、図20(b)に示すように通信オペレータA,Bの第1周波数F1A,F1Bを選択的に通過させる帯域フィルタ(BPF)2211A,2211Bと、各帯域フィルタ(BPF)2211A,2211Bを通過した通信オペレータA,Bの第1周波数F1A,F1Bの受信信号の電力を所定電力Prにする自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器2212A,2212とを備える。各電力調整部2210A,2210Bで調整された所定の同一電力Prの受信信号SR1A,SR1Bは、帯域フィルタ226を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器227で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、図20(c)に示す送信信号ST1A,ST1Bとして、第2アンテナ202を介して移動局40A,40Bに向けて送信される。なお、電力調整部2210A,2210Bで所定電力に調整されるため、共通増幅器227は、自動ゲイン制御(AGC)機能を有しなくてもよい。

0100

図19の第2無線中継局(子機)20の第2無線通信部22では、前述のアップリンク無線中継切替部228がなく、第2アンテナ202で受信した第1周波数F1A’,F1B’の受信信号SR1A’,SR1B’が周波数変換器232に直接入力される。図20(d)に示すように受信信号SR1A’,SR1B’の電力は通信オペレータA,B間で異なるため、周波数変換器232で第2周波数F2A,F2Bに変換された受信信号SR2A’,SR2B’の電力も通信オペレータA,B間で異なる。この受信信号SR2A’,SR2B’の電力が図20(e)に示す所定の同一電力Prになるように、第1無線通信部21は、通信オペレータA,Bごとに自動ゲイン制御(AGC)機能を有する複数の電力調整部2110A,2110Bを備える。複数の電力調整部2110A,2110Bはそれぞれ、例えば、図20(e)に示すように通信オペレータA,Bの第2周波数F2A’,F2B’を選択的に通過させる帯域フィルタ(BPF)2111A,2111Bと、各帯域フィルタ(BPF)2111A,2111Bを通過した通信オペレータA,Bの第2周波数F2A’,F2B’の受信信号の電力を所定電力Prにする自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器2112A,2112Bとを備える。各電力調整部2110A,2110Bで調整された所定の同一電力Prの受信信号SR2A’,SR2B’は、帯域フィルタ216を通過して不要な信号が除去され、共通増幅器217で所定の電力(信号レベル)まで線形増幅された後、図20(f)に示す送信信号ST2A’,ST2B’として、第1アンテナ201を介して携帯基地局30A,30Bに向けて送信される。なお、電力調整部2110A,2110Bで所定電力に調整されるため、共通増幅器217は、自動ゲイン制御(AGC)機能を有しなくてもよい。

0101

図21は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した上記ダウンリンク及びアップリンクの送信電力調整を行う第1無線中継局(親機)10の更に他の構成例を示すブロック図である。本構成例は、固定基地局側の第1アンテナとして複数の指向性アンテナ101A,101Bを用いた例である。図21において、前述の図5図9及び図17と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、本構成例の第1無線中継局(親機)10と組み合わせる第2無線中継局(子機)20については、前述の図19に例示したものを用いることができるため、その説明を省略する。

0102

図21において、複数の通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bそれぞれに向いた指向性を有する複数の指向性アンテナ101A,101Bで受信されたダウンリンクの受信信号SR1A,SR1Bは、受信信号合成部115で合成された後、周波数変換器131に入力される。

0103

図22は、実施形態に係る無線中継システムのダウンリンク及びアップリンクの双方向無線中継に対応した上記ダウンリンク及びアップリンクの送信電力調整を行う第1無線中継局(親機)10の更に他の構成例を示すブロック図である。本構成例は、固定基地局側の第1アンテナとして複数の指向性アンテナ101A,101Bを用いた例である。図22において、前述の図5図9図10及び図17と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、本構成例の第1無線中継局(親機)10と組み合わせる第2無線中継局(子機)20については、前述の図19に例示したものを用いることができるため、その説明を省略する。

