DE69527222T2

DE69527222T2 - Relaisstation für ein Funkrufsystem

Info

Publication number: DE69527222T2
Application number: DE69527222T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Akiyama; Michio Norichika; Yoichi Okubo; Jun Suganuma; Hiroshi Suzuki; Takashi Yokote
Original assignee: NTT Docomo Inc; Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc; Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2015-03-25
Also published as: EP0674452A2; EP0674452A3; DE69527222D1; EP0674452B1; US5689355A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Relaisstation zur Installation als Massnahme für Empfangslochzonen bei tragbaren Telefonen, Autotelefonen und ähnlichen Telefonsystemen, und insbesondere eine Relaisstation, die ein optisches Kabel für optische Analogübertragung und einen Lichtwellenempfänger zur Verwendung in der Relaisstation verwendet.
Beispielsweise umfasst ein Mobiltelefonsystem eine Schaltzentrale, die mit einem Telefonnetzwerk verbunden ist, eine Vielzahl von verteilten Funkbasisstationen, die mit der Schaltzentrale über Stationsverbindungen verbunden sind, und eine Anzahl tragbarer Mobiltelefone.
Beim Wählen einer Rufnummer eines tragbaren Telefongeräts von einem Telefongerät, sendet die Funkbasisstation des betreffenden Dienstbereichs Funkwellen aus, um das tragbare Mobiltelefon anzurufen, was Dialogkommunikation ermöglicht.
In Hinblick auf weiter verbesserte Dienste eines solchen Mobiltelefonsystems wurden Relaisstationen in Empfangslochzonen eingeführt, wo keine Funkwellen empfangen werden können, wie in unterirdischen Einkaufszentren und Tunnels, um Funkwellen von Funkbasisstationen zu wiederholen und zu verstärken, was eine Kommunikation mit tragbaren Mobiltelefonen (Mobilstationen) selbst in Empfangslochzonen ermöglicht.
Fig. 4 der begleitenden Zeichnungen ist ein Blockdiagramm einer Relaisstation 2, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar sein soll. In Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Funkbasisstation, 31 eine Radiofrequenzstufe, 32 einen elektrooptischen Wandler (E/O) zum Umwandeln eines elektrischen Signals in eine Lichtwelle, 33 eine Verzweigungsschaltung, 5 optische Kabel, 4 eine Vielzahl von Nebeneinrichtungen, 34 optoelektrische Wandler (O/E) jeder zum Umwandeln einer Lichtwelle in ein elektrisches Signal, 40 einen Signalkombinator, 3 eine Leiteinrichtung und 6-1 bis 6-n Funkzonen.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Relaisstation 2 gebildet aus der Leiteinrichtung 3, der Vielzahl von Nebeneinrichtungen 4-1 bis 4-n und optischen Kabeln 5, die sie miteinander verbinden. Die Radiofrequenzstufe 31 empfängt Funkwellen von der Funkbasisstation 1 und gibt ein verstärktes RF-Signal aus. Das RF-Signal von der Radiofrequenzstufe 31 wird von einem E/O-Wandler 32 unter Verwendung einer lichtemittierenden Diode wie einer Halbleiterlaserdiode in eine intensitätsmodulierte Lichtwelle umgewandelt, die von der Verzweigungsschaltung 33 zu einer Vielzahl von Nebeneinrichtungen 4 verzweigt wird. Die Vielzahl von Nebeneinrichtungen 4 sind über den Bereich von 1 m bis 20 km verstreut, beispielsweise so, dass die entsprechenden Zonen 6-1 bis 6-n den gesamten Bereich einer Empfangslochzone wie eines unterirdischen Einkaufszentrums oder eines Tunnels abdecken. Die Nebeneinrichtungen 4 und die Leiteinrichtung 3 sind unter Verwendung von verlustarmen (0,3 dB/km bis 0,5 dB/km) optischen Kabeln 5 zur optischen Analogübertragung miteinander verbunden.
Die Nebeneinrichtungen 4 weisen jeweils einen O/E-Wandler zum direkten Prüfen der intensitätsmodulierten Lichtwelle auf und eine Radiofrequenzstufe zum Verstärken und Übertragen des geprüften RF-Signals von einer Antenne. Von mobilen Stationen (tragbaren Mobiltelefongeräten) übertragene Wellen in den Funkzonen 6 der entsprechenden Nebeneinrichtungen 4 werden in den Radiofrequenzstufen über Antennen der Nebeneinrichtungen 4 empfangen und verstärkt. Wie in der Leiteinrichtung 3 werden die empfangenen Wellen von E/O-Wandlern in intensitätsmodulierte Lichtwellen umgewandelt, die über die Kabel 5 zusammen mit Überwachungsdaten zur Leiteinrichtung gesendet werden; in der Leiteinrichtung 3 werden die Lichtwellen von den optoelektrischen (O/E) Wandlern 34 in elektrische Signale umgewandelt, dann vom Kombinator 40 kombiniert und in der Radiofrequenzstufe 31 eingegeben.
