JP4249989B2

JP4249989B2 - Mobile communication relay device

Info

Publication number: JP4249989B2
Application number: JP2003002648A
Authority: JP
Inventors: 敏夫槇; 正勝山崎
Original assignee: NTT Docomo Inc; SPC Electronics Corp
Current assignee: NTT Docomo Inc; SPC Electronics Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP2004215192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話無線機（以下、「携帯端末」）のような移動端末と、基地局とを含んでなる移動体通信システムにおいて、信号伝送用の電波の不感地帯をカバーするために設けられる中継装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、任意の場所から通話又はデータ通信を行う携帯端末が急速に普及している。携帯端末による通信を可能にする通信システムは、公衆通信網に接続された交換局と、この交換局に接続された無線基地局とを含んで構成されている。無線基地局は、サービスエリア毎に複数設けられるが、使用周波数帯が高周波帯であることから、携帯端末がトンネル内、地下街、ビル内にあるときには、電波がまったく届かないか、あるいは届きにくくなっている。そのため、このような領域に中継装置を設け、無線基地局からの電波を中継装置で増幅して再配信しているのが一般的である。このような中継装置は、例えば光ケーブル、あるいは無線通信手段を通じて無線基地局に接続されている。
【０００３】
図１３は、従来のこの種の中継装置の構成図である。この中継装置は、親機５１と子機５２とを双方向通信可能な形態で接続して構成される。無線基地局との間は、下り回線（無線基地局から携帯端末に向かう回線、以下同じ）用の入力端子３２に装着された光ケーブル３３と、上り回線（携帯端末から無線基地局に向かう回線、以下同じ）用の出力端子３４に装着された光ケーブル３５とで接続されており、親機５１と子機５２との間は、同軸ケーブル２９で接続される場合の例を示している。
親機５１は、図１４のように構成されている。すなわち、光ケーブル３３により伝送され、入力端子３２に到達した下り回線の光強度変調信号を光電変換回路（光→電気：Ｏ／Ｅ）３０で高周波信号に変換する。そして、変換された高周波信号をアンプモジュール５４の低歪みアンプ（ＬＰＡ）４０で増幅した後、マルチプレクサ５５によって上り回線の通信路と共に一つの通信路に纏め、これを同軸ケーブル２９を通じて子機５２へ送出する。
【０００４】
子機５２からは、同軸ケーブル２９を通じて、上り回線系（この明細書では、上り回線の高周波信号が通過する経路を便宜上「上り回線系」と称する）の高周波信号が下り回線系（この明細書では、下り回線の高周波信号が通過する経路を便宜上「下り回線系」と称する）の通信路と共に一つの通信路に纏められて入力される。親機５１は、この高周波信号を受信し、マルチプレクサ５５で上り回線系を伝送する高周波信号のみを分離した後、アンプモジュール５４の低雑音アンプ（ＬＮＡ）４１で、その高周波信号を増幅する。そして、増幅された高周波信号を光電変換回路（電気→光：Ｅ／Ｏ）３１で光強度変調信号に変換し、出力端子３４及びそれに装着された光ケーブル３５を介して無線基地局へ送出する。
【０００５】
なお、無線基地局と中継装置の間を無線で接続する無線方式もある。
図１５は、無線方式による親機６１の構成図である。この親機６１は、下り回線系の高周波信号も上り回線系の高周波信号も、共に親機６１において送受信されることになるため、アンテナ接続端６２とアンプモジュール５４との間にデュープレクサ２３を配置し、下り回線系の高周波信号については、上り回線系の通信路と共に一つに纏められた通信路からそれを分離し、上り回線系の高周波信号については、これを下り回線系の通信路と共に一つの通信路に纏めてアンテナ６３に導く。アンプモジュール５４及びマルチプレクサ５５については、光ケーブル方式の親機５１と同じ部品となる。
【０００６】
子機５２は、図１６に示すように、アンテナ６０と高周波結合器４とを含むアンテナモジュールを備えて構成される。高周波結合器４は、所定の結合度Ｃに設定されており、入力端子ＨＩ、出力端子ＨＯ及び分岐・結合端子５を備えている。アンテナ６０は、分岐・結合端子５に同軸ケーブル１５及びアンテナ接続端１６を介して接続される。
【０００７】
図１７は、図１３における子機５２の概略構成図である。子機５２は、所定の子機サービスエリアに分散配置するために、図１６に示した構成のものが複数設けられる。すなわち、図１６に示した高周波結合器４の入力端子ＨＩと子機側の入出力端子２とを配線用同軸ケーブル３−０により接続して初段の高周波結合器４−１とし、この高周波結合器４−１と次段の高周波結合器４−２，さらに次段の高周波結合器４−２と３段目の高周波結合器，・・・，４−ｎの順に、配線用ケーブル３−１，３−２，・・・，３−（ｎ−１）により縦続接続し、各々の高周波結合器４−１，４−２，・・・，４−ｎの分岐・結合端子５−１，５−２，・・・，５−ｎに、それぞれ配線用同軸ケーブル１５−１，１５−２，・・・，１５−ｎ及びアンテナ接続端１６−１，１６−２，・・・，１６−ｎを介してアンテナ６０−１，６０−２，・・・，６０−ｎを接続している。
図中、Ｃ１は初段の高周波結合器４−１における結合度、Ｃ２は次段の高周波結合器４−２における結合度、Ｃｎはｎ段目の高周波結合器４−ｎにおける結合度である。
【０００８】
上記のように構成される中継装置の動作は、以下のようになる。
親機５１（又は親機６１）から送出された下り回線系の高周波信号は、子機側の入出力端子２に導かれ、さらに、配線用同軸ケーブル３−０を介して初段の高周波結合器４−１に入力される。その結合波は、分岐・結合端子５−１、配線用同軸ケーブル１５−１及びアンテナ接続端１６−１を介してアンテナ６０−１から携帯端末に向けて送信される。また、後段の高周波結合器４−２，・・・，４−ｎを通じて他のアンテナ６０−２，・・・，６０−ｎからも送信される。
【０００９】
一方、携帯端末から送信された上り回線系の高周波信号は、アンテナ６０−１で受信され、アンテナ接続端１６−１及び同軸ケーブル１５−１を介して分岐・結合端子５−１に導かれる。この高周波信号は、結合度Ｃ１の分だけ減衰して高周波結合器４−１の主線路を伝送される。そして、同軸ケーブル３−０を介して入出力端子２から親機５１に向けて送出される。他のアンテナ６０−２，・・・，６０−ｎで受信された高周波信号についても同様となる。
【０００１０】
【発明が解決しようとしている課題】
上述した従来の中継装置には、以下のような問題がある。
第１の問題は、携帯端末から送信される上り回線系の受信感度の劣化である。
子機のアンテナで受信した上り回線の高周波信号が親機の入力端（図１５の端子２７）に到達するまで、アンテナと高周波結合器間の配線用同軸ケーブルの損失、高周波結合器の結合度およびその高周波結合器を縦続接続するために使う配線用同軸ケーブルの損失が、上り回線系の雑音として重量される。そのため、上り回線系のＳ／Ｎ（信号対雑音比）が劣化し、携帯端末からの受信状況によっては、無線基地局での受信感度が規定値を満たさない事態が生じる。
【００１１】
第２の問題は、変調方式に対応する上り回線系の感度劣化である。
変調方式によっては、ある携帯端末からの上り回線系の高周波信号が他の携帯端末用の高周波信号に対して雑音となる。そのため、携帯端末からの送信電力をできるだけ低レベルに抑えるように制御している。その際、上述の第１の問題が障害となり、制御が不能になる場合がある。
【００１２】
第３の問題は、下り回線系の送信電力制御の問題である。
親機から子機までの損失は回線設計により決定されるが、子機の配置場所によっては同軸ケーブルの長さに自由度が必要となる。その際、同軸ケーブルの損失が回線設計の範囲を逸脱した値になると、下り回線系の受信感度の劣化、受信感度の抑圧などを引き起こす。また、上述の第２の問題で説明したような変調方式においては、精度の高い送信電力制御が必要となるが、配線用同軸ケーブルの長さに自由度を与えると子機間の送信電力の偏差が大きくなり、制御が難しくなる。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解消することができる中継装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明の中継装置は、移動端末と基地局との間の通信を中継する装置であって、親機と、この親機に同軸ケーブルで接続された子機とを有する。
親機は、基地局との間の無線通信を可能にする無線通信手段と、この無線通信手段により送受信される高周波信号の同軸ケーブルによる子機との間の受け渡しを可能にする有線通信手段と、直流電力を前記同軸ケーブルを通じて子機に伝達させる伝達手段とを有し、
子機は、移動端末との間でダイバーシティ通信を可能にする複数のアンテナを接続するためのアンテナ接続端を有する無線通信手段と、親機との間で前記同軸ケーブルによる高周波信号の受け渡しを可能にする有線通信手段と、アンテナ接続端における信号特性をそれがない場合よりも高める高周波ユニットとを有し、高周波ユニットが前記親機から伝達された直流電力により動作可能になるものである。
【００１５】
親機と子機とを同軸ケーブルで接続することにより、光ケーブルではできない、子機への直流電力の伝達が可能になるので、子機側で、電源を備えなくとも高周波ユニットを動作させることができる。そのため、親機に対する子機の増設が極めて容易になり、不感帯に容易に子機を設置できるようになる。また、高周波ユニットによりアンテナ接続端における高周波特性が高められるので、移動体通信の安定した中継が可能になる。ここにいう「高周波特性」には、高周波信号の雑音指数、移動端末からの信号受信時の受信感度、信号波形、高周波信号の出力レベル等がある。
【００１６】
第２発明の中継装置は、移動端末と基地局との間の通信を中継する装置であって、親機と、この親機に同軸ケーブルで接続された複数の子機とを有する。
親機は、基地局との間の無線通信を可能にする無線通信手段と、この無線通信手段により送受信される高周波信号の同軸ケーブルによる複数の子機との間の受け渡しを可能にする有線通信手段と、直流電力を同軸ケーブルを通じて複数の子機に伝達させる伝達手段とを有し、