0104

図22において、複数の通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bそれぞれに向いた指向性を有する複数の指向性アンテナ101A,101Bで受信されたダウンリンクの受信信号SR1A,SR1Bは、受信信号合成部115で合成された後、周波数変換器131に入力される。

0105

図23は、上記ダウンリンク及びアップリンクの送信電力調整を行う図17の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路における遠隔制御系の一例を示すブロック図である。なお、図23において、前述の図11及び図17と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0106

図23において、遠隔制御部141Aは、例えば、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aから受信した制御情報Aに基づいて、ダウンリンク信号処理経路の電力調整部1210A及びアップリンク信号処理経路の電力調整部1110Aを制御し、電力調整部1210A及び電力調整部1110Aそれぞれから出力される通信オペレータAの第2周波数F2Aのダウンリンク送信信号ST2Aの出力及び第1周波数F1A’のアップリンク送信信号ST1A’の出力を、前述の図12(a)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0107

また、遠隔制御部141Bは、例えば、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bから受信した制御情報Bに基づいて、ダウンリンク信号処理経路の電力調整部1210B及びアップリンク信号処理経路の電力調整部1110Bを制御し、電力調整部1210B及び電力調整部1110Bそれぞれから出力される通信オペレータBの第2周波数F2Aのダウンリンク送信信号ST2Aの出力及び第1周波数F1B’のアップリンク送信信号ST1B’の出力を、前述の図12(a)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0108

図24は、上記ダウンリンクの送信電力調整を行う図17の第1無線中継局(親機)10のダウンリンク信号処理経路における遠隔制御系の他の例を示すブロック図である。なお、図24において、前述の図11図12図17及び図23と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

0109

図24において、遠隔制御部141Bは、例えば、通信オペレータBの遠隔制御装置81Bから受信した制御情報Bに基づいて、ダウンリンク信号処理経路の電力調整部1210B及びアップリンク信号処理経路の電力調整部1110Bを制御し、電力調整部1210B及び電力調整部1110Bそれぞれからへ出力される通信オペレータBの第2周波数F2Bのダウンリンク送信信号ST2Bの出力及び第1周波数F1B’のアップリンク送信信号ST1B’の出力を、前述の図12(a)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0110

一方、遠隔制御部141Aは、例えば、通信オペレータAのユーザ端末(移動局)15A及び固定基地局30Aではなく、通信オペレータBのユーザ端末(移動局)15B、固定基地局30B及び移動通信網80Bを介して、通信オペレータAの遠隔制御装置81Aから制御情報Aを受信する。この制御情報Aに基づいて、ダウンリンク信号処理経路の電力調整部1210A及びアップリンク信号処理経路の電力調整部1110Aを制御し、電力調整部1210A及び電力調整部1110Aそれぞれから出力される通信オペレータAの第2周波数F2Aのダウンリンク送信信号ST2Aの出力及び第1周波数F1A’のアップリンク送信信号ST1A’の出力を、前述の図12(a)〜(h)に示すようにON/OFFすることができる。

0111

以上示したように、上記構成の無線中継システムにおいて、親機10は、対携帯基地局(固定基地局30A,30B)向けの第1アンテナ101により、複数の通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局)30A,30Bそれぞれが送信する第1周波数F1A,F1Bの無線信号を受信し、周波数変換部(周波数変換器)13で第2周波数F2A,F2Bに変換し、対無線中継局向けの第2アンテナ102で子機20に向けて送信する。子機20は対親機向けの第1アンテナ201で親機10から第2周波数F2A,F2Bで送信された電波を受信し、周波数変換部(周波数変換器)23で第1周波数F1A,F1Bに周波数変換し、対移動局(ユーザ端末)向けの第2アンテナ202で送信する。

