JP2013201605A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基地局、移動局の両方において、相互の送信信号をダイバーシティ方式によって受信することが可能な無線通信システムの提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係る無線通信システムは、基地局１２および移動局１５は、相互の送信信号をダイバーシティ方式で受信するダイバーシティ受信手段を備え、中継機１６は、上り線漏洩同軸ケーブル（以下、ＬＣＸ）１１ａを伝播する上り線電気信号を双方向に増幅する第１の双方向増幅器１７ａと、下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する下り線電気信号を双方向に増幅する第２の双方向増幅器１７ｂと、上り線電気信号もしくは前記下り線電気信号が遮断された場合に、遮断された電気信号の経路を、遮断されていない電気信号の経路に接続する切り替え回路１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は無線通信システムに関し、特に、中継機で中継され、線路の両側に敷設された上り線漏洩同軸ケーブルおよび下り線漏洩同軸ケーブルを使用して、基地局と前記線路上を移動する移動局が無線通信を行う無線通信システムに関する。

無線通信システムにおける、従来の中継機は、基地局からの送信信号と、移動局からの送信信号とを別系統で中継増幅していた（例えば、特許文献１）。基地局からの送信信号の中継増幅に関しては、上り線漏洩同軸ケーブル（以下、ＬＣＸと呼ぶ）と下り線ＬＣＸの２系統のうち、どちらかの信号を選択して増幅し、増幅した信号を２系統両方へ出力していた。この中継方式は、セミルート方式と呼ばれる。また、移動局からの送信信号の中継増幅に関しては、上り線ＬＣＸと下り線ＬＣＸそれぞれの信号を個別に増幅して、各ＬＣＸへ出力を行っていた。この中継方式は、ルート別方式と呼ばれる。

また、移動局からの送信信号の中継増幅に関しては、出力を互いに入れ替えるための切替器を設け、切替器を適宜切り替えることにより、ＬＣＸの切断や中継増幅器の故障等が起きた場合には、切断、故障以前の信号を正常な経路を用いて、基地局まで伝送していた。

また、移動局からの送信信号を増幅する増幅器のゲインを一定に保つために、パイロット信号を中継機にて付加できるようにするために、パイロット信号発生器および発生させたパイロット信号を送信信号に付加するための切替器・合成器を設けていた。

特開２００４−３２８１２１号公報

従来の無線中継システムにおける中継機は、上述のように、基地局から移動局の通信をセミルート方式で中継を行っていたため、移動局は、上り線ＬＣＸと下り線ＬＣＸの両方の信号を利用して、ダイバーシティ方式による受信を行うことができなかった。

本発明は以上の問題を解決するために成されたものであり、基地局、移動局の両方において、相互の送信信号をダイバーシティ方式によって受信することが可能な無線通信システムの提供を目的とする。

本発明は、中継機で中継され、線路の両側に敷設された上り線ＬＣＸおよび下り線ＬＣＸを使用して、基地局と前記線路上を移動する移動局が無線通信を行う無線通信システムであって、基地局および前記移動局は、相互の送信信号をダイバーシティ方式で受信するダイバーシティ受信手段を備え、中継機は、上り線ＬＣＸを伝播する上り線電気信号を双方向に増幅する第１の双方向増幅器と、下り線ＬＣＸを伝播する下り線電気信号を双方向に増幅する第２の双方向増幅器と、上り線電気信号もしくは前記下り線電気信号が遮断された場合に、遮断された電気信号の経路を、遮断されていない電気信号の経路に接続する切り替え手段とを備える。

本発明では、上り線ＬＣＸを伝播する上り線電気信号と下り線ＬＣＸを伝播する下り線電気信号を、それぞれ第１の双方向増幅器と第２の双方向増幅器で個別に増幅を行い、ルート別の中継方式としたため、基地局、移動局の両方において、ダイバーシティ方式での受信が可能となり、従来技術と比較して、回線品質の向上が期待できる。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成図である。 実施の形態２に係る無線通信システムに備わる中継機の構成図である。 実施の形態３に係る無線通信システムに備わる中継機の構成図である。 実施の形態４に係る無線通信システムに備わる中継機の構成図である。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１に、本実施の形態における無線通信システムの構成を示す。本実施の形態の無線通信システムは、中継機１６により中継され、線路の両側に敷設された上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂを使用して、基地局１２と前記線路上を移動する移動局１５が無線通信を行うシステムである。