複数の子機は、それぞれ、信号伝送用の電力レベルが他の子機とほぼ同じレベルになる所定の結合度で同軸ケーブルに結合されており、
個々の子機は、移動端末との間でダイバーシティ通信を可能にする複数のアンテナを接続するためのアンテナ接続端を有する無線通信手段と、親機との間で同軸ケーブルによる高周波信号の受け渡しを可能にする有線通信手段と、アンテナ接続端における信号特性をそれがない場合よりも高める高周波ユニットとを有し、高周波ユニットが前記親機から伝達された直流電力により動作可能になるものである。
複数の子機への信号伝送用の電力レベルがほぼ同じレベルになるので、親機からは高周波信号の信号レベルを子機の事情に応じて調整する必要がなくなり、移動端末に向けた高周波信号の送信時の制御が容易になる。
【００１７】
第３発明の中継装置は、移動端末と基地局との間の通信を中継する装置であって、親機と、この親機に同軸ケーブルで接続された複数の子機とを有する。
親機は、基地局との間で光通信を可能にする第１有線通信手段と、この第１有線通信手段により送受信される信号の同軸ケーブルによる複数の子機との間の受け渡しを可能にする第２有線通信手段と、直流電力を同軸ケーブルを通じて複数の子機に伝達させる伝達手段とを有し、
複数の子機は、それぞれ、信号伝送用の電力レベルが他の子機とほぼ同じレベルになる所定の結合度で同軸ケーブルに結合されており、
個々の子機は、移動端末との間でダイバーシティ通信を可能にする複数のアンテナを接続するためのアンテナ接続端を有する無線通信手段と、親機との間で同軸ケーブルによる高周波信号の受け渡しを可能にする有線通信手段と、アンテナ接続端における信号特性をそれがない場合よりも高める高周波ユニットとを有し、高周波ユニットが前記親機から伝達された直流電力により動作可能になるものである。
基地局と親機との間で光通信によって信号の送受信が行われるので、雑音を考慮することなく、安定的な有線通信が可能になる。
【００１８】
第１乃至第３発明のいずれかにおいて、子機が有する高周波ユニットは、例えば、移動端末から基地局に向かう上り回線系の高周波信号を増幅するアンプと、増幅された高周波信号の不要波を除去するフィルタとが縦続接続されたものである。これらの部品は、アンプの雑音指数がＦａ、アンプの利得がＧ、フィルタの雑音指数がＦｆ、高周波ユニットが存在しないときのアンテナの接続端からみた上り回線系の雑音指数がＦoである場合、高周波ユニットを設けたときのアンテナの接続端からみた上り回線系の雑音指数Ｆが、下式の関係になるようにする。
Ｆ＝Ｆｆ・（Ｆａ＋（２・Ｆo−１）／Ｇ）
このような関係の部品を設けることにより、高周波信号受信時の雑音指数が改善され、移動端末からの受信時の受信感度劣化の問題が解消される。
【００１９】
第１乃至第３発明のいずれかにおいて、子機の各々が有する高周波ユニットは、例えば、基地局から移動端末に向かう下り回線系の高周波信号の信号レベルを調整可能な利得可変のアンプを含んで構成される。このアンプは、好ましくは、自己から出力される信号レベルに応じて自己の利得を自律的に制御する利得自己制御型のアンプとする。また、下り回線系の送信電力を所定値以下に制限する機能を有するものとする。これにより、子機を複数配備するときの信号送信時の制御が容易になる。
【００２０】
第１又は第２発明において、親機が有する無線通信手段は、例えば、基地局との間でそれぞれ異なる周波数の高周波信号の送受信を行う複数の送受信ユニットを含んで構成されるものであり、親機が有する有線通信手段は、複数の送受信ユニットの各々から出力される下り方向の高周波信号と、複数の送受信ユニットの各々に入力する上り方向の高周波信号とを一種類の信号に統合して同軸ケーブルに導くように構成されているものである。
第３発明において、親機が有する第１有線通信手段は、基地局との間でそれぞれ異なる周波数の高周波信号の送受信を行う複数の送受信ユニットを含んで構成されるものであり、親機が有する第２有線通信手段は、複数の送受信ユニットの各々から出力される下り方向の高周波信号と、複数の送受信ユニットの各々に入力する上り方向の高周波信号とを一種類の信号に統合して前記同軸ケーブルに導くように構成されているものである。第１有線通信手段は、より具体的には、基地局との間で光ケーブルによる通信を可能にする光電変換回路を含んで構成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、親機と複数の子機とから構成され、移動端末の一例となる携帯端末とその無線基地局との間の通信の中継を行う中継装置に適用した場合の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態による親機の構成図である。ここでは、無線方式により無線基地局と接続する場合の例を挙げる。なお、図１５に示した従来の親機６１のものと同じ構成部品については、同一符号を付してある。
この実施形態の親機２１には、下り回線系と上り回線系とで共用可能なアンテナ６３を接続するためのアンテナ接続端６２と、図示しない電源装置が接続される電源端子２６と、子機側の入出力端子２と同軸ケーブル２９により接続するための接続端２７とが設けられている。
【００２２】
アンテナ６３で受信した、無線基地局からの高周波信号は、デュープレクサ２３で、下り回線系を伝送する高周波信号（以下、「第１信号」と称する）に分離された後、アンプモジュール２４の低歪みアンプ（ＬＰＡ）４０で増幅される。増幅された第１信号は、マルチプレクサ２５で上り回線系の通信路と共に一つの通信路に纏められ、接続端２７に接続された同軸ケーブル２９を経て子機側に伝達される。
一方、接続端２７から同軸ケーブル２９を経て入力された子機群からの高周波信号は、マルチプレクサ２５で分離されて第２信号となり、アンプモジュール２４の低雑音アンプ（ＬＮＡ）４１で増幅された後、デュープレクサ２３で第１信号と共に１つの通信路に纏められ、アンテナ接続端６２を経てアンテナ６３から無線基地局に向けて送信される。
【００２３】
上述のとおり、マルチプレクサ２５は、下り回線系の通信路を上り回線系の通信路に纏め、これにより第１信号を子機側に伝達したり、子機側と繋がる通信路から上り回線系の通信路を分離し、これにより第２信号をアンプモジュール２４へ出力するように動作する。
図２は、このマルチプレクサ２５の詳細な構成図であり、下り回線系を伝送してきた第１信号は、アンプモジュール２４のＬＰＡ４０で増幅され、直流阻止用コンデンサ２５−３及び下り回線用フィルタ２５−１を通過して、接続端２７に出力される。上り回線系を伝送してきた第２信号は、接続端２７を通じて子機側から入力され、上り回線用フィルタ２５−２及び直流阻止用コンデンサ２５−４を通過してアンプモジュール２４のＬＮＡ４１に入力される。
第１信号及び第２信号の合成／分離を行うマルチプレクサ共通端（＝接続端２７）には、コイル２５−５及びコンデンサ２５−６により構成される直流電源用のローパスフィルタが接続されており、電源端子２６から供給される直流電力が、このローパスフィルタを経て供給され、第１信号及び第２信号のような高周波信号と重畳されるようになっている。高周波信号と直流電力とを重畳させる技術自体は公知なので、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
上記のように構成される親機２１との間で双方向の通信を行う子機側の構成例を図３に示す。
子機側１Ａでは、入出力端子２（図１右側に示したもの）、配線用同軸ケーブル３−０，３−１，３−２，３−（ｎ−１）及び高周波結合器４−１，４−２，・・・，４−ｎを介して各子機が備えるアンテナモジュール６−１，６−２，・・・，６−ｎが縦続接続されている。
各アンテナモジュール６−１，６−２，・・・，６−ｎは、分岐・結合端子５−１，５−２，５−ｎと、配線用同軸ケーブル１５−１，１５−２，・・・、１５−ｎとを介して接続され、高周波信号は配線用同軸ケーブル１５−１，１５−２，・・・、１５−ｎの芯線を通じて、また、直流電力は同軸ケーブル２９及び配線用同軸ケーブル１５−１，１５−２，・・・、１５−ｎの中心導体を通じて、それぞれアンテナモジュール６−１，６−２，・・・，６−ｎに伝達されるようになっている。
【００２５】
親機２１からの第１信号は、子機側１Ａの入出力端子２に入力され、配線用同軸ケーブル３−０を経て高周波結合器４−１に入力される。高周波結合器４−１は、この第１信号を分岐・結合端子５−１に導く。また、配線用同軸ケーブル３−１，３−（ｎ−１）を介して他の高周波結合器４−２，・・・，４−ｎに導く。
【００２６】
配線用同軸ケーブル１５−１及びアンテナ接続端１６−１を介してアンテナモジュール６−１に入力された第１信号は、分配・統合端１３を経て図下段の下り回線用の第１経路に導かれ、ＢＰＦ９でフィルタリングされた後、アンテナ１１から携帯端末に向けて送信される。
一方、携帯端末から送信され、アンテナ１０で受信された第２信号は、ＢＰＦ８でフィルタリングされた後、低雑音アンプ７で増幅され、分配・統合端１３、アンテナ接続端１６−１及び配線用同軸ケーブル１５−１を介して分岐・結合端子５−１に入力される。このようにして、第１信号及び第２信号が、同軸ケーブル２９，３−０，１５−１を介して親機２１と子機側１Ａとで受け渡される。
他のアンテナモジュール６−２，・・・，６−ｎについても同様の動作となる。
【００２７】
図１に示した親機２１側のＬＰＡ４０，４１及び図３に示した子機側１Ａのアンテナモジュール６−１，６−２，・・・，６−ｎの低雑音アンプ７は、それぞれＦＥＴ（電界効果トランジスタ）またはバイポーラトランジスタのような能動素子を含んで構成される。これらの能動素子を動作可能にする電源は、マルチプレクサ２５において高周波信号に重畳された直流電力により得られる。
【００２８】
図３に示されるように、子機側１Ａに複数の子機が縦続接続されている場合、下り回線系の送信電力は、すべての子機に対して一定とするのが望ましい。そこで、本実施形態では、高周波結合器４−１、４−２，・・・，４−ｎにおける各子機との結合度Ｃｉを、それぞれ配線用同軸ケーブル３−０，３−１，３−２，・・・，３−（ｎ−１）、１５−１，１５−２，・・・、１５−ｎの引き回し長等に応じて、独自の値に設定する。すなわち、高周波結合器４−１、４−２，・・・，４−ｎの分岐・結合端子５−ｉ(ｉ＝１、２、…ｎ)の下り回線系の送信電力をすべての子機に対して一定とするために、配線用同軸ケーブルの損失ないし子機の数等を、(1）式および(2)式の関係を満たすように決める。