Fig. 5 der begleitenden Zeichnungen ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Zweiwegekommunikationsschaltung der Leiteinrichtung 3 und eine der Nebeneinrichtungen 4 in Fig. 5 zeigt. Die Konstruktion der Leiteinrichtung 3 ist dieselbe wie sie in Fig. 4 abgebildet ist, aber die dargestellte Konstruktion der Nebeneinrichtung 4 ist ein spezifisches Betriebsbeispiel. In der Nebeneinrichtung 4 bezeichnet Bezugszeichen 41 eine Radiofrequenzstufe, 42 einen O/E-Wandler, 43 einen E/O- Wandler und 46 einen Regelverstärker. Eine mit einer Verzweigungsschaltung verbundene Antenne ist eine Duplexantenne zur Übertragung und zum Empfang von mobilen Stationen, die sich in der Zone bewegen. Der Regelverstärker 46 soll eine vorgeschriebene RF-Ausgabe zur Übertragung zur Verfügung stellen, indem eine Schaltungsverstärkungsdifferenz, die aus dem Längenunterschied zwischen den optischen Kabeln 5 zum Zeitpunkt der Installation der Nebeneinrichtung 4 resultiert, eingestellt wird.
In einem langen und schmalen Bereich, wie einem Tunnel, sind die Nebeneinrichtungen 4 des herkömmlichen Systems für einen erforderlichen Abstand von der Leiteinrichtung 3 in solcher Weise positioniert und angeordnet, dass die Zonen 6 sich wie eine Kette hintereinander anschliessen, während in einem Bereich wie einem unterirdischen Einkaufszentrum, sie in einer großen Matrixform angeordnet sind. In den beiden Fällen unterscheiden sich die optischen Kabel, die die Leiteinrichtung 3 und die Nebeneinrichtungen 4 verbinden, in der Länge bei der Nebeneinrichtung 4 voneinander; das Kabel zur nächstgelegenen Nebeneinrichtung beträgt einen bis mehrere Meter, aber das Kabel zur entferntesten Nebeneinrichtung kann manchmal bis zu 20 km lang werden.
Wie zuvor angegeben ist das optische Kabel verlustarm, weist aber einen Verlust von 0,3 bis 0,5 dB/km auf. Im Falle der Installation einer Relaisstation 2 schwankt oder streut daher der Verlust an Licht im optischen Kabel zwischen 0 bis 10 dB, gemäß der Position der entsprechenden Nebeneinrichtung 4, und im Sinne eines elektrischen Signals schwankt der Verlust im Bereich von 0 bis 20 dB, doppelt so hoch wie der des Lichtverlusts. Auf diese Weise schwankt die Höhe der RF-Ausgabesignals von der Antenne jeder Nebeneinrichtung 4 mit der Länge des optischen Kabels zwischen der Nebeneinrichtung und der Leiteinrichtung 3. Beim CATV oder einem ähnlichen System des Typs, der ein rekonstruiertes Bild in einem Bildempfänger erzeugt, der direkt mit der Antennenanschlussstelle verbunden ist, macht eine geringe Schwankung der Antennenausgabehöhe nichts aus. Beim tragbaren Mobiltelefonsystem, das von der Antenne jeder Nebeneinrichtung 4 Radiowellen aussendet, stellt es jedoch Probleme dar, da der Ausbreitungsweg der Radiowellen und der Bereich der Funkzone unausweichlich mit den Nebeneinrichtungen 4 schwanken. Um dies zu vermeiden, ist es im Stand der Technik üblich, die Verstärkung des Regelverstärkers 46 zum Zeitpunkt der Installation jeder Nebeneinrichtung von Hand einzustellen, um Differenzen bei den Verlusten durch die optischen Kabel unterschiedlicher Längen auszugleichen, so dass die Funkzonen der jeweiligen Nebeneinrichtungen 4 ungefähr denselben Bereich aufweisen und dass Radiowellen von den Antennen im Wesentlichen in derselben Höhe ausgesetzt werden. Daher erfordert die Installation der herkömmlichen Relaisstation viel Arbeit und viel Zeit.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Schwankung in der RF-Ausgabesignalhöhe gegeben, die unterschiedlichen Längen der optischen Kabel zuzuschreiben ist.
Fig. 6 der begleitenden Zeichnungen ist ein Schaubild, das ein Beispiel der Lichtintensitätsmodulationscharakteristik des E/O-Wandlers 32 zeigt, der durch eine lichtemittierende Diode gebildet ist, das heißt, das Verhältnis der modulierten optischen Ausgabe zum RF-Eingabesignal oder das Verhältnis zwischen dem Strom der lichtemittierenden Diode und ihrem optischen Wert. Es ist aus Fig. 6 ersichtlich, dass wenn sie mit einem Hochfrequenzsignal (dem RF-Eingangssignal) betrieben wird, das dem Vorspannungsstrom überlagert ist, erzeugt die lichtemittierende Diode eine analoge intensitätsmodulierte optische Ausgabe.
Wenn der Modulationsfaktor für das RF-Eingabesignal durch m dargestellt ist, ist die optische Ausgabe durch A ausgedrückt (1 + m sin pt) cos t, und die demodulierte Version dieser Ausgabe ist 2 · 10 log A + 20 log m[dB] in dB. Der erste Term dieser Gleichung, das heißt, 10 log A[dB], stellt den optischen Wert dar.
Fig. 7 der begleitenden Zeichnungen ist ein Schaubild, das den direkten Detektionsvorgang erläutert (d. h. dem Modulationsvorgang) einer Photodiode, die als O/E-Wandler 42, 34-1 oder 34-2 in Fig. 5 verwendet ist. Bei Aufbringen einer optischen Eingabe eines Wertes A auf die Photodiode vom optischen Kabel 5, fliesst ein Strom B in der Photodiode. Wenn daher der optische Eingang A durch ein RF-Signal a intensitätsmoduliert wird, wird ein RF-Signal b dem Photodiodenstrom B in der optischen Ausgabe von der Photodiode 46 überlagert. Das heißt, wenn der optische Eingabewert A ist und der Modulationsfaktor für das Rf-Signal a m ist, ist der detektierte RF-Ausgabestrom b.
