JP2019125877A - 無線中継システム - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (13)
- 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、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。 - 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に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。
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