【００２９】
Ｐｉ＝ｄｉ（１−ｉ・Ｐｂ）・・・(1)
但し、ｉ＝０，１，２，・・・，（ｎ−１）
Ｃｉ＋１＝Ｐｂ／Ｐｉ・・・(2)
但し、ｉ＝０，１，２，・・・，（ｎ−１）
【００３０】
上記の各式においてＰｉは各高周波結合器４−１、４−２，・・・，４−ｎの主線路に入力される電力、Ｐｂは結合端５−ｉ（ｉ＝１、２、…ｎ）の電力、ｄｉは配線用同軸ケーブル３−０〜３−（ｎ−１）の損失である。
このようにして各子機に下り回線系の送信電力を配分した場合、アンテナ１０から送出される電力は、配線用同軸ケーブル１５−１〜１５−ｎの長さの偏差だけに依存することになるので、分散配置する際の同軸ケーブル配線長を考慮すれば、何等の問題を生じさせることなく、すべての子機に対してほぼ同レベルの送信電力を供給することができる。
【００３１】
上り回線系における受信感度は、上り回線系のアンテナ直下における雑音指数に大きく影響される。本実施形態では、アンテナモジュール６−１，６−２，６−ｎの各々の上り回線系の通信路に高周波ユニット（ＢＰＦ８及び低雑音アンプ７）を挿入接続することで、著しく改善される。すなわち、利得Ｇと雑音指数がＦａの低雑音アンプ７と、雑音指数がＦｆのＢＰＦ８を含む高周波ユニットを図３のように配備することで、それが存在しない場合に比べて、雑音指数が大きく改善される。以下、このことを図４及び図５を参照して説明する。
図４は、上り回線系におけるアンテナモジュール（例えば６−１、図４では、符号のサフィックスを省略している）の各部の雑音指数を示している。アンテナ接続端１６から入出力端子２側を見た雑音指数Ｆoは、高周波ユニット（ＢＰＦ８及び低雑音アンプ７）を設けない場合のアンテナ直下の雑音指数、すなわち、図５における端子１７における雑音指数と同一値である。
本実施形態の場合のアンテナ直下の端子１７における上り回線の雑音指数Ｆは、(3)式で示す値に近似される。
Ｆ＝Ｆｆ・（Ｆａ＋（２・Ｆo−１）／Ｇ）・・・(3)
なお、(3)式では、雑音指数を真数で表現しているが、対数で表現することもできる。
【００３２】
ごく一般的な構成の中継装置の場合、雑音指数Ｆoは、３０ｄＢ（真数では１０００）程度である。電力分配器１３は、上り回線系に対して損失３ｄＢとなり、雑音指数が３ｄＢ（真数では２）増加する。従って、上り回線系の低雑音アンプ７の出力端における雑音指数は２Ｆoで３３ｄＢ（真数では２０００）となる。雑音指数２Ｆoが、雑音指数がＦａで利得がＧの低雑音アンプ７を介在させることで、その低雑音アンプ７の入力端でＦａ＋（２・Ｆo−１）／Ｇとなる。このこと自体はよく知られているので、ここでは説明を省く。
Ｆａが２ｄＢ（真数では１．５８）、Ｇが３０ｄＢ（真数では１０００）とすると、１０ｌｏｇ（Ｆａ＋（２・Ｆo−１）／Ｇ）＝５．５ｄＢ（真数では３．５９）になる。
従って、雑音指数Ｆは、ＢＰＦ８の損失Ｆｆが１ｄＢのときに６．５ｄＢ（真数では４．５）となる。
【００３３】
このように、雑音指数Ｆは、高周波ユニットを設けない場合（３０ｄＢ）に比べて６．５ｄＢにまで改善される。上り回線系の雑音指数が改善されるということは、上り回線系の雑音電力密度が低減されるということと等価なので、周知の熱雑音（ＫＴＢ雑音：Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｂは帯域幅）を評価することで、その改善度がわかる。
【００３４】
具体的に説明すると、以下のようになる。
上り回線系の雑音電力密度Ｐｆは、上り回線系全体の利得をＧｓとすると、１Ｈｚあたりの熱雑音にほぼ近似できるので、(4)式で表すことができる。
Ｐｆ＝−１７４＋Ｆ＋Ｇｓ（ｄＢｍ／Ｈｚ）・・・(4)
本実施形態の中継装置の場合、雑音指数Ｆが６．５ｄＢなので、利得Ｇｓが３０ｄＢとすると、以下のようになる。
Ｐｆ＝−１７４＋６．５＋３０＝−１３７．５（ｄＢｍ／Ｈｚ）
これに対して、同一条件下での従来のアンテナモジュールによる雑音電力密度は、以下のようになる。
Ｐｆ＝−１７４＋３０＋３０＝−１１４（ｄＢｍ／Ｈｚ）
【００３５】
このように、本実施形態のように、アンテナモジュールの上り回線系に高周波ユニットを挿入することで、２３．５ｄＢも雑音電力密度が低い、つまり受信感度が２３．５ｄＢ改善されることがわかる。これにより、上り回線系の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が大幅に改善され、従来、問題になっていた感度劣化による通信障害が回避される。
【００３６】
また、親機２１から子機側１Ａのアンテナモジュール６−１，６−２，・・・，６−ｎに同軸ケーブル２９等を通じて直流電力を供給し、これを低雑音アンプ７の電源として使用するようにしたので、子機（アンテナモジュール）側で電源を用意する必要がなくなり、子機（アンテナモジュール）の増設が容易になる。そのため、例えばビル内で不感帯が生じたときに、その不感帯に子機（アンテナモジュール）を設け、その子機と親機２１とを同軸ケーブルで接続することにより、不感帯の解消を図ることができる。
なお、この実施形態では、親機２１から子機側１Ａに同軸ケーブル２９等で直流電力を供給する点に一つの特徴があるため、この直流電力によって動作が可能になる高周波ユニットは、低雑音アンプ７に限らず、信号波形の歪みを抑制する回路ないし素子、その他の高周波特性を改善するための回路ないし素子を含む高周波ユニットの場合もよい。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、親機２１は第１実施形態のものと同じで、子機の構成のみを変更したものである。
この第２実施形態による子機側の構成例を図６に示す。
第１実施形態との差異は、アンテナモジュール６−１の下り回線系に、利得可変のアンプ１２を配置した点である。この動作を図７の部分拡大図（符号のサフィックス省略）を参照して説明する。
【００３８】
親機２１からの第１信号は、子機側１Ｂの入出力端子２、高周波結合器４−１、分岐・結合端子５−１、配線用同軸ケーブル１５−１を経て、分配・統合端１３に到達する。そして、分配・統合端１３でその経路が下り回線系の第２経路に分離され、アンプ１２で増幅され、ＢＰＦ９でフィルタリングされた後、アンテナ１１から携帯端末に向けて送信される。
アンプ１２は、自己の出力信号の信号レベルを検出する検出回路１２ａと、信号レベルの比較を行う比較器１２ｂとを有し、検出回路１２ａで検出した検出レベルを比較器１２ｂで所定の基準レベルと比較し、比較結果に基づいて増幅用トランジスタのゲート電圧を制御して利得を可変にする。比較器１２ｂにおける基準レベルを予め設定しておくことにより、アンテナ１１からの送信出力を自律的に制御することができる（自己制御）。このような仕組みにより、配線用同軸ケーブル１５等の長さに起因する下り回線系の送信電力の偏差を抑圧することができる。
なお、アンプ１２の電源もまた、上り回線系の低雑音アンプ７等と同様に、親機２１のマルチプレクサ２５から同軸ケーブル２９，３−１，１５−１を通じて伝達された直流電力を用いることができる。
他のアンテナモジュール６−２，・・・，６−ｎについても同様の動作となる。
【００３９】
このように、第２実施形態では、下り回線系のアンテナ１１の直下に、ＢＰＦ９と利得可変機能を有するアンプ１２とを配備し、さらに、このアンプ１２の出力電力を検出回路１２ａの検出信号によって自己制御するようにしたので、アンプ１２の最大利得を制限する機能を持たせることができる。同軸ケーブル長に依存する下り回線系の送信電力の偏差は、個々の子機のアンプ利得を調整することにより改善することができる。アンプ１２に利得可変の機能を持たせることにより、同軸ケーブル損失を補償することができるので、設置場所の自由度が増すほか、他局への干渉波対策が可能になる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
第１及び第２実施形態では、上り回線系のアンテナ１０が一つの場合の例を示したが、このアンテナを複数配備して、ダイバーシティ（Diversity）通信を行うようにすることもできる。ダイバーシティ通信は、それぞれ異なる複数の無線通信経路で高周波信号を送受信することをいい、受信側では、いずれか強い方の高周波信号を受信信号として扱う。ダイバーシティ通信を可能するには、受信側である子機（アンテナモジュール）で、受信強度が異なる複数の信号を受信できるようにする。そのために、図８及び図９のように、上り回線系に所定距離だけ離れた二つのアンテナ１０−１，１０−２を接続し、いずれか強い方の信号を第２信号として採用する。これにより、受信感度の劣化防止を図ることができる。
【００４１】
なお、受信側で受信強度が異なる複数の信号を受信できるようにすればダイバーシティ通信による効果が期待できるので、上記のように物理的に距離を離した２つのアンテナ１０−１，１０−２で受信する「空間ダイバーシティ」のほか、アンテナの受信方向を２つ以上用意して別々に受信する「角度ダイバーシティ」を採用することもできる。また、携帯端末の側の構成がそれをサポートするようになっていなければならないが、「偏波ダイバーシティ」、「周波数ダイバーシティ」、「時間ダイバーシティ」を採用するようにしてもよい。
このように、第３実施形態の中継装置では、上り回線系に２つのアンテナ１０−１，１０−２を接続してダイバシティ通信を行うようにしたので、携帯端末の位置による受信感度の不安定さが改善される。
【００４２】
＜第４実施形態＞
図１０は、無線基地局との間で、無線通信によらず、光ケーブルによる有線通信により行う場合の親機の構成図である。
この親機２１Ｂは、下り回線系については、光ケーブル３３を伝送してきた光信号を入力するための入力端子３２と、入力された光信号を上記の第１信号に変換（光→電気：Ｏ／Ｅ）し、この第１信号をアンプモジュール２４に導く光電変換回路３０とを備えて構成される。上り回線系については、アンプモジュール２４から出力された第２信号を光信号に変換する光電変換回路（電気→光：Ｅ／Ｏ）３１と、この光信号を光ケーブル３５に導くための出力端子３４とを備えて構成される。
【００４３】
アンプモジュール２４、マルチプレクサ２５、電源端子２６及び接続端２７は、図１に示した第１実施形態による親機２１のものと同じである。