基地局１２は、移動局１５に通信データを送信する送信機１３と、移動局からの通信データを受信する受信機１４を備える。ここで、通信データは音声情報を含むデータとする。送信機１３および受信機１４の各々は、上り線ＬＣＸ１１ａと下り線ＬＣＸ１１ｂの両方に接続されている。受信機１４は、移動局１５から送信される通信データをダイバーシティ方式で受信するダイバーシティ受信手段を備える。

線路上を移動する移動局１５は、上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂに対して無線で通信を行う。移動局１５は、上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂから漏洩する電波を、ダイバーシティ受信手段によりダイバーシティ方式で受信することで、基地局１２から送信される通信データを受信する。

中継機１６は、上り線ＬＣＸ１１ａと接続され、上り線ＬＣＸ１１ａを伝播する上り線電気信号を双方向に増幅する第１の双方向増幅器１７ａと、下り線ＬＣＸ１１ｂと接続され、下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する下り線電気信号を双方向に増幅する第２の双方向増幅器１７ｂと、上り線電気信号および下り線電気信号の経路を切り替える切替手段としての切替回路１８とを備える。

第１の双方向増幅器１７ａは、基地局１２から送信される上り線電気信号を増幅する増幅器２０と、移動局１５から送信される上り線電気信号を増幅する増幅器２１とを備え、これらの増幅器２０，２１は、電気信号の入出力を行う共用器１９，２２の間に接続される。

共用器１９，２２は、基地局１２から送信される電気信号と、移動局１５から送信される電気信号を選択的に透過または阻止することで、双方から送信される電気信号を増幅器２０，２１に別々に入力する。

なお、第２の双方向増幅器１７ｂは、第１の双方向増幅器１７ａと同じ構成であるので、説明を省略する。

切替回路１８は、通常は、上り線ＬＣＸ１１ａを伝播する上り線電気信号の経路を第１の双方向増幅器１７ａへ接続し、下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する下り線電気信号の経路を第２の増幅器１７ｂへ接続する。

一方、ＬＣＸの断線等によって、上り線電気信号、下り線電気信号のいずれかが遮断された場合は、切替回路１８は、遮断されていない信号の経路を使って信号を搬送するように回路の切り替えを行う。

＜動作＞
以下では、電気信号の遮断がない場合の無線通信システムの動作を、中継機１６の動作を中心に説明する。

基地局１２から移動局１５へ通信データを送信する場合、基地局１２の送信機１３は、通信データに基づいて変調した電気信号を、上りＬＣＸ１１ａおよび下りＬＣＸ１１ｂに出力する。

基地局１２から送信された電気信号は、上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播して、中継機１６に入力される。上り線ＬＣＸ１１ａにて搬送された上り線電気信号は、切替回路１８を介して、第１の双方向増幅器１７ａに入力される。第１の双方向増幅器１７ａに入力された上り線電気信号は、共用器１９を通過して、増幅器２０において増幅された後、共用器２２を通過して上り線ＬＣＸ１１ａへ出力される。

下り線ＬＣＸ１１ｂにて搬送された下り線電気信号は、切替回路１８を通過して、第２の双方向増幅器１７ｂに入力されると、共用器１９を通過して、増幅器２０にて増幅された後、共用器２２を通過して下り線ＬＣＸ１１ａへ出力される。

このようにして中継機１６で中継増幅された上り線電気信号および下り線電気信号は、各ＬＣＸを移動局１５側に伝播していく。移動局１５は、上り線ＬＣＸ１１ａから漏れ出た上り線電気信号の電波と、下り線ＬＣＸ１１ｂから漏れ出た下り線電気信号の電波をダイバーシティ方式で受信して、通信データを復調する。

一方、移動局１５から基地局１２へ通信データを送信する場合、移動局１５は通信データに基づいて変調した電波を、上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂに向けて発信する。電波を受けた上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂは、通信データとしての電気信号を搬送し、中継機１６に入力する。