Wenn das optische Kabel 5 lang ist und daher verlustreich ist und der optische Eingabewert A' ist, nimmt jedoch, weil der Modulationsfaktor m fest ist, der Photodiodenstrom von B auf B' ab und der RF-Ausgabestrom nimmt auch von b auf b' ab wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Es ist deshalb notwendig, durch den variablen Verstärker 46 die Abnahme des RF-Ausgabesignals von b auf b' zu kompensieren, das heißt, eine Zunahme des Verlusts des elektrischen Signals, die einem Wert des doppelten Verlusts des optischen Kabels entspricht, was eine Zunahme des optischen Eingabewerts von A auf A' bewirkt.
Während im Obigen ein Fehler einer Abwärtsverbindung von der Leiteinrichtung 4 zur Nebeneinrichtung 4 beschrieben wurde, weist eine Aufwärtsverbindung denselben Fehler auf.
Wie oben beschrieben wurde muss, wenn die herkömmliche Relaisstation unter Verwendung des optischen Analogübertragungsschemas installiert wird oder die Nebeneinrichtungen 4 neu vorgesehen werden, der Regelverstärker 46 von Hand eingestellt werden. Dies beinhaltet den Transport eines Messinstruments an den Ort der Messung und Einstellung des Regelverstärkers 46 und erfordert damit viel Arbeitskraft und viel Zeit.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Relaisstation für ein Funkrufsystem zur Verfügung zu stellen, das automatisch Schwankungen in einem Verlust durch die optische Faser gemäß der Installationsposition jeder Nebeneinrichtung kompensiert, was beträchtliche Reduzierung an Arbeitskraft und Zeit für die Installation der Relaisstation selbst ermöglicht.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Relaisstation für ein Zweiwegekommunikationssystem zur Verfügung zu stellen, wie ein tragbares Telefonsystem, das automatisch Schwankungen im empfangenen optischen Eingabewert durch unterschiedliche Längen von optischen Kabeln zwischen der Leiteinrichtung und den Nebeneinrichtungen kompensiert, wodurch beträchtliche Reduzierung an Arbeitskraft und Zeit für die Installation der Relaisstation selbst ermöglicht ist und die Ausbildung von Funkzonen ungefähr desselben Flächeninhalts gewährleistet sind.
Die europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 0,538,635 offenbart ein Mikrozellenmobilfunkkommunikationssystem mit einer zentralen Basisstation und einer Vielzahl von Funkbasisstafionen, die durch eine gemeinsame optische Faserübertragungsleitung miteinander verbunden sind. Die Funksignale in unterschiedlichen Frequenzbändern, die jeder Funkbasisstation zugeordnet sind, können gleichzeitig durch die gemeinsame optische Faserübertragungsleitung zwischen der Funkbasisstation und der zentralen Basisstation übertragen werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Relaisstation zur Verfügung gestellt zum Verstärken von elektrischen RF- Wellen zwischen einer Funkbasisstation und tragbaren Stationen in einem Funkrufsystem, umfassend:
eine Leiteinrichtung zum Empfangen einer der elektrischen RF-Wellen von der Funkbasisstation, Überlagern der einen empfangenen der elektrischen RF-Wellen auf einer Lichtwelle eines festen Wertes, Verzweigen der Lichtwelle durch eine Verzweigungsschaltung zu einer Vielzahl von verzweigten Ausgaben zum Aussenden einer Vielzahl von optischen Ausgaben von einer Verzweigungsschaltung;
eine Vielzahl von optischen Kabeln, die an einem Ende mit den verzweigten Ausgaben der Verzweigungsschaltung der Leiteinrichtung verbunden sind, um eine Vielzahl der optischen Ausgaben zu übertragen; und
eine Vielzahl von Nebeneinrichtungen, die mit anderen Enden einer Vielzahl der optischen Kabel verbunden sind, wobei jede Nebeneinrichtung einen Lichtwellenempfänger umfasst zum Empfangen einer der optischen Ausgaben von der Leiteinrichtung über das optische Kabel, das mit der Nebeneinrichtung verbunden ist, um die durch eine Antenne übertragenen elektrischen RF-Wellen zuzuführen;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Lichtwellenempfänger jeder Nebeneinrichtung umfasst: einen ersten Regelverstärker zum Verstärken eines elektrischen RF-Signals, das von einem optoelektrischen Wandler im Lichtwellenempfänger extrahiert wurde und Ausgeben des extrahierten elektrischen RF-Signals in einer vorgeschriebenen Höhe, einen Leitungsprüfer zum Prüfen des Gleichstromwerts des optoelektrischen Wandlers; und eine Steuerungsschaltung zum Aufgeben eines Verstärkungssteuersignals auf den Regelverstärker ausgehend vom geprüften Wert vom Leitungsprüfer, so dass das elektrische RF-Signal eine vorgeschriebene Höhe aufweist;