光ケーブル３３，３５を使用することから、第１実施形態において用いた親機２１に比べて伝送信号のレベルが安定し、ノイズ成分も著しく低減させることができる利点がある。また、光ケーブル方式を採用している従来の親機５１との比較では、マルチプレクサ２５に電源端子２６から直流電力を供給し、この直流電力を同軸ケーブルを通じて子機側の高周波ユニットに伝達することから、給電のための配線が不要になる利点がある。
【００４４】
＜第５実施形態＞
第１乃至第４実施形態では、単一の周波数帯を用いた場合の中継装置の例を示したものであるが、複数の周波数帯での使用に対応する構成を採用することもできる。
例えば図１１は、無線基地局との間で無線方式により通信を行う親機の構成図である。この親機２１Ｃは、８００ＭＨｚ帯の送受信ユニットであるデュープレクサ２３−１及びアンプモジュール２４−１、１．５ＧＨｚ帯の送受信ユニットであるデュープレクサ２３−２及びアンプモジュール２４−２、２ＧＨｚ帯の送受信ユニットであるデュープレクサ２３−３及びアンプモジュール２４−３を有し、これらの送受信ユニットがマルチプレクサ２５に対して並列に接続されている。デュープレクサ２３−１には、アンテナ接続端７２−１を通じて８００ＭＨｚ帯のアンテナ７３−１が接続されており、デュープレクサ２３−２には、アンテナ接続端７２−２を通じて１．５ＧＨｚ帯のアンテナ７３−２が接続されており、デュープレクサ２３−３には、アンテナ接続端７２−３を通じて２ＧＨｚ帯のアンテナ７３−３が接続されている。
各周波数帯の送受信ユニットにおける動作は、単一周波数帯のものと同様である。マルチプレクサ２５は、これらの送受信ユニットのいずれかと子機側とで第１信号と第２信号の受け渡し及び直流電力の伝達とを行う。
この図１１の親機２１Ｃの無線通信手段の部分を光ケーブル３３，３５を用いた有線通信手段に変更したのが図１２による親機２１Ｄである。
【００４５】
以上、複数の実施形態により本発明の中継装置を説明したが、本発明の範囲は、上述した実施形態の例に限定されるものではない。例えば、上記の各実施形態では、１つの親機に対して複数の子機が接続される場合について説明したが、１つの親機に対して１つの子機を接続して中継装置を構成してもよい。また、親機と子機とを区別することなく、１つの筐体に親機と子機の機能を同梱してもよい。また、アンテナモジュール又はアンテナとの接続端のみを親機から離れた部位に複数配備し、これらの接続端と親機とを接続して中継装置を構成することも、本発明によれば可能である。
さらに、基地局との双方向通信の際に中継を要する移動端末であれば、本発明を適用することができるので、中継の対象となる移動端末は、携帯端末に限定されず、携帯性のパーソナルコンピュータのようなものであってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の中継装置は、各々の子機が、サービルエリアに存する移動端末との間でダイバーシティ通信を行うとともに、アンテナ接続端における信号特性を高周波ユニットで改善するようにしたので、移動端末が移動することによって生じる通信障害を解消し、安定的な移動体通信を継続させることができる。
また、高周波ユニットの電源を同軸ケーブルを通じて親機から伝達するようにしたので、子機側に電源を用意しておく必要がなく、同軸ケーブルの敷設だけで子機を設置することができるので、子機の増設が低コストで実現できるようになる。
また、子機の増設の際の同軸ケーブルの長さの自由度が増すので、受信感度の劣化、受信感度の抑圧などを抑制することができる。同軸ケーブルの長さの自由度が増すことから、子機間の送信電力の偏差を低減させることもでき、精度の高い送信電力制御を容易に行えるようになった。
さらに、以上の効果が複数の周波数帯においても得られることから、子機側の広帯域化も可能になり、汎用性の高い通信システムの構築に貢献することができる。
このように、簡易且つ低廉な仕組みでありながら、本発明の効果には絶大なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における無線方式による中継装置の親機の構成図。
【図２】親機が備えるマルチプレクサの構成図。
【図３】第１実施形態における子機側の構成図。
【図４】第１実施形態によるアンテナモジュールの部分拡大図。
【図５】従来品によるアンテナモジュールの部分拡大図。
【図６】本発明の第２実施形態による子機側の構成図。
【図７】第２実施形態によるアンテナモジュールの部分拡大図。
【図８】本発明の第３実施形態によるアンテナモジュールの部分拡大図。
【図９】本発明の第３実施形態による他のアンテナモジュールの部分拡大図。
【図１０】本発明の第４実施形態による親機（光ケーブル方式）の構成図。
【図１１】本発明の第４実施形態による３周波数帯共用の親機（無線方式）の構成図。
【図１２】本発明の第４実施形態による３周波数帯共用の親機（光ケーブル方式）の構成図。
【図１３】光ケーブル方式による従来の無線基地局と中継装置との関係を示した図。
【図１４】光ケーブル方式による従来の中継装置における親機の構成図。
【図１５】無線方式による従来の親機の構成図。
【図１６】無線方式による従来のアンテナモジュールの部分拡大図。
【図１７】無線方式による従来の中継装置の子機側の構成図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ子機側
２入出力端子
３−０〜（ｎ−１），１５−１〜ｎ，２９同軸ケーブル
４−１〜ｎ高周波結合器
５−１〜ｎ分配・結合端子
６−１〜ｎアンテナモジュール
７子機の低雑音アンプ
８，９ＢＰＦ
１０、１０−１，１０−２，１１，６０，６３，７３アンテナ
１２利得可変のアンプ
１２ａ検出回路
１２ｂ比較器
１６−１〜ｎ，７２−１〜３アンテナ接続端
１７，２７接続端
２１，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，５１，６１親機
２３デュープレクサ
２４，５４アンプモジュール
２５，５５マルチプレクサ
２６電源端子
３０，３０−１〜３，３１，３１−１〜３光電変換回路
３２光ケーブル用入力端子
３４光ケーブル用出力端子
３３，３５光ケーブル
４０低歪みアンプ（ＬＰＡ）
４１親機の低雑音アンプ（ＬＮＡ）
ＨＩ高周波結合器の入力端子
ＨＯ高周波結合器の出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a mobile communication system including a mobile terminal such as a mobile phone radio (hereinafter referred to as “mobile terminal”) and a base station to cover a dead zone of signal transmission radio waves. It relates to a relay device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, portable terminals that perform a call or data communication from an arbitrary place are rapidly spreading. A communication system enabling communication by a mobile terminal includes an exchange station connected to a public communication network and a radio base station connected to the exchange station. Multiple wireless base stations are provided for each service area. However, since the frequency band used is high frequency, radio waves do not reach or are difficult to reach when the mobile terminal is in a tunnel, underground mall, or building. ing. Therefore, a relay device is generally provided in such an area, and radio waves from the radio base station are generally amplified by the relay device and redistributed. Such a relay apparatus is connected to the radio base station through, for example, an optical cable or radio communication means.
[0003]
FIG. 13 is a configuration diagram of this type of conventional relay device. This relay device is configured by connecting a parent device 51 and a child device 52 in a form capable of bidirectional communication. Between the wireless base station, an optical cable 33 attached to an input terminal 32 for a downlink (wire from the wireless base station to the portable terminal, the same applies hereinafter) and an uplink (a line from the portable terminal to the wireless base station, In the following, an example is shown in which the optical cable 35 attached to the output terminal 34 is connected, and the parent device 51 and the child device 52 are connected by the coaxial cable 29.