上り線ＬＣＸ１１ａにて搬送された上り線電気信号は、第１の双方向増幅器１７ａに入力される。上り線電気信号は、共用器２２を通過して、増幅器２０で信号増幅された後、共用器１９を通過し、切替回路１８を介して上り線ＬＣＸ１１ａへ出力される。

下り線ＬＣＸ１１ｂにて搬送される下り線電気信号に関する中継機１６の動作は、上り線ＬＣＸ１１ａにて搬送される上り線電気信号に関する動作と同様であるので説明を省略する。

基地局１２は、受信機１４により、上り線ＬＣＸ１１ａにて搬送された上り線電気信号および下り線ＬＣＸ１１ｂにて搬送された下り線電気信号をダイバーシティ方式で受信して、通信データを復調する。

一方、例えば、移動局１５と中継機１６の間の下り線ＬＣＸ１１ｂにおいて電気信号の遮断が発生した場合、切替回路１８は、移動局１５から基地局１２へ送信される信号については、上り線双方向増幅器１７ａから出力される上り線電気信号を上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂに分配する。また、基地局１２から移動局１５へ送信される信号については、上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する信号を合成して、上り線双方向増幅器１７ａに入力する。

なお、本実施の形態においては、１つの中継機１６でＬＣＸを中継する場合について説明したが、複数の中継機によってＬＣＸを中継してもよい。

＜効果＞
本実施の形態における無線中継システムは、中継機１６で中継され、線路の両側に敷設された上り線ＬＣＸ１１ａおよび下り線ＬＣＸ１１ｂを使用して、基地局１２と線路上を移動する移動局１５が無線通信を行う無線通信システムであって、基地局１２および移動局１５は、相互の送信信号をダイバーシティ方式で受信するダイバーシティ受信手段を備え、中継機１６は、上り線ＬＣＸ１１ａを伝播する上り線電気信号を双方向に増幅する第１の双方向増幅器１７ａと、下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する下り線電気信号を双方向に増幅する第２の双方向増幅器１７ｂと、上り線電気信号もしくは下り線電気信号が遮断された場合に、遮断された電気信号の経路を、遮断されていない電気信号の経路に接続する切り替え手段とを備える。

従って、本実施の形態では、上り線ＬＣＸ１１ａを伝播する上り線電気信号と、下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する下り線電気信号を、それぞれ第１の双方向増幅器１７ａと第２の双方向増幅器１７ｂで個別に増幅を行い、ルート別に中継する方式としたため、基地局１２、移動局１５の両方において、ダイバーシティ方式での受信が可能となり、従来技術と比較して、回線品質の向上が期待できる。

＜実施の形態２＞
図２に、本実施の形態における無線通信システムに備わる中継機１６の構成を示す。

本実施の形態は、実施の形態１（図１）と比べて、中継機１６に備わる双方向増幅器２７ａ，２７ｂの回路構成が異なる。それ以外は、実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。

第１の双方向増幅器２７ａにおいて、基地局１２からの信号を通し、移動局１５からの信号を阻止するバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦ）２９，３１と、移動局１５からの信号を通し、基地局１２からの信号を阻止するＢＰＦ３０，３２とで、図２のようにブリッジ状の回路が形成され、さらに、ＢＰＦ３０，３１の間と、ＢＰＦ２９，３２の間に図の向きに増幅器３３が接続される。

なお、第２の双方向増幅器２７ｂの構成は、第１の双方向増幅器２７ａの構成と同じであるので説明を省略する。

上り線ＬＣＸ１１ａにおいて、基地局１２から送信された上り線電気信号が中継機１６に入力されると、切替回路１８を介して、上り線電気信号は第１の双方向増幅器２７ａへ入力される。第１の双方向増幅器２７ａへ入力された上り線電気信号は、ＢＰＦ３０で阻止され、またＢＰＦ２９を通過して、増幅器３３へ入力される。増幅器３３により増幅された上り線電気信号は、ＢＰＦ３２で阻止され、またＢＰＦ３１を通過して、移動局１５側の上り線ＬＣＸ１１ａへ出力される。