die von der Antenne der Nebeneinrichtung übertragenen elektrischen RF-Wellen die vorgeschriebene Höhe ungeachtet der Längen der optischen Kabel aufweisen, die entsprechende der Nebeneinrichtungen und der Leiteinrichtung verbinden.
Bevorzugt umfasst die Leiteinrichtung ferner:
eine Vielzahl von ersten Eingabestellen, die Eins-zu-Eins-Korrespondenz mit einer Vielzahl der ersten verzweigten Ausgaben herstellen und jedes mit einem Ende jedes optischen Aufwärtskabels verbunden, um optische Aufwärtssignale zu empfangen, die jeweils von entsprechenden der Nebeneinrichtungen übertragen sind, eine Vielzahl von ersten optoelektrischen Wandlern jeweils mit den ersten Eingabestellen verbunden, um jeweils die optischen Aufwärtssignale in elektrische Aufwärtssignale zu wandeln, eine Vielzahl von ersten Regelverstärkern, um jeweils die elektrischen Aufwärtssignale zu verstärken, eine Vielzahl von ersten Stromprüfern, um jeweils Gleichstromwerte der ersten optoelektrischen Wandler zu prüfen, eine erste Steuerschaltung, um jeweils erste geprüfte Werte von einer Vielzahl von ersten Stromprüfern mit ersten eingestellten Referenzwerten zu vergleichen und um jedes der ersten Steuersignale auf einen entsprechenden der ersten Regelverstärker aufzugeben, um dabei einen Verstärkungsfaktor zu verändern, um eine entsprechende erste Differenz zwischen einem entsprechenden der ersten geprüften Werte und einem entsprechenden der ersten eingestellten Referenzwerte auf null zu reduzieren, einen Signalkombinator zum Kombinieren der verstärkten elektrischen Aufwärtssignale in ein zusammengesetztes elektrisches RF-Signal, und Mittel zum Vorsehen einer der elektrischen RF-Wellen von dem zusammengesetzten elektrischen RF-Signal zum Übertragen der einen der elektrischen RF-Wellen zur Funkbasisstation;
wobei die Werte der von der Leiteinrichtung zur Funkbasisstation übertragenen elektrischen RF-Wellen konstant sind, ungeachtet der Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren, die jeweils die Leiteinrichtung und die Nebeneinrichtungen miteinander verbinden.
Bevorzugt umfasst der Lichtwellenempfänger jeder Nebeneinrichtung ferner einen zweiten Regelverstärker zum Verstärken eines elektrischen RF-Aufwärtssignals, das von der Antenne derselben Nebeneinrichtung empfangen wurde, einen elektrooptischen Wandler zum Umwandeln des elektrischen RF-Aufwärtssignals in ein intensitätsmoduliertes Aufwärtslichtsignal, eine mit dem anderen Ende des optischen Aufwärtskabels verbundene zweite Ausgabestelle, um das intensitätsmodulierte Aufwärtslichtsignal an die Leiteinrichtung auszusenden, ein Modem für überwachte Daten, das auf das zweite Steuersignal von einer zweiten Steuerschaltung anspricht, um aus dem zweiten Steuersignal die überwachten Daten gebildet aus einer Identifikationsnummer der betreffenden Nebeneinrichtung und dem Kompensationswert abzuleiten, und Mittel zum Überlagern der überwachten Daten über das elektrische RF- Signal zur Übertragung an das intensitätsmodulierte Lichtsignal übertragen auf dem entsprechenden der optischen Aufwärtskabel;
wobei die Höhen der verzweigten Ausgaben der intensitätsmodulierten Lichtsignale zur Übertragung von der Leiteinrichtung zu den Nebeneinrichtungen konstant sind, ungeachtet der Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren, die jeweils die Leiteinrichtung und die Nebeneinrichtungen miteinander verbinden.
Bevorzugt umfasst die Leiteinrichtung ferner eine Vielzahl von ersten Eingabestellen, die Eins-zu-Eins-Korrespondenz mit einer Vielzahl der ersten Ausgabestellen herstellen und jedes mit einem Ende des optischen Aufwärtskabels verbunden ist, um optische Aufwärtssignäle zu empfangen, die jeweils von entsprechenden der Nebeneinrichtungen übertragen sind, eine Vielzahl von ersten optoelektrischen Wandlern jeweils mit den ersten Eingabestellen verbunden, um jeweils die optischen Aufwärtssignale in elektrische Aufwärtssignale zu wandeln, eine Vielzahl von ersten Regelverstärkern, um jeweils die elektrischen Aufwärtssignale zu verstärken, einen Signalkombinator zum Kombinieren der verstärkten elektrischen Aufwärtssignale in ein zusammengesetztes elektrisches RF-Signal, ein Modem für überwachte Daten, zum Extrahieren von den überwachten Daten hinzugefügten Steuerdaten, die in dem zusammengesetzten elektrischen Signal enthalten sind, und eine erste Steuerschaltung, die auf die extrahierten Steuerdaten anspricht, um eines der ersten Steuersignale auf einen entsprechenden der ersten Regelverstärker aufzugeben, um dabei einen Verstärkungsfaktor zu verändern;