The base unit 51 is configured as shown in FIG. That is, the downstream optical intensity modulation signal transmitted by the optical cable 33 and reaching the input terminal 32 is converted into a high-frequency signal by the photoelectric conversion circuit (light → electricity: O / E) 30. The converted high-frequency signal is amplified by the low distortion amplifier (LPA) 40 of the amplifier module 54, and then combined into one communication path together with the uplink communication path by the multiplexer 55, and this is connected to the slave unit 52 through the coaxial cable 29. Send it out.
[0004]
From the slave unit 52, the high-frequency signal of the uplink system (in this specification, the path through which the uplink high-frequency signal passes is referred to as “uplink system” for convenience) is transmitted via the coaxial cable 29 to the downlink system (this specification). In this case, a path through which a downlink high-frequency signal passes is referred to as a “downlink system” for convenience and is input to a single communication path. The base unit 51 receives this high-frequency signal, separates only the high-frequency signal transmitted through the uplink system by the multiplexer 55, and then amplifies the high-frequency signal by the low noise amplifier (LNA) 41 of the amplifier module 54. Then, the amplified high frequency signal is converted into a light intensity modulation signal by a photoelectric conversion circuit (electricity → light: E / O) 31 and sent to the radio base station via the output terminal 34 and the optical cable 35 attached thereto.
[0005]
There is also a wireless method in which a wireless base station and a relay device are connected wirelessly.
FIG. 15 is a configuration diagram of base unit 61 based on a wireless system. In the master unit 61, both the downlink high-frequency signal and the uplink high-frequency signal are transmitted and received in the master unit 61. Therefore, the duplexer 23 is disposed between the antenna connection end 62 and the amplifier module 54. For the downlink high-frequency signal, it is separated from the communication channel combined with the uplink communication channel, and for the uplink high-frequency signal, this is combined with the downlink communication channel. The signals are collected into one communication path and guided to the antenna 63. The amplifier module 54 and the multiplexer 55 are the same components as the optical cable type master unit 51.
[0006]
The subunit | mobile_unit 52 is provided with the antenna module containing the antenna 60 and the high frequency coupler 4, as shown in FIG. The high frequency coupler 4 is set to a predetermined degree of coupling C, and includes an input terminal HI, an output terminal HO, and a branch / coupling terminal 5. The antenna 60 is connected to the branching / coupling terminal 5 via the coaxial cable 15 and the antenna connection end 16.
[0007]
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of the slave unit 52 in FIG. A plurality of slave units 52 having the configuration shown in FIG. 16 are provided in order to be distributed in a predetermined slave unit service area. That is, the input terminal HI of the high-frequency coupler 4 shown in FIG. 16 and the input / output terminal 2 on the handset side are connected by the coaxial cable 3-0 for wiring to form the first-stage high-frequency coupler 4-1, and this high-frequency coupling 4-1 and the next-stage high-frequency coupler 4-2, the next-stage high-frequency coupler 4-2, the third-stage high-frequency coupler,... , 3-2,..., 3- (n−1) are cascade-connected, and the branch / coupling terminals 5-1 and 5-1 of the high-frequency couplers 4-1, 4-2,. , 5-n, and coaxial cables 15-1, 15-2,..., 15-n and antenna connection ends 16-1, 16-2,. The antennas 60-1, 60-2, ..., 60-n are connected via -n.
In the figure, C1 is the degree of coupling in the first-stage high-frequency coupler 4-1, C2 is the degree of coupling in the next-stage high-frequency coupler 4-2, and Cn is the degree of coupling in the n-th stage high-frequency coupler 4-n.
[0008]
The operation of the relay device configured as described above is as follows.
The downlink high-frequency signal transmitted from the parent device 51 (or the parent device 61) is guided to the input / output terminal 2 on the child device side, and is further connected to the first-stage high-frequency coupler via the coaxial cable 3-0 for wiring. 4-1. The coupled wave is transmitted from the antenna 60-1 to the mobile terminal via the branch / combination terminal 5-1, the wiring coaxial cable 15-1, and the antenna connection end 16-1. Also, the signals are transmitted from the other antennas 60-2,..., 60-n through the high-frequency couplers 4-2,.
[0009]
On the other hand, the uplink high-frequency signal transmitted from the mobile terminal is received by the antenna 60-1, and is guided to the branching / coupling terminal 5-1 through the antenna connection end 16-1 and the coaxial cable 15-1. The high frequency signal is attenuated by the degree of coupling C1 and transmitted through the main line of the high frequency coupler 4-1. Then, the data is sent from the input / output terminal 2 to the parent device 51 via the coaxial cable 3-0. The same applies to the high-frequency signals received by the other antennas 60-2, ..., 60-n.
[00010]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional relay device described above has the following problems.
The first problem is deterioration of the reception sensitivity of the uplink system transmitted from the mobile terminal.
Until the uplink high-frequency signal received by the slave unit antenna reaches the input terminal (terminal 27 in FIG. 15) of the master unit, the loss of the coaxial cable for wiring between the antenna and the high-frequency coupler, the coupling degree of the high-frequency coupler In addition, the loss of the coaxial cable for wiring used for cascading the high-frequency couplers is weighted as uplink noise. For this reason, the S / N (signal-to-noise ratio) of the uplink system deteriorates, and depending on the reception status from the mobile terminal, a situation occurs in which the reception sensitivity at the radio base station does not satisfy the specified value.
[0011]
The second problem is sensitivity degradation of the uplink system corresponding to the modulation method.
Depending on the modulation method, an uplink high-frequency signal from one mobile terminal becomes noise relative to a high-frequency signal for another mobile terminal. Therefore, control is performed so that the transmission power from the portable terminal is kept as low as possible. At that time, the first problem described above may become an obstacle and control may be disabled.
[0012]
The third problem is a problem of downlink transmission power control.
The loss from the master unit to the slave unit is determined by the line design, but depending on the location of the slave unit, a degree of freedom is required for the length of the coaxial cable. At this time, if the loss of the coaxial cable becomes a value that deviates from the range of the line design, it causes deterioration of the reception sensitivity of the downlink system, suppression of the reception sensitivity, and the like. In addition, in the modulation system as described in the second problem described above, high-accuracy transmission power control is required. However, if freedom is given to the length of the coaxial cable for wiring, the transmission power between the slave units is reduced. Deviation becomes large and control becomes difficult.
[0013]
The present invention provides a relay device that can solve the above-described problems.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A relay device according to a first aspect of the present invention that solves the above-described problem is a device that relays communication between a mobile terminal and a base station, and includes a parent device and a child device connected to the parent device by a coaxial cable. .
The base unit includes a wireless communication unit that enables wireless communication with the base station, and a wired communication unit that enables a high-frequency signal transmitted and received by the wireless communication unit to be transferred between the slave unit using a coaxial cable. A transmission means for transmitting DC power to the slave unit through the coaxial cable,
The slave unit can exchange high-frequency signals with the coaxial cable between the base unit and wireless communication means having antenna connection ends for connecting multiple antennas that enable diversity communication with the mobile terminal. And a high-frequency unit that enhances signal characteristics at the antenna connection end as compared with the case without it, and the high-frequency unit can be operated by DC power transmitted from the parent device.
[0015]
By connecting the master unit and the slave unit with a coaxial cable, DC power can be transmitted to the slave unit, which is not possible with an optical cable, so the slave unit can operate a high-frequency unit without a power supply. it can. Therefore, it becomes very easy to add a child device to the parent device, and the child device can be easily installed in the dead zone. In addition, since the high frequency unit enhances the high frequency characteristics at the antenna connection end, mobile communication can be stably relayed. The “high frequency characteristics” mentioned here include a noise figure of a high frequency signal, reception sensitivity at the time of signal reception from a mobile terminal, signal waveform, output level of the high frequency signal, and the like.
[0016]
The relay device of the second invention is a device that relays communication between a mobile terminal and a base station, and includes a parent device and a plurality of child devices connected to the parent device by coaxial cables.
The master unit is a wireless communication unit that enables wireless communication with the base station, and a wired communication that enables a high-frequency signal transmitted and received by the wireless communication unit to be transferred between a plurality of slave units using coaxial cables. Means, and transmission means for transmitting DC power to a plurality of slave units through a coaxial cable,
Each of the plurality of slave units is coupled to the coaxial cable with a predetermined coupling degree in which the power level for signal transmission is substantially the same level as the other slave units.
Each slave unit transmits and receives a high-frequency signal by a coaxial cable between a radio communication means having an antenna connection end for connecting a plurality of antennas enabling diversity communication with a mobile terminal and a master unit. It has a wired communication means that enables it and a high frequency unit that enhances the signal characteristics at the antenna connection end as compared with the case without it, and the high frequency unit can be operated by DC power transmitted from the master unit.
Since the power level for signal transmission to multiple slave units is almost the same level, there is no need to adjust the signal level of the high-frequency signal according to the circumstances of the slave unit, and the high-frequency signal for the mobile terminal Control during transmission becomes easier.
[0017]
A relay device according to a third aspect of the invention is a device that relays communication between a mobile terminal and a base station, and includes a parent device and a plurality of child devices connected to the parent device by coaxial cables.
The master unit enables delivery between the first wired communication means enabling optical communication with the base station and a plurality of slave units using coaxial cables for signals transmitted and received by the first wired communication means. Second wired communication means, and transmission means for transmitting DC power to a plurality of slave units through a coaxial cable,
Each of the plurality of slave units is coupled to the coaxial cable with a predetermined coupling degree in which the power level for signal transmission is substantially the same level as the other slave units.
Each slave unit transmits and receives a high-frequency signal by a coaxial cable between a radio communication means having an antenna connection end for connecting a plurality of antennas enabling diversity communication with a mobile terminal and a master unit. It has a wired communication means that enables it and a high frequency unit that enhances the signal characteristics at the antenna connection end as compared with the case without it, and the high frequency unit can be operated by DC power transmitted from the master unit.
Since signals are transmitted and received between the base station and the base unit by optical communication, stable wired communication is possible without considering noise.