0112

また、子機20は、対移動局向けの第2アンテナ202により、複数の通信オペレータA,Bに対応する移動局40A,40Bそれぞれが送信する第1周波数F1A’,F1B’の無線信号を受信し、周波数変換部(周波数変換器)23で第2周波数F2A’,F2B’に変換し、無線中継局向けの第1アンテナ201で親機10に向けて送信する。親機10は対無線中継局向けの第2アンテナ102で子機20から第2周波数F2A’,F2B’で送信された電波を受信し、周波数変換部(周波数変換器)13で第1周波数F1A’,F1B’に周波数変換し、対携帯基地局(固定基地局30A,30B)向けの第1アンテナ101で送信する。

0113

上記周波数変換を行うことにより、子機20のアンテナ201,202間の同一周波数の回り込み干渉がなくなることから、子機20の送信電力を最大送信電力で送信できる。

0114

また、無線中継システムで用いる第1周波数F1A/F1A',F1B/F1B'は、一般に携帯基地局(固定基地局30A,30B)が使用している周波数と同じ周波数を用いる。

0115

また、親機10は各通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局30A,30B)と“無線接続”されているので、親機10は各通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局30A,30B)のエリア内であれば任意の場所に固定設置することもでき、また、特定の方向に走行させることも可能である。例えば子機20の方向に向かって走行させ、子機20のエリアを携帯基地局(固定基地局30A,30B)の圏外エリアまで拡張することができる。

0116

以上、本実施形態によれば、第1無線中継局10を自動車に搭載して目標位置に移動した後、基地局を搭載した場合のようなコアネットワークへの接続作業や基地局のセットアップ作業を行う必要がないため、複数の通信オペレータA,Bの固定基地局30A,30Bと移動局(ユーザ装置)40A,40Bとの間の無線通信の中継を速やかに開始することができる。

0117

また、本実施形態によれば、親機10に基地局装置(eNodeB)が不要であり、構成が簡易である。

0118

また、本実施形態によれば、各通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局30A,30B)の無線周波数(F1A/F1A',F1B/F1B')を無線中継システムでも用いるので、新たな周波数を用意する必要がなく、無線中継システムの構成が簡易である。

0119

特に、図5図7図17及び図19の構成例によれば、第1無線中継局(親機)10の対携帯基地局(固定基地局30A,30B)向けの第1アンテナ101として無指向性アンテナを用い、異なる複数の通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局30A,30B)と送受信し、無線中継することが可能である。また、対携帯基地局向けの第1アンテナ101が1本であるため、構成が簡易である。

0120

また特に、図9及び図21の構成例によれば、第1無線中継局(親機)10の対携帯基地局(固定基地局30A,30B)向けの第1アンテナとして複数の指向性アンテナ101A,101Bを用い、通信オペレータA,B毎の携帯基地局(固定基地局30A,30B)と送受信することにより、各通信オペレータA,Bの通信品質の改善が図れる。

0121

また特に、図17図24の構成例によれば、第1無線中継局(親機)10で受信したダウンリンクの無線中継周波数(第1周波数)F1A,F1B毎に、AGC(Auto Gain Control)を適用して、各通信オペレータA,Bに対応する中間周波数(第2周波数)F2A,F2Bの対子機向けの無線信号の出力が同一電力になるように制御する。また、第2無線中継局(子機)20で受信した中間周波数(第2周波数)F2A,F2B毎に、AGCを適用して、各通信オペレータA,Bの無線中継周波数(第1周波数)F1A,F1Bの対移動局向けの出力が同一電力になるように制御する。この第1無線中継局(親機)10及び第2無線中継局(子機)20の電力調整の制御により、ダウンリンクにおける第2無線中継局(子機)20の対移動局向けの無線中継周波数(第1周波数)F1A,F1Bの送信電力が同じとなるため、各通信オペレータA,Bに対応する無線中継周波数(第1周波数)F1A,F1B間で無線中継エリア(子機20のセル200)が同じになる。