wobei die Höhen der von der Leiteinrichtung zur Funkbasisstation übertragenen elektrischen RF-Wellen konstant sind, ungeachtet der Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren, die jeweils die Leiteinrichtung und die Nebeneinrichtungen miteinander verbinden.
Außerdem sind die Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren bevorzugt im Bereich von 1 m bis 20 km definiert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend nun ausführlich beschrieben mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm darstellt, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockdiagramm darstellt, das die Nebeneinrichtungsseite einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm darstellt, das die Leiteinrichtungsseite einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Beispiel eines Systems darstellt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist;
Fig. 5 ein Blockdiagramm darstellt, das ein Beispiel aus dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 6 ein Schaubild darstellt, das ein Beispiel einer elektrooptischen Wandlercharakteristik (Direktmodulation) zeigt; und
Fig. 7 ein Schaubild darstellt, das ein Beispiel einer elektrooptischen Wandlercharakteristik (Direktprüfung) zeigt, das die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 1 stellt in Blockform eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, in der die Teile, die denen in Fig. 4 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Ausführungsform unterscheidet sich vom Beispiel aus dem Stand der Technik dadurch, dass die Prüfungsstufe der optischen Eingabe entweder der Leiteinrichtung 3 oder der Nebeneinrichtung 4 Mittel zum Prüfen des Wertes der optischen Eingabe vom optischen Kabel 5 und Mittel zum Durchführen einer Steuerung auf Basis des geprüften Wertes umfasst, um das geprüfte RF-Signal etwa auf demselben Wert zu halten.
In der Leiteinrichtung 3 sind Stromprüfer (I-DET) 35-1 bis 35-n zum Prüfen von Stromwerten von O/E-Wandlern 34-1 bis 34-n vorgesehen, die über optische Aufwärtskabel 5 von den entsprechenden Nebeneinrichtungen 4 gesendete Lichtwellen prüfen. Zwischen die O/E-Wandler 34-1 bis 34-n und die Signalkombinatoren 40 sind Regelverstärker 36-1 bis 36-n angeordnet. Die von den Stromprüfern 35-1 bis 35-n geprüften Stromwerte werden in eine Steuerungsschaltung 37 eingegeben. Die Steuerungsschaltung 37 konvertiert den entsprechenden geprüften Stromwert durch einen A/D-Wandler in einen digitalen Wert, schätzt dann den Verlust des betreffenden optischen Kabels aus einem Gleichstromwert, der ein Referenzwert ist (ein Wert, wenn die Länge des optischen Kabels 0 m beträgt) und bringt ein Verstärkungssteuerungssignal auf den betreffenden der Regelverstärker 36-1 bis 36-n auf, um seinen Verstärkungsfaktor so zu verändern, dass sein Ausgabewert eine bestimmten Wert annimmt. Der Gleichstromwert und der Verstärkungskorrekturwert sind nach dem Kalibrieren in der Steuerungsschaltung 37 vorgespeichert.
In jeder der Nebeneinrichtungen 4 wird der Stromwert eines O/E-Wandlers 42, der durch eine Photodiode oder dergleichen gebildet ist, die eine über ein optisches Abwärtskabel 5 von der Leiteinrichtung 3 gesendete Lichtwelle prüft, wird durch einen Stromprüfer (I-DET) 44 geprüft und eine Steuerungsschaltung 45 verwendet den geprüften Wert, um den Verlust des optischen Kabels von demselben Gleichstromwert wie oben genannt abzuschätzen und steuert die Verstärkung des Regelverstärkers 46 wie in der Leiteinrichtung 3.
Die Regelverstärker 36-1 bis 36-n und 46 können jeweils ein variabler Dämpfer oder eine Kombination eines Verstärkers und eines variablen Dämpfers sein.
Wenn eine Photodiode jeweils als O/E-Wandler 34 und 42 verwendet wird, schwankt der in der Photodiode fliessende Strom linear mit einer Veränderung der optischen Eingangshöhe wie es in Fig. 7 abgebildet ist. Das heißt, der Gleichstromwert des O/E-Wandlers 42 oder 34, der der Höhe des Eingabelichts entspricht, das über das optische Kabel 5 von der Leiteinrichtung 3 oder Nebeneinrichtung 4 der Relaisstation 2 empfangen wurde, wird durch den Stromprüfer 44 oder 35 geprüft.
Die Steuerungsschaltung 37 (45 in der Nebeneinrichtung 4) konvertiert den geprüften Stromwert, schätzt dann den Verlust des optischen Kabels aus dem oben genannten Referenzgleichstromwert und einem Verstärkersteuerungssignal zum Regelverstärker 36 (46 in der Nebeneinrichtung 4), um seinen Verstärkungsfaktor so zu verändern, dass seine RF-Ausgangssignalspannung einen bestimmten Wert annimmt. Ein Gleichstromwert gegen den optischen Kabelverlust (praktisch die Verstärkung des Regelverstärkers) wird in einem Speicher der Steuerungsschaltung vorgespeichert und damit kann der Verlust des optischen Kabels leicht abgeschätzt werden.