[0018]
In any one of the first to third inventions, the high frequency unit included in the slave unit includes, for example, an amplifier that amplifies an uplink high frequency signal from the mobile terminal to the base station, and removes an unnecessary wave of the amplified high frequency signal Are connected in cascade. In these parts, when the noise figure of the amplifier is Fa, the gain of the amplifier is G, the noise figure of the filter is Ff, and the noise figure of the uplink system viewed from the connection end of the antenna when there is no high frequency unit is Fo, The noise figure F of the uplink system viewed from the connection end of the antenna when the high frequency unit is provided is set to have the following relationship.
F = Ff. (Fa + (2.Fo-1) / G)
By providing the parts having such a relationship, the noise figure at the time of receiving the high frequency signal is improved, and the problem of the reception sensitivity deterioration at the time of receiving from the mobile terminal is solved.
[0019]
In any one of the first to third inventions, the high frequency unit included in each of the slave units includes, for example, a variable gain amplifier capable of adjusting a signal level of a downlink high frequency signal from the base station to the mobile terminal. Composed. This amplifier is preferably a gain self-control type amplifier that autonomously controls its own gain in accordance with the signal level output from itself. In addition, it is assumed that the transmission power of the downlink system is limited to a predetermined value or less. Thereby, control at the time of signal transmission when deploying a plurality of slave units becomes easy.
[0020]
In the first or second invention, the wireless communication means included in the base unit includes, for example, a plurality of transmission / reception units that transmit and receive high-frequency signals having different frequencies with the base station. The wired communication means possessed by the machine integrates the downlink high-frequency signal output from each of the plurality of transmission / reception units and the uplink high-frequency signal input to each of the plurality of transmission / reception units into a single type of signal. It is configured to lead to a cable.
In the third invention, the first wired communication means included in the base unit includes a plurality of transmission / reception units that transmit and receive high-frequency signals of different frequencies with the base station, and the base unit has The second wired communication means integrates the downlink high-frequency signal output from each of the plurality of transmission / reception units and the uplink high-frequency signal input to each of the plurality of transmission / reception units into one type of signal. It is configured to lead to a cable. More specifically, the first wired communication means is configured to include a photoelectric conversion circuit that enables communication with the base station via an optical cable.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a relay device that is configured by a base unit and a plurality of handset units and relays communication between a mobile terminal that is an example of a mobile terminal and its radio base station will be described. explain.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram of a base unit according to the first embodiment of the present invention. Here, an example in the case of connecting to a wireless base station by a wireless method will be given. The same components as those of the conventional master unit 61 shown in FIG.
The base unit 21 of this embodiment includes an antenna connection end 62 for connecting an antenna 63 that can be shared between a downlink system and an uplink system, a power terminal 26 to which a power supply device (not shown) is connected, and a slave unit A connection end 27 for connection with the input / output terminal 2 on the side and a coaxial cable 29 is provided.
[0022]
The high frequency signal received from the antenna 63 from the radio base station is separated by the duplexer 23 into a high frequency signal (hereinafter referred to as “first signal”) that is transmitted through the downlink system, and then the low distortion of the amplifier module 24 is obtained. Amplified by an amplifier (LPA) 40. The amplified first signal is bundled together with the uplink communication path by the multiplexer 25 into one communication path, and transmitted to the slave unit side via the coaxial cable 29 connected to the connection end 27.
On the other hand, the high-frequency signal from the slave unit group input from the connection end 27 via the coaxial cable 29 is separated by the multiplexer 25 to become the second signal, and after being amplified by the low noise amplifier (LNA) 41 of the amplifier module 24. The duplexer 23 collects the first signal together with the first signal and transmits it from the antenna 63 to the radio base station via the antenna connection end 62.
[0023]
As described above, the multiplexer 25 collects the downlink communication path into the uplink communication path, thereby transmitting the first signal to the slave unit side or from the communication path connected to the slave unit side. The communication path is separated so that the second signal is output to the amplifier module 24.
FIG. 2 is a detailed block diagram of the multiplexer 25. The first signal transmitted through the downlink system is amplified by the LPA 40 of the amplifier module 24, and is connected to a DC blocking capacitor 25-3 and a downlink filter 25-. 1 is output to the connection end 27. The second signal transmitted through the uplink system is input from the slave side through the connection end 27, passes through the uplink filter 25-2 and the DC blocking capacitor 25-4, and is input to the LNA 41 of the amplifier module 24. The
A low-pass filter for a DC power source composed of a coil 25-5 and a capacitor 25-6 is connected to the multiplexer common end (= connection end 27) that performs synthesis / separation of the first signal and the second signal. DC power supplied from the power supply terminal 26 is supplied through this low-pass filter, and is superimposed on high-frequency signals such as the first signal and the second signal. Since the technology itself for superimposing the high-frequency signal and the DC power is well known, detailed description thereof is omitted.
[0024]
FIG. 3 shows a configuration example on the slave unit side that performs bidirectional communication with the master unit 21 configured as described above.
On the handset side 1A, the input / output terminal 2 (shown on the right side of FIG. 1), the wiring coaxial cables 3-0, 3-1, 3-2, 3- (n-1), and the high-frequency coupler 4-1. , 4-2,..., 4-n are connected in cascade with antenna modules 6-1, 6-2,.
Each of the antenna modules 6-1, 6-2,..., 6 -n includes branch / coupling terminals 5-1, 5-2, 5 -n, and coaxial cables 15-1, 15-2,. .., 15-n, high-frequency signals are routed through coaxial cables 15-1, 15-2,..., 15-n, and DC power is coaxial cable 29 and wiring. .., 15-n are respectively transmitted to the antenna modules 6-1, 6-2,..., 6-n through the central conductors of the coaxial cables 15-1, 15-2,.
[0025]
The first signal from the master unit 21 is input to the input / output terminal 2 on the slave unit side 1A, and then input to the high-frequency coupler 4-1 through the wiring coaxial cable 3-0. The high frequency coupler 4-1 guides the first signal to the branch / coupling terminal 5-1. Moreover, it guide | induces to other high frequency coupler 4-2, ..., 4-n via the coaxial cable 3-1, 3- (n-1) for wiring.
[0026]
The first signal input to the antenna module 6-1 through the coaxial cable 15-1 for wiring and the antenna connection end 16-1 is guided to the first path for the downlink in the lower stage of the figure through the distribution / integration end 13. Then, after being filtered by the BPF 9, it is transmitted from the antenna 11 toward the portable terminal.
On the other hand, the second signal transmitted from the mobile terminal and received by the antenna 10 is filtered by the BPF 8 and then amplified by the low noise amplifier 7 to be distributed / integrated end 13, antenna connection end 16-1 and coaxial for wiring. The signal is input to the branch / combination terminal 5-1 through the cable 15-1. In this way, the first signal and the second signal are transferred between the parent device 21 and the child device side 1A via the coaxial cables 29, 3-0, and 15-1.
The same operation is performed for the other antenna modules 6-2,.
[0027]
The LPA 40, 41 on the base unit 21 side shown in FIG. 1 and the low noise amplifiers 7 of the antenna modules 6-1, 6-2,..., 6-n on the side unit 1A shown in FIG. (Field effect transistor) or an active element such as a bipolar transistor. A power supply enabling these active elements to operate is obtained by DC power superimposed on a high frequency signal in the multiplexer 25.
[0028]
As shown in FIG. 3, when a plurality of slave units are cascade-connected to the slave unit side 1A, it is desirable that the downlink transmission power be constant for all the slave units. Therefore, in the present embodiment, the degree of coupling Ci with each slave unit in the high-frequency couplers 4-1, 4-2,..., 4-n is set as the coaxial cables for wiring 3-0, 3-1, 3 respectively. ,..., 3- (n-1), 15-1, 15-2,..., 15-n, etc., are set to unique values. That is, the downlink transmission power of the branching / coupling terminals 5-i (i = 1, 2,... N) of the high frequency couplers 4-1, 4-2,. Therefore, the loss of the coaxial cable for wiring or the number of slave units is determined so as to satisfy the relationship of the formulas (1) and (2).
[0029]
Pi = di (1-i · Pb) (1)
However, i = 0, 1, 2,..., (N−1)
Ci + 1 = Pb / Pi (2)
However, i = 0, 1, 2,..., (N−1)
[0030]
In the above equations, Pi is the power input to the main line of each of the high frequency couplers 4-1, 4-2, ..., 4-n, and Pb is the coupling end 5-i. (I = 1, 2,... N) , Di is a loss of the coaxial cable for wiring 3-0 to 3- (n-1).
When downlink transmission power is allocated to each slave unit in this way, the power transmitted from the antenna 10 depends only on the deviation of the length of the coaxial cables for wiring 15-1 to 15-n. Therefore, if the coaxial cable wiring length in the distributed arrangement is taken into consideration, almost the same level of transmission power can be supplied to all the slave units without causing any problems.
[0031]
The reception sensitivity in the uplink system is greatly affected by the noise figure directly below the antenna in the uplink system. In the present embodiment, the high frequency unit (BPF 8 and low noise amplifier 7) is inserted and connected to the uplink communication path of each of the antenna modules 6-1, 6-2, 6-n, which is remarkably improved. That is, by arranging a high-frequency unit including a low noise amplifier 7 having a gain G and a noise figure Fa and a BPF 8 having a noise figure Ff as shown in FIG. 3, the noise figure is larger than the case where it does not exist. Improved. Hereinafter, this will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows the noise figure of each part of the antenna module in the uplink system (for example, 6-1; in FIG. 4, the code suffix is omitted). The noise figure Fo when the input / output terminal 2 side is viewed from the antenna connection end 16 is the noise figure immediately below the antenna when the high frequency unit (BPF 8 and low noise amplifier 7) is not provided, that is, the noise figure at the terminal 17 in FIG. It is the same value.