0122

同様に、第2無線中継局(子機)20で受信したアップリンクの無線中継周波数(第1周波数)F1A’,F1B’毎に、AGCを適用して、各通信オペレータA,Bに対応する中間周波数(第2周波数)F2A’,F2B’の対親機向けの無線信号の出力が同一電力になるように制御する。また、第1無線中継局(親機)10で受信した中間周波数(第2周波数)F2A’,F2B’毎に、AGCを適用して、各通信オペレータA,Bの無線中継周波数(第1周波数)F1A’,F1B’の対携帯基地局(固定基地局30A,30B)向けの出力が同一電力になるように制御する。この第1無線中継局(親機)10及び第2無線中継局(子機)20の電力調整の制御により、アップリンクにおける第1無線中継局(親機)10の対携帯基地局(固定基地局30A,30B)向けの無線中継周波数(第1周波数)F1A’,F1B’の送信電力が同じとなるため、各通信オペレータA,Bに対応する無線中継周波数(第1周波数)F1A’,F1B’間で無線中継エリア(各通信オペレータA,Bの携帯基地局と通信可能なエリア)が同じになる。

0123

また、本実施形態によれば、各通信オペレータA,Bの携帯基地局エリア(固定基地局30A,30Bのセル300A,300B)と無線中継エリア(子機20のセル200)との間に一部重なりがあっても、携帯基地局(固定基地局30A,30B)と無線中継システムが同一信号を送信しているため、その重なりエリアに位置する移動局(ユーザ端末)40A,40Bには干渉とはならない。むしろ、携帯基地局(固定基地局30A,30B)と無線中継システムの両方から送信された無線信号を加算して受信しているため、通信品質が向上する(図25参照)。

0124

また、本実施形態によれば、自動車50等に搭載した親機10は各通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局30A,30B)のサービスエリア(セル300A,300B)の端部まで移動することができる。例えば、携帯基地局のエリア端(固定基地局30A,30Bのセル端)に親機10を移動させれば、そこから子機20に中継できるため、無線中継システムのサービスエリアをより遠くまで拡張できる(図26(a)及び(b)参照)。

0125

また、本実施形態によれば、親機10を自動車50等に搭載して走行させれば、無線中継システムのサービスエリアを連続的に拡張できる。例えば、各通信オペレータA,Bの携帯基地局(固定基地局30A,30B)のサービスエリア(セル300A,300B)外での遭難者捜索するような場合、エリアを連続的に拡張できるので探索範囲の拡張が短時間に容易に図れる。特に自動車50等の走行速度が速い程、短時間にエリアの拡張が図れる(図27参照)。

0126

また、本実施形態によれば、親機10は、前述のユーザ端末(移動局)15(15A,15B)により、遠隔制御通信のON/OFF又は電源のON/OFFの制御と装置の監視を行う制御部14と、移動通信網80A,80Bの通信オペレータA,Bに設けた遠隔制御装置81A,81B(制御元)の少なくとも一方との間で通信を行うことができる。また、子機20は、前述のユーザ端末(移動局)25(25A,25B)により、遠隔制御通信のON/OFF、電源のON/OFF制御及び無線通信部の増幅器(AMP)の利得制御(最大送信電力制御)を行う制御部24と、移動通信網80A,80Bの通信オペレータA,Bの遠隔制御装置81A,81B(制御元)の少なくとも一方との間で通信を行うことができる。

0127

通信オペレータA,Bは、親機10の通信のON/OFF又は電源のON/OFF制御を遠隔で行うことで、無線中継システムの通信の開始及び終了を独自に遠隔制御することができる。例えば、親機10及び子機20を所定の場所に設置した場合、通信オペレータA,Bに設けた遠隔制御装置81A,81B(制御元)から遠隔で親機10の通信のON/OFFまたは電源のON/OFF制御を行う。これにより、通信オペレータA,Bごとに無線中継システムの通信の開始、停止を遠隔で制御できる。