また、上り線ＬＣＸ１１ａにおいて、移動局１５から送信された上り線電気信号が中継機１６を介して双方向増幅器２７ａに入力されると、上り線電気信号は、ＢＰＦ２９で阻止され、またＢＰＦ３２を通過して、増幅器３３へ入力される。増幅器３３で増幅された上り線電気信号は、ＢＰＦ３１で阻止され、またＢＰＦ３０を透過して、基地局１２側の上り線ＬＣＸ１１ａへ出力される。なお、以上で述べた動作は、第２の双方向増幅器２７ｂでも同様であるので、説明を省略する。

＜効果＞
本実施の形態における無線通信システムにおいて、第１の双方向増幅器２７ａおよび前第２の双方向増幅器２７ｂは各々単一の増幅器３３を備えることを特徴とする。

従って、実施の形態１と比較して、中継機１６で使用する増幅器の数を減らすことができるため、実施の形態１で述べた効果に加えて、中継機の小型化、軽量化が可能である。また、増幅器の数を削減することにより、省エネルギー効果も期待することができる。

＜実施の形態３＞
図３に、本実施の形態における無線通信システムに備わる中継機１６の構成を示す。本実施の形態において、実施の形態２（図２）との違いは、図２の増幅器３３に代えて、分配器３４と合成器３５の間に並列接続された複数の増幅器３３ａ，３３ｂとした点である。それ以外は、実施の形態２と同じであるので、説明を省略する。なお、本実施の形態においては、２つの増幅器を用いているが、２つ以上であればこれに限定されるものではない。

第１の双方向増幅器３７ａに入力された上り線電気信号は、分配器３４により、増幅器３３ａ，３３ｂに分配され、増幅器３３ａ，３３ｂで増幅された上り線電気信号は、合成器３５で合成され、出力される。なお、第２の双方向増幅器３７ｂの動作は、第１の双方向増幅器３７ａの動作と同様であるので、説明を省略する。また、上述した以外の動作は、実施の形態２と同じであるので、説明を省略する。

＜効果＞
本実施の形態に係る無線通信システムにおいて、第１の双方向増幅器３７ａおよび第２の双方向増幅器３７ｂは各々、電気信号を分配する分配器３４と、電気信号を合成する合成器３５と、分配器３４と合成器３５との間に並列接続された複数の増幅器３３ａ，３３ｂとを備える。

従って、上り線ＬＣＸ１１ａを伝播する上り線電気信号を増幅する第１の双方向増幅器３７ａ、下り線ＬＣＸ１１ｂを伝播する下り線電気信号を増幅する第２の双方向増幅器３７ｂの各々において、複数の増幅器３３ａ，３３ｂを並列で使用するため、どちらかの増幅器が故障等で使用不能になった場合であっても、もう一方の増幅器によって、電気信号の増幅を継続して行うことが可能である。よって、基地局１２、移動局１５の両方において、継続してダイバーシティ方式で信号を受信することが可能である。以上から、実施の形態１で述べた効果に加えて、予備的な増幅器を備えることで中継機１６の信頼性が向上するため、無線通信システムの長期使用が可能である。また、本実施の形態のように、第１の双方向増幅器３７ａ、第２の双方向増幅器３７ｂの各々において増幅器の個数を２つとすることで、各双方向増幅器３７ａ，３７ｂにおいて予備的な増幅器は最小個数の１個となり、中継機１６の小型化、軽量化と、信頼性を両立させることが可能である。

＜実施の形態４＞
図４に、本実施の形態における無線通信システムに備わる中継機１６の構成を示す。本実施の形態の中継機１６は、実施の形態１（図１）における第１の双方向増幅器１７ａおよび第２の双方向増幅器１７ｂに代えて、共用双方向増幅器４７を備える。

共用双方向増幅器４７は、ＢＰＦ２９，３０，３１，３２を備え、これらは、実施の形態２（図２）と同様の回路を形成する。また、ＢＰＦ２９とＢＰＦ３２の間と、ＢＰＦ３０とＢＰＦ３１の間には、増幅器切替回路３８，３９の間に並列に接続された３つ以上の増幅器３３ａ，３３ｂ，３３ｃが介挿される。これ以外の構成は、実施の形態１と同じであるので説明を省略する。