In the present embodiment, the uplink noise figure F at the terminal 17 immediately below the antenna is approximated to the value shown in equation (3).
F = Ff. (Fa + (2.Fo-1) / G) (3)
In the equation (3), the noise figure is expressed as a true number, but it can also be expressed as a logarithm.
[0032]
In the case of a relay device with a very general configuration, the noise figure Fo is about 30 dB (1000 in the true number). The power distributor 13 has a loss of 3 dB with respect to the uplink system, and the noise figure increases by 3 dB (2 in the true number). Therefore, the noise figure at the output terminal of the uplink low noise amplifier 7 is 33 dB at 2 Fo (2000 in the true number). The noise figure 2Fo becomes Fa + (2 · Fo−1) / G at the input terminal of the low noise amplifier 7 by interposing the low noise amplifier 7 having a noise figure of Fa and a gain of G. This is well known and will not be described here.
If Fa is 2 dB (1.58 in the true number) and G is 30 dB (1000 in the true number), then 10 log (Fa + (2 · Fo−1) / G) = 5.5 dB (3.59 in the true number). Become.
Accordingly, the noise figure F becomes 6.5 dB (4.5 in the true number) when the loss Ff of the BPF 8 is 1 dB.
[0033]
Thus, the noise figure F is improved to 6.5 dB compared with the case where no high frequency unit is provided (30 dB). An improvement in the noise figure of the uplink system is equivalent to a reduction in the noise power density of the uplink system. Therefore, the known thermal noise (KTB noise: K is Boltzmann constant, T is absolute temperature, B Can be found by evaluating (bandwidth).
[0034]
Specifically, it is as follows.
The uplink noise power density Pf can be approximated to thermal noise per 1 Hz, assuming that the gain of the entire uplink system is Gs, and can be expressed by equation (4).
Pf = −174 + F + Gs (dBm / Hz) (4)
In the case of the relay device of this embodiment, since the noise figure F is 6.5 dB, when the gain Gs is 30 dB, the following is obtained.
Pf = −174 + 6.5 + 30 = −137.5 (dBm / Hz)
On the other hand, the noise power density by the conventional antenna module under the same conditions is as follows.
Pf = −174 + 30 + 30 = −114 (dBm / Hz)
[0035]
Thus, it can be seen that by inserting a high frequency unit in the uplink system of the antenna module as in this embodiment, the noise power density is as low as 23.5 dB, that is, the reception sensitivity is improved by 23.5 dB. As a result, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the uplink system is greatly improved, and communication failure due to sensitivity degradation, which has been a problem in the past, is avoided.
[0036]
Further, DC power is supplied from the master unit 21 to the antenna modules 6-1, 6-2,..., 6-n on the slave unit side 1A through the coaxial cable 29 or the like, and this is used as a power source for the low noise amplifier 7. As a result, it is not necessary to prepare a power source on the side of the slave unit (antenna module), and the extension of the slave unit (antenna module) becomes easy. Therefore, for example, when a dead zone occurs in a building, the dead zone can be eliminated by providing a slave unit (antenna module) in the dead zone and connecting the slave unit and the master unit 21 with a coaxial cable.
In this embodiment, since there is one feature in that DC power is supplied from the master unit 21 to the slave unit side 1A through the coaxial cable 29 or the like, the high-frequency unit that can be operated by this DC power has low noise. Not only the amplifier 7 but also a high frequency unit including a circuit or element for suppressing distortion of the signal waveform, or another circuit or element for improving high frequency characteristics may be used.
[0037]
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In 2nd Embodiment, the main | base station 21 is the same as that of 1st Embodiment, and changes only the structure of a subunit | mobile_unit.
FIG. 6 shows a configuration example on the handset side according to the second embodiment.
The difference from the first embodiment is that a variable gain amplifier 12 is arranged in the downlink system of the antenna module 6-1. This operation will be described with reference to a partially enlarged view of FIG. 7 (reference numeral omitted).
[0038]
The first signal from the master unit 21 is distributed / integrated end 13 via the input / output terminal 2 on the slave unit side 1B, the high-frequency coupler 4-1, the branching / coupling terminal 5-1, and the coaxial cable 15-1 for wiring. To reach. The distribution / integration end 13 separates the path into a second downlink path, is amplified by the amplifier 12, is filtered by the BPF 9, and is transmitted from the antenna 11 to the mobile terminal.
The amplifier 12 includes a detection circuit 12a that detects the signal level of its own output signal, and a comparator 12b that compares the signal levels. The detection level detected by the detection circuit 12a is set to a predetermined reference level by the comparator 12b. And the gain is made variable by controlling the gate voltage of the amplifying transistor based on the comparison result. By setting the reference level in the comparator 12b in advance, the transmission output from the antenna 11 can be autonomously controlled (self-control). With such a mechanism, it is possible to suppress a deviation in downlink transmission power caused by the length of the coaxial cable 15 for wiring.
Note that the power source of the amplifier 12 also uses DC power transmitted from the multiplexer 25 of the base unit 21 through the coaxial cables 29, 3-1, and 15-1 in the same manner as the uplink low noise amplifier 7 and the like. it can.
The same operation is performed for the other antenna modules 6-2,.
[0039]
As described above, in the second embodiment, the BPF 9 and the amplifier 12 having the variable gain function are arranged immediately below the downlink antenna 11, and the output power of the amplifier 12 is determined by the detection signal of the detection circuit 12a. Since self-control is performed, a function of limiting the maximum gain of the amplifier 12 can be provided. The deviation of the transmission power of the downlink system depending on the coaxial cable length can be improved by adjusting the amplifier gain of each slave unit. By providing the amplifier 12 with a variable gain function, the loss of the coaxial cable can be compensated, so that the degree of freedom of the installation location is increased and the countermeasure against interference waves to other stations is possible.
[0040]
<Third Embodiment>
In the first and second embodiments, an example in which there is one uplink antenna 10 is shown. However, a plurality of antennas may be provided to perform diversity communication. Diversity communication refers to transmitting and receiving high-frequency signals through a plurality of different wireless communication paths, and on the receiving side, the stronger high-frequency signal is treated as a received signal. To enable diversity communication, a slave unit (antenna module) on the receiving side can receive a plurality of signals having different reception strengths. For this purpose, as shown in FIGS. 8 and 9, two antennas 10-1 and 10-2 separated by a predetermined distance are connected to the uplink system, and the stronger signal is adopted as the second signal. Thereby, deterioration of reception sensitivity can be prevented.
[0041]
In addition, since the effect by diversity communication can be expected if a plurality of signals having different reception strengths can be received on the receiving side, the two antennas 10-1 and 10-2 that are physically separated as described above are used. In addition to “spatial diversity” for reception, “angle diversity” for receiving two or more antenna reception directions and receiving them separately can also be employed. In addition, the configuration on the mobile terminal side needs to support this, but “polarization diversity”, “frequency diversity”, and “time diversity” may be adopted.
As described above, in the relay apparatus of the third embodiment, diversity communication is performed by connecting the two antennas 10-1 and 10-2 to the uplink system, so that reception sensitivity is unstable due to the position of the mobile terminal. Is improved.
[0042]
<Fourth embodiment>
FIG. 10 is a configuration diagram of the master unit when performing wireless communication with a wireless base station by wired communication using an optical cable instead of wireless communication.
For the downlink system, this master unit 21B converts an input terminal 32 for inputting an optical signal transmitted through the optical cable 33, and converts the input optical signal into the first signal (light → electricity: O / E) and a photoelectric conversion circuit 30 that guides the first signal to the amplifier module 24. For the uplink system, a photoelectric conversion circuit (electricity → light: E / O) 31 that converts the second signal output from the amplifier module 24 into an optical signal, and an output terminal 34 for guiding the optical signal to the optical cable 35. And is configured.
[0043]
The amplifier module 24, the multiplexer 25, the power supply terminal 26, and the connection end 27 are the same as those of the parent device 21 according to the first embodiment shown in FIG.
Since the optical cables 33 and 35 are used, there are advantages that the level of the transmission signal is stable and the noise component can be significantly reduced as compared with the base unit 21 used in the first embodiment. Further, in comparison with the conventional base unit 51 adopting the optical cable system, DC power is supplied from the power supply terminal 26 to the multiplexer 25, and this DC power is transmitted to the high frequency unit on the slave side through the coaxial cable. There is an advantage that wiring for power feeding becomes unnecessary.
[0044]
<Fifth Embodiment>
In the first to fourth embodiments, an example of a relay device using a single frequency band is shown, but a configuration corresponding to use in a plurality of frequency bands can also be employed.
For example, FIG. 11 is a configuration diagram of a master unit that communicates with a wireless base station by a wireless method. The master unit 21C is a duplexer 23-1 and an amplifier module 24-1 which are 800 MHz band transmission / reception units, a duplexer 23-2 and an amplifier module 24-2, which are 1.5 GHz band transmission / reception units, and a transmission / reception unit of 2 GHz band. A duplexer 23-3 and an amplifier module 24-3 are included, and these transmission / reception units are connected in parallel to the multiplexer 25. An 800 MHz band antenna 73-1 is connected to the duplexer 23-1 through an antenna connection end 72-1, and a 1.5 GHz band antenna 73-2 is connected to the duplexer 23-2 through an antenna connection end 72-2. Is connected, and a 2 GHz band antenna 73-3 is connected to the duplexer 23-3 through an antenna connection end 72-3.
The operation of the transmission / reception unit in each frequency band is the same as that in the single frequency band. The multiplexer 25 transfers the first signal and the second signal and transmits the DC power between any of these transmission / reception units and the slave unit.
The base unit 21D shown in FIG. 12 is obtained by changing the wireless communication unit of the base unit 21C in FIG. 11 to a wired communication unit using the optical cables 33 and 35.