0128

同様に、親機10の通信ON後に、子機20の電源のON/OFFを遠隔で制御することで、無線中継システムの通信の開始、停止を子機20でも制御することができる。また、子機20の増幅器(AMP)の利得制御(最大送信電力制御)を遠隔で行うこともできる。

0129

また、本実施形態によれば、無線中継システム(親機10、子機20)の設置作業は現地の作業者(装置の運用操作をできない作業者)でも行うことができ、無線中継システムの運用は遠隔で通信オペレータが実施することができる。これにより、通信オペレータの作業者が現地に赴き設置作業をする必要がないため、運用の効率化や運用開始までの時間の大幅な短縮化が期待できる。

0130

また、本実施形態によれば、無線中継の運用は通信オペレータが制御(許可)できるため、勝手に無線中継を実行できないようにすることができる。そのため、予め災害等や捜索などに備えて様々な場所に無線中期局を置くことが可能となる。

0131

また、本実施形態によれば、無線中継システムが他の携帯基地局(固定基地局30C)のサービスエリア(セル300C)に干渉を与えるような場合、子機20の増幅器(AMP)の利得(最大送信電力)を低減制御することで他の携帯基地局(固定基地局30C)のサービスエリア(セル300C)への予干渉を抑圧することができる(図28参照)。

0132

なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線中継局、遠隔制御装置及び基地局における基地局装置の構成要素は、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。

0133

ハードウェア実装については、実体(例えば、無線中継局、基地局装置、無線中継装置、ユーザ装置(移動局、通信端末)、遠隔制御装置、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ICASIC)、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。

0134

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)、FLASH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。

0135

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。

0136

10:第1無線中継局(親機)
101,101A,101B:第1アンテナ
102:第2アンテナ
11:第1無線通信部
111:受信用の増幅器
112:受信信号分配部
113A、113B:ON/OFF切替部
114A,114B:帯域フィルタ
115:受信信号合成部
116,116A,116B:帯域フィルタ
117,117A,117B:共通増幅器
118:ダウンリンク無線中継切替部
119:受信信号分配部
1110A,1110B:電力調整部
1111A,1111B:帯域フィルタ(BPF)
1112A,1112B:自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器
12:第2無線通信部
121:受信用の増幅器
122:受信信号分配部
123A,123B:ON/OFF切替部
124A,124B:帯域フィルタ
125:受信信号合成部
126:帯域フィルタ
127:共通増幅器
128:アップリンク無線中継切替部
1210A,1210B 電力調整部
1211A,1211B 帯域フィルタ(BPF)
1212A,1212B 自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器
13:周波数変換部
131,132:周波数変換器
14:制御部
141A,141B:遠隔制御部
20:第2無線中継局(子機)
200A,200B:無線中継エリア
201:第1アンテナ
202:第2アンテナ
21:第1無線通信部
211:受信用の増幅器
212:受信信号分配部
213A,213B:ON/OFF切替部
214A,214B:帯域フィルタ
215:受信信号加算部
216:帯域フィルタ
217:共通増幅器
218:ダウンリンク無線中継切替部
2110A,2110B:電力調整部
2111A,2111B:帯域フィルタ(BPF)
2112A,2112B:自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器
22:第2無線通信部
221:受信用の増幅器 222:受信信号分配部
223A,223B:ON/OFF切替部
224A,224B:帯域フィルタ
225:受信信号合成部
226:帯域フィルタ
227:共通増幅器
228:アップリンク無線中継切替部
2210A,2210B:電力調整部
2211A,2211B:帯域フィルタ(BPF)
2212A,2212B:自動ゲイン制御(AGC)機能付きの増幅器
23:周波数変換部
231,232:周波数変換器
24:制御部
30A,30B:固定基地局(携帯基地局)
30C:固定基地局(携帯基地局)
31A,31B:アンテナ
40A,40B:移動局(ユーザ装置)
50:自動車
60:気球(係留気球)
70:小型飛行体(ドローン)
80A,80B:移動通信網
81A,81B:遠隔制御装置

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