Die Fig. 2 und 3 stellen Blockdiagramme einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei Fig. 2 die Nebeneinrichtungsseite und Fig. 3 die Leiteinrichtungsseite zeigt. Die Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In dieser Ausführungsform werden, da die optischen Kabel 5 für die Aufwärts- und Abwärtsverbindung, die die Leiteinrichtung 3 und die Nebeneinrichtung 4 miteinander verbinden, ungefähr dieselbe Länge aufweisen, Steuerungsdaten zum Kompensieren des Verlusts des optischen Abwärtskabels, die in der Nebeneinrichtung 4 geprüft sind, zu überwachten Daten hinzuaddiert, die von der Nebeneinrichtung 4 zur Leiteinrichtung 3 gesendet werden, die Steuerungsdaten werden verwendet, um die Verstärkung des Regelverstärkers in der Leiteinrichtung 3 zu steuern.
In der Nebeneinrichtung 4 von Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 47 ein Modem für überwachte Daten, das Verstärkungssteuerungsdaten von der Steuerungsschaltung 45 zusammen mit anderen Überwachungsdaten moduliert und die modulierten Daten in einen Verstärker 48 eingibt, von dem sie zum E/O-Wandler 43 zusammen mit dem Sendesignal (d. h. dem Aufwärtssignal) zur Leiteinrichtung 3 zugeführt werden.
In der Leiteinrichtung 3 von Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 38 ein Modem für überwachte Daten, das Überwachungsdaten und Steuerungsdaten von der Ausgabe des Signalkombinators 40 demoduliert und die Steuerungsdaten gebildet aus der Anzahl der Nebeneinrichtungs- und Kabelverlustdaten in die Steuerungsschaltung 39 eingibt. Die Steuerungsschaltung 39 steuert die Verstärkung des Regelverstärkers 36 entsprechend der betreffenden Nebeneinrichtung 4. In diesem Fall werden die Steuerungsdaten von den entsprechenden Nebeneinrichtungen nacheinander durch Anweisungen (Abfrage) von der Leiteinrichtung 3 verarbeitet, dadurch kollidieren die Steuerungssignale nicht miteinander.
Übrigens ist der Grund für die Verstärkung des Verstärkers 48 des Aufwärtssignals in jeder Nebeneinrichtung 4 der, dass der Betrieb einer Laserdiode, die als E/O-Wandler 43 verwendet wird, in den optimalen Zustand versetzt wird. Das heißt, eine Zunahme des Eingabewerts des E/O-Wandlers 43 verbessert das CN-Verhältnis, verschlechtert aber die Intermodulation, während eine Abnahme der Eingabewerte, das letztere verbessert, aber das erstere verschlechtert; deshalb wird der Eingabewert des E/O-Wandlers 43 immer auf den optimalen Wert gesetzt.
Wie oben beschrieben unterscheidet sich die Ausführungsform von Fig. 1 vom Beispiel aus dem Stand der Technik darin, dass der Stromprüfer 35 zum Prüfen des Stromwertes des O/E-Wandlers 34 und die Steuerungsschaltung 37 zum Steuern der Verstärkung des Regelverstärkers 36 gemäß dem geprüfen Stromwert vorgesehen ist.
Wenn eine Photodiode als O/E-Wandler 34 verwendet wird, verändert sich der darin fliessende Strom linear mit dem optischen Eingabewert. Das heißt, der Stromprüfer 35 wird verwendet, um den Gleichstromwert des O/E-Wandlers 34 zu prüfen, der dem Wert der optischen Eingabe entspricht, die über das optische Kabel 5 von der Leiteinrichtung 3 der Relaisstation 2 empfangen wird.
Beispielsweise konvertiert die Steuerungsschaltung 37 den geprüfen Stromwert mit einem A/D-Wandler in einen digitalen Wert, schätzt dann den Verlust des optischen Kabels von einem Gleichstromwert, der ein Referenzwert ist (wenn die Länge des optischen Kabels 0 m beträgt) und bringt ein Verstärkungssteuerungssignal auf den Regelverstärker 36 auf, um seinen Verstärkungsfaktor so zu verändern, dass die RF-Ausgangssignalspannung am Ausgangsterminal einen bestimmten Wert annimmt.
Wie oben ausführlich beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Werte von RF-Signalen, die vom Ausgabesignal von der Leiteinrichtung zu den Funkbasisantennen der mit der Leiteinrichtung über optische Kabel unterschiedlicher Längen verbundenen Nebeneinrichtungen ausgesendet werden, und der Stationswert automatisch im Wesentlichen angeglichen werden.
Dementsprechend kann der variable Bereich der Verstärkung des Regelverstärkers gemäß der Entfernung von der Leiteinrichtung zur entferntesten Nebeneinrichtung eingestellt werden, wobei die Flächenausdehnung und planare Landform in der Empfangslochzone berücksichtigt wird, wo die Relaisstation installiert ist. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung eine beträchtliche Reduktion an Arbeitsaufwand und Zeit für die Installation der Relaisstation oder zusätzliche Installation der Nebeneinrichtung, und ist daher bei Einsatz in der Praxis von großem Nutzen.