[0045]
Although the relay device of the present invention has been described with a plurality of embodiments, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in each of the above embodiments, a case has been described in which a plurality of slave units are connected to one master unit. However, a relay device is configured by connecting one slave unit to one master unit. May be. Moreover, you may bundle the function of a main | base station and a subunit | mobile_unit in one housing | casing, without distinguishing a main | base station and a subunit | mobile_unit. In addition, according to the present invention, it is possible to arrange a plurality of antenna module or antenna connection ends at a location apart from the base unit, and connect these connection ends to the base unit to configure a relay device. is there.
Furthermore, since the present invention can be applied to any mobile terminal that needs to be relayed in two-way communication with a base station, the mobile terminal to be relayed is not limited to a mobile terminal, and is portable. It may be a personal computer.
[0046]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the relay device of the present invention is such that each slave unit performs diversity communication with a mobile terminal existing in the service area, and improves the signal characteristics at the antenna connection end with the high frequency unit. Since it did in this way, the communication failure which arises when a mobile terminal moves can be eliminated, and stable mobile communication can be continued.
In addition, since the power of the high-frequency unit is transmitted from the master unit via the coaxial cable, it is not necessary to prepare a power source on the slave unit side, so the slave unit can be installed just by laying the coaxial cable. Expansion of slave units can be realized at low cost.
In addition, since the degree of freedom of the length of the coaxial cable when adding the slave units is increased, it is possible to suppress degradation of reception sensitivity, suppression of reception sensitivity, and the like. Since the degree of freedom of the length of the coaxial cable is increased, it is possible to reduce the deviation of the transmission power between the slave units and to easily perform the transmission power control with high accuracy.
Furthermore, since the above effects can be obtained even in a plurality of frequency bands, it is possible to increase the bandwidth on the handset side, thereby contributing to the construction of a highly versatile communication system.
As described above, there is a tremendous effect of the present invention while being a simple and inexpensive mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a base unit of a relay device using a wireless system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a multiplexer included in the master unit.
FIG. 3 is a configuration diagram on the handset side in the first embodiment.
FIG. 4 is a partially enlarged view of the antenna module according to the first embodiment.
FIG. 5 is a partially enlarged view of a conventional antenna module.
FIG. 6 is a configuration diagram on the handset side according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partially enlarged view of an antenna module according to a second embodiment.
FIG. 8 is a partially enlarged view of an antenna module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partially enlarged view of another antenna module according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a master unit (optical cable system) according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a master unit (wireless system) sharing three frequency bands according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of a master unit (optical cable system) shared by three frequency bands according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a conventional radio base station and a relay device using an optical cable method.
FIG. 14 is a configuration diagram of a master unit in a conventional relay device using an optical cable method.
FIG. 15 is a configuration diagram of a conventional base unit using a wireless system.
FIG. 16 is a partially enlarged view of a conventional antenna module using a wireless system.
FIG. 17 is a configuration diagram of a slave unit side of a conventional relay device using a wireless system.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Slave unit side
2 I / O terminals
3-0 (n-1), 15-1 to n, 29 Coaxial cable
4-1 to n high frequency coupler
5-1 to n Distribution / coupling terminals
6-1 to n antenna module
7 Low-noise amplifier of slave unit
8,9 BPF
10, 10-1, 10-2, 11, 60, 63, 73 Antenna
12 Variable gain amplifier
12a detection circuit
12b comparator
16-1 to n, 72-1 to 3 Antenna connection end
17, 27 Connection end
21, 21B, 21C, 21D, 51, 61
23 Duplexer
24, 54 Amplifier module
25,55 multiplexer
26 Power terminal
30, 30-1 to 3, 31, 31-1 to 3 photoelectric conversion circuit
32 Input terminal for optical cable
34 Output terminal for optical cable
33, 35 Optical cable
40 Low distortion amplifier (LPA)
41 Low noise amplifier (LNA) of main unit
HI High frequency coupler input terminal
HO High frequency coupler output terminal

Claims

An apparatus that relays communication between a mobile terminal and a base station,
It has a master unit and a slave unit connected to the master unit with a coaxial cable,
The base unit is
Wireless communication means for enabling wireless communication with the base station;
Wired communication means for enabling high-frequency signals transmitted and received by the wireless communication means to be transferred between the slave units by the coaxial cable;
Transmission means for transmitting DC power to the slave unit through the coaxial cable,
The slave is
Wireless communication means having antenna connection ends for connecting each antenna for transmission and reception enabling diversity communication with the mobile terminal;
Wired communication means that enables the high-frequency signal to be transferred between the base unit and the coaxial cable,
An uplink system in which a band-pass filter that removes unnecessary waves of high-frequency signals from the mobile terminal to the base station and a low-noise amplifier that amplifies high-frequency signals from which unnecessary waves have been removed with low noise are cascaded, and A downlink system including a variable gain amplifier that can adjust a signal level of a high-frequency signal from a base station to the mobile terminal by autonomously controlling its own gain according to a signal level output from the base station. The upstream line system and the downstream line system are connected to the wired communication means by the same wiring coaxial cable, and the signal characteristic at the receiving antenna connection end by the low noise amplifier is less than that of the case where there is no signal characteristic. A high frequency unit to enhance,
The high-frequency unit is operable by direct-current power transmitted from the base unit.
Mobile communication relay device.

An apparatus that relays communication between a mobile terminal and a base station,
Having a master unit and a plurality of slave units connected to the master unit by coaxial cables,
The base unit is
Wireless communication means for enabling wireless communication with the base station;
Wired communication means that enables delivery of the high-frequency signal transmitted and received by the wireless communication means to and from the plurality of slave units via the coaxial cable;
Transmission means for transmitting DC power to the plurality of slave units through the coaxial cable,
Each of the plurality of slave units is coupled to the coaxial cable with a predetermined degree of coupling in which the power level for signal transmission is substantially the same level as other slave units,
Individual slave units are
Wireless communication means having antenna connection ends for connecting each antenna for transmission and reception enabling diversity communication with the mobile terminal;
Wired communication means that enables the high-frequency signal to be transferred between the base unit and the coaxial cable,
An uplink system in which a band-pass filter that removes unnecessary waves of high-frequency signals from the mobile terminal to the base station and a low-noise amplifier that amplifies high-frequency signals from which unnecessary waves have been removed with low noise are cascaded, and A downlink system including a variable gain amplifier that can adjust a signal level of a high-frequency signal from a base station to the mobile terminal by autonomously controlling its own gain according to a signal level output from the base station. The upstream line system and the downstream line system are connected to the wired communication means by the same wiring coaxial cable, and the signal characteristic at the receiving antenna connection end by the low noise amplifier is less than that of the case where there is no signal characteristic. A high frequency unit to enhance,
The high-frequency unit is operable by direct-current power transmitted from the base unit.
Mobile communication relay device.

An apparatus that relays communication between a mobile terminal and a base station,
Having a master unit and a plurality of slave units connected to the master unit by coaxial cables,
The base unit is
First wired communication means for enabling optical communication with the base station;
Second wired communication means for enabling delivery of signals transmitted and received by the first wired communication means to and from the plurality of slave units via the coaxial cable;
Transmission means for transmitting DC power to the plurality of slave units through the coaxial cable,
Each of the plurality of slave units is coupled to the coaxial cable with a predetermined degree of coupling in which the power level for signal transmission is approximately the same level as the other slave units,
Individual slave units are
Wireless communication means having antenna connection ends for connecting each antenna for transmission and reception enabling diversity communication with the mobile terminal;
Wired communication means that enables the high-frequency signal to be transferred between the base unit and the coaxial cable,
An uplink system in which a band-pass filter that removes unnecessary waves of high-frequency signals from the mobile terminal to the base station and a low-noise amplifier that amplifies high-frequency signals from which unnecessary waves have been removed with low noise are cascaded, and A downlink system including a variable gain amplifier that can adjust a signal level of a high-frequency signal from a base station to the mobile terminal by autonomously controlling its own gain according to a signal level output from the base station. The upstream line system and the downstream line system are connected to the wired communication means by the same wiring coaxial cable, and the signal characteristic at the receiving antenna connection end by the low noise amplifier is less than that of the case where there is no signal characteristic. A high frequency unit to enhance,
The high-frequency unit is operable by direct-current power transmitted from the base unit.
Mobile communication relay device.

The uplink system viewed from the connection end of the receiving antenna when the noise figure of the low noise amplifier is Fa, the gain of the low noise amplifier is G, the noise figure of the bandpass filter is Ff, and the high frequency unit is not present The noise figure F of the uplink system viewed from the connection end of the receiving antenna when the high-frequency unit is provided is in the following relationship:
The relay device according to claim 1, 2 or 3.
F = Ff · (Fa + (2 · Fo−1) / G)

The amplifier has a function of limiting downlink transmission power to a predetermined value or less;
The relay device according to claim 1, 2 or 3 .

The wireless communication means included in the base unit is configured to include a plurality of transmission / reception units that perform transmission / reception of high-frequency signals of different frequencies with the base station,
The wired communication means possessed by the master unit is a single type of a high-frequency signal in the downlink direction output from each of the plurality of transmission / reception units and a high-frequency signal in the uplink direction input to each of the plurality of transmission / reception units. It is configured to be integrated and guided to the coaxial cable.
The relay apparatus according to claim 1 or 2.

The first wired communication means included in the base unit is configured to include a plurality of transmission / reception units that perform transmission / reception of high-frequency signals having different frequencies with the base station,
The second wired communication means included in the master unit is a type of a downlink high-frequency signal output from each of the plurality of transmission / reception units and an uplink high-frequency signal input to each of the plurality of transmission / reception units. Configured to be integrated into the signal and led to the coaxial cable,
The relay device according to claim 3.

The first wired communication means is configured to include a photoelectric conversion circuit that enables communication with the base station via an optical cable.
The relay apparatus according to claim 7.