増幅器切替回路３８，３９は、通常は、例えば、増幅器３３ａが上り線ＬＣＸ１１ａの上り線電気信号を増幅して上り線ＬＣＸ１１ａへ出力し、増幅器３３ｂが下り線ＬＣＸ１１ｂの下り電気信号を増幅して下り線ＬＣＸ１１ｂへ出力するように回路が切り替えられている。一方、増幅器３３ａもしくは増幅器３３ｂが故障等で利用不能になった場合には、増幅器切替回路３８，３９は、故障した増幅器に代えて、予備の増幅器３３ｃを使用するように回路を切り替える。なお、本実施の形態において増幅器の個数を３つとしたが、３つ以上であれば、これに限定されない。

＜効果＞
本実施の形態に係る無線通信システムに備わる中継機１６は、実施の形態１における第１の双方向増幅器１７ａおよび第２の双方向増幅器１７ｂに代えて、上り線電気信号の双方向増幅と、下り線電気信号の双方向増幅に共用される共用双方向増幅器４７を備え、この共用双方向増幅器４７は、３つ以上の増幅器３３ａ，３３ｂ，３３ｃを切り替えて使用することを特徴とする。

従って、本実施の形態では、共用双方向増幅器４７において、３つ以上の増幅器３３ａ，３３ｂ，３３ｃを、増幅器切替回路３８，３９を介して、上り線ＬＣＸ１１ａと下り線ＬＣＸ１１ｂとで共用しているため、いずれかの増幅器が故障等で使用不能になった場合であっても、残りの増幅器によって、電気信号の増幅を継続して行うことが可能であり、基地局１２、移動局１５の両方において、継続してダイバーシティ方式で信号を受信することが可能である。

また、本実施の形態では、増幅器の個数を３つとしたため、予備の増幅器の個数は最小の１個となる。つまり、本実施の形態では、実施の形態３と比較して増幅器を１つ減らすことが可能である。よって、予備の増幅器を備えることにより中継機１６の信頼性を高めつつ、中継機１６の小型化、軽量化が可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１１ａ 上り線ＬＣＸ、１１ｂ 下り線ＬＣＸ、１２ 基地局、１３ 送信機、１４ 受信機、１５ 移動局、１６ 中継機、１７ａ，２７ａ，３７ａ 第１の双方向増幅器、１７ｂ，２７ｂ，３７ｂ 第２の双方向増幅器、１８ 切替回路、１９，２２ 共用器、２０，２１，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 増幅器、２９，３０，３１，３２ バンドパスフィルタ、３８，３９ 増幅器切替回路、４７ 共用双方向増幅器。

Claims (4)

1. 中継機で中継され、線路の両側に敷設された上り線漏洩同軸ケーブルおよび下り線漏洩同軸ケーブルを使用して、基地局と前記線路上を移動する移動局が無線通信を行う無線通信システムであって、
   前記基地局および前記移動局は、相互の送信信号をダイバーシティ方式で受信するダイバーシティ受信手段を備え、
   前記中継機は、
   前記上り線漏洩同軸ケーブルを伝播する上り線電気信号を双方向に増幅する第１の双方向増幅器と、
   前記下り線漏洩同軸ケーブルを伝播する下り線電気信号を双方向に増幅する第２の双方向増幅器と、
   前記上り線電気信号もしくは前記下り線電気信号が遮断された場合に、遮断された電気信号の経路を、遮断されていない電気信号の経路に接続する切り替え手段と、
   を備える、
   無線通信システム。
2. 前記第１の双方向増幅器および前記第２の双方向増幅器は各々単一の増幅器を備えることを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１の双方向増幅器および前記第２の双方向増幅器は各々、
   電気信号を分配する分配器と、
   電気信号を合成する合成器と、
   前記分配器と前記合成器との間に並列接続された複数の増幅器と、
   を備える、
   請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記中継機は、
   前記第１の双方向増幅器および前記第２の双方向増幅器に代えて、前記上り線電気信号の双方向増幅と、前記下り線電気信号の双方向増幅に共用される共用双方向増幅器を備え、
   前記共用双方向増幅器は、３つ以上の増幅器を切り替えて使用することを特徴とする、
   請求項１に記載の無線通信システム。

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