Claims

1. Relaisstation zum Verstärken von elektrischen RF-Wellen zwischen einer Funkbasisstation und tragbaren Stationen in einem Funkrufsystem, umfassend:

eine Leiteinrichtung (3) zum Empfangen (31) einer der elektrischen RF- Wellen von der Funkbasisstation, Überlagern (32) der einen empfangenen der elektrischen RF-Wellen auf einer Lichtwelle eines festen Wertes, Verzweigen der Lichtwelle durch eine Verzweigungsschaltung (33) zu einer Vielzahl von verzweigten Ausgaben zum Aussenden einer Vielzahl von optischen Ausgaben von einer Verzweigungsschaltung;

eine Vielzahl von optischen Kabeln (5), die an einem Ende mit den verzweigten Ausgaben der Verzweigungsschaltung (33) der Leiteinrichtung (31) verbunden sind, um eine Vielzahl der optischen Ausgaben zu übertragen; und

eine Vielzahl von Nebeneinrichtungen (4), die mit anderen Enden einer Vielzahl der optischen Kabel (5) verbunden sind, wobei jede Nebeneinrichtung einen Lichtwellenempfänger umfasst zum Empfangen einer der optischen Ausgaben von der Leiteinrichtung über das optische Kabel, das mit der Nebeneinrichtung verbunden ist, um die durch eine Antenne übertragenen elektrischen RF-Wellen zuzuführen;

dadurch gekennzeichnet, dass

der Lichtwellenempfänger jeder Nebeneinrichtung umfasst: einen ersten Regelverstärker (46) zum Verstärken eines elektrischen RF-Signals, das von einem optoelektrischen Wandler (42) im Lichtwellenempfänger extrahiert wurde und Ausgeben des extrahierten elektrischen RF-Signals in einer vorgeschriebenen Höhe, einen Leitungsprüfer (44) zum Prüfen des Gleichstromwerts des optoelektrischen Wandlers (42); und eine Steuerungsschaltung (45) zum Aufgeben eines Verstärkungssteuersignals auf den Regelverstärker (46) ausgehend vom geprüften Wert vom Leitungsprüfer (44), so dass das elektrische RF-Signal eine vorgeschriebene Höhe aufweist;

die von der Antenne der Nebeneinrichtung (4) übertragenen elektrischen RF- Wellen die vorgeschriebene Höhe ungeachtet der Längen der optischen Kabel (5) aufweisen, die entsprechende der Nebeneinrichtungen (4) und der Leiteinrichtung (3) verbinden.

2. Relaisstation zum Verstärken von elektrischen RF-Wellen zwischen einer Funkbasisstation und tragbaren Stationen in einem Funkrufsystem nach Anspruch 1, bei der die Leiteinrichtung (3) ferner umfasst:

eine Vielzahl von ersten Eingabestellen, die Eins-zu-Eins-Korrespondenz mit einer Vielzahl der ersten verzweigten Ausgaben herstellen und jedes mit einem Ende jedes optischen Aufwärtskabels (5) verbunden, um optische Aufwärtssignale zu empfangen, die jeweils von entsprechenden der Nebeneinrichtungen (4) übertragen sind, eine Vielzahl von ersten optoelektrischen Wandlern (34-1 bis 34-n) jeweils mit den ersten Eingabestellen verbunden, um jeweils die optischen Aufwärtssignale in elektrische Aufwärtssignale zu wandeln, eine Vielzahl von ersten Regelverstärkern (36-1 bis 36-n), um jeweils die elektrischen Aufwärtssignale zu verstärken, eine Vielzahl von ersten Leitungsprüfern (35-1 bis 35-n), um jeweils Gleichstromwerte der ersten optoelektrischen Wandler (34-1 bis 34-n) zu prüfen, eine erste Steuerschaltung (37), um jeweils erste geprüfte Werte von einer Vielzahl von ersten Leitungsprüfern (35-1 bis 35-n) mit ersten eingestellten Referenzwerten zu vergleichen und um jedes der ersten Steuersignale auf einen entsprechenden der ersten Regelverstärker (36-1 bis 36-n) aufzugeben, um dabei einen Verstärkungsfaktor zu verändern, um eine entsprechende erste Differenz zwischen einem entsprechenden der ersten geprüften Werte und einem entsprechenden der ersten eingestellten Referenzwerte auf null zu reduzieren, einen Signalkombinator (40) zum Kombinieren der verstärkten elektrischen Aufwärtssignale in ein zusammengesetztes elektrisches RF-Signal, und Mittel zum Vorsehen einer der elektrischen RF-Wellen von dem zusammengesetzten elektrischen RF- Signal zum Übertragen der einen der elektrischen RF-Wellen zur Funkbasisstation;

wobei die Werte der von der Leiteinrichtung zur Funkbasisstation übertragenen elektrischen RF-Wellen konstant sind, ungeachtet der Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren, die jeweils die Leiteinrichtung und die Nebeneinrichtungen miteinander verbinden.

3. Relaisstation zum Verstärken von elektrischen RF-Wellen zwischen einer Funkbasisstation und tragbaren Stationen in einem Funkrufsystem nach Anspruch 1, bei der der Lichtwellenempfänger jeder Nebeneinrichtung ferner einen zweiten Regelverstärker (48) umfasst zum Verstärken eines elektrischen RF-Aufwärtssignals, das von der Antenne derselben Nebeneinrichtung empfangen wurde, einen elektrooptischen Wandler (43) zum Umwandeln des elektrischen RF-Aufwärtssignals in ein intensitätsmoduliertes Aufwärtslichtsignal, eine mit dem anderen Ende des optischen Aufwärtskabels verbundene zweite Ausgabestelle, um das intensitätsmodulierte Aufwärtslichtsignal an die Leiteinrichtung auszusenden, ein Modem für überwachte Daten (47), das auf das zweite Steuersignal von einer zweiten Steuerschaltung (45) anspricht, um aus dem zweiten Steuersignal die überwachten Daten gebildet aus einer Identifikationsnummer der betreffenden Nebeneinrichtung und dem Kompensationswert abzuleiten, und Mittel zum Überlagern der überwachten Daten über das elektrische RF- Signal zur Übertragung an das intensitätsmodulierte Lichtsignal übertragen auf dem entsprechenden der optischen Aufwärtskabel (5);

wobei die Höhen der verzweigten Ausgaben der intensitätsmodulierten Lichtsignale zur Übertragung von der Leiteinrichtung zu den Nebeneinrichtungen konstant sind, ungeachtet der Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren, die jeweils die Leiteinrichtung und die Nebeneinrichtungen miteinander verbinden.

4. Relaisstation zum Verstärken von elektrischen RF-Wellen zwischen einer Funkbasisstation und tragbaren Stationen in einem Funkrufsystem nach Anspruch 1, bei der die Leiteinrichtung (3) ferner umfasst:

eine Vielzahl von ersten Eingabestellen, die Eins-zu-Eins-Korrespondenz mit einer Vielzahl der ersten Ausgabestellen herstellen und jedes mit einem Ende des optischen Aufwärtskabels (5) verbunden ist, um optische Aufwärtssignale zu empfangen, die jeweils von entsprechenden der Nebeneinrichtungen (4) übertragen sind, eine Vielzahl von ersten optoelektrischen Wandlern (34-1 bis 34-n) jeweils mit den ersten Eingabestellen verbunden, um jeweils die optischen Aufwärtssignale in elektrische Aufwärtssignale zu wandeln, eine Vielzahl von ersten Regelverstärkern (36-1 bis 36-n), um jeweils die elektrischen Aufwärtssignale zu verstärken, einen Signalkombinator (40) zum Kombinieren der verstärkten elektrischen Aufwärtssignale in ein zusammengesetztes elektrisches RF-Signal, ein Modem für überwachte Daten (38), zum Extrahieren von den überwachten Daten hinzugefügten Steuerdaten, die in dem zusammengesetzten elektrischen Signal enthalten sind, und eine erste Steuerschaltung (39), die auf die extrahierten Steuerdaten anspricht, um eines der ersten Steuersignale auf einen entsprechenden der ersten Regelverstärker (36-1 bis 36-n) aufzugeben, um dabei einen Verstärkungsfaktor zu verändern;

wobei die Höhen der von der Leiteinrichtung zur Funkbasisstation übertragenen elektrischen RF-Wellen konstant sind, ungeachtet der Längen einer Vielzahl von optischen Kabelpaaren, die jeweils die Leiteinrichtung und die Nebeneinrichtungen miteinander verbinden.

5. Relaisstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Längen der Vielzahl von optischen Kabeln im Bereich von 1 m bis 20 km liegen.