特開 2022-154786 信号生成器、通信装置、信号生成方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154786

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】信号生成器、通信装置、信号生成方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/08 20060101AFI20221005BHJP

   H04J 3/08 20060101ALI20221005BHJP

   H04J 3/06 20060101ALI20221005BHJP

   H04L 7/00 20060101ALI20221005BHJP

   H04W 56/00 20090101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

H04L7/08

H04J3/08 A

H04J3/06 Z

H04L7/00 930

H04W56/00 130

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057992

(22)【出願日】2021-03-30

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．３ＧＰＰ

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小出 健

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 禎央

【テーマコード（参考）】

5K028

5K047

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K028BB04

5K028DD03

5K028DD04

5K028NN32

5K047BB01

5K047CC02

5K047GG11

5K047HH01

5K067AA41

5K067CC04

5K067EE06

5K067EE10

(57)【要約】

【課題】安価かつ簡易な構成にて比較的高精度の基準周波数信号を生成することができる信号生成器、およびこれを用いた通信装置、ならびに信号生成方法およびプログラムを提供すること。
【解決手段】信号生成器は、基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出する検出部と、基準周波数信号を発振する発振器と、前記検出した位相と前記基準周波数信号の位相との位相差を検出する位相差検出部と、前記検出した位相差に基づいて、前記発振器の発振する基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる制御部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出する検出部と、
基準周波数信号を発振する発振器と、
前記検出した位相と前記基準周波数信号の位相との位相差を検出する位相差検出部と、
前記検出した位相差に基づいて、前記発振器の発振する基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる制御部と、
を備える信号生成器。

【請求項2】

前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の時間的な揺らぎを除去する揺らぎ除去部を有する
請求項１に記載の信号生成器。

【請求項3】

請求項１または２に記載の信号生成器と、
前記補正された後の前記基準周波数信号に基づいて動作し、前記通信信号を処理する信号処理部と、
を備える
通信装置。

【請求項4】

前記通信装置は中継装置である
請求項３に記載の通信装置。

【請求項5】

基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出し、
前記検出した位相と基準周波数信号の位相との位相差を検出し、
前記検出した位相差に基づいて、基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる、
信号生成方法。

【請求項6】

プロセッサに、
基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出し、
前記検出した位相と基準周波数信号の位相との位相差を検出し、
前記検出した位相差に基づいて、基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる、
信号生成方法
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号生成器、通信装置、信号生成方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

無線基地局から離れた場所における不感帯の存在を解消するための中継装置の技術が開示されている（特許文献１）。このような中継装置を含むシステムは、ＤＡＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ）またはリピータなどと呼ばれる場合がある。

【0003】

また、無線基地局の間では、無線信号の出力タイミングを一致させるために、タイミングフレームの同期化が行われる。タイミングフレームの同期化には、たとえば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Pｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号などを利用したＧＮＳＳ同期が用いられている（特許文献２）。その他、同期のための規格としては、ＳｙｎｃＥやＩＥＥＥ １５８８などがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１９７８８８号公報

【特許文献2】特許第５５５６４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

不感地対策用の中継装置では、標準化仕様（たとえば３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ））に準拠するために一定程度の周波数精度を持つ必要がある。これを実現するためには、たとえば高価な発振器を実装する必要があるので、中継装置が高価になってしまう。また、ＧＮＳＳ同期などの同期の機能を実装する場合にも、アンテナなどの外部モジュールや高価な部品が追加で必要となるので、中継装置が高価になってしまう。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安価かつ簡易な構成にて比較的高精度の基準周波数信号を生成することができる信号生成器、およびこれを用いた通信装置、ならびに信号生成方法およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出する検出部と、基準周波数信号を発振する発振器と、前記検出した位相と前記基準周波数信号の位相との位相差を検出する位相差検出部と、前記検出した位相差に基づいて、前記発振器の発振する基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる制御部と、を備える信号生成器である。

【0008】

前記信号生成器は、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の揺らぎを除去する揺らぎ除去部を有するものでもよい。

【0009】

本発明の一態様は、前記信号生成器と、前記補正された後の前記基準周波数信号に基づいて動作し、前記通信信号を処理する信号処理部と、を備える通信装置である。

【0010】

前記通信装置は中継装置であるものでもよい。

【0011】

本発明の一態様は、基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出し、前記検出した位相と基準周波数信号の位相との位相差を検出し、前記検出した位相差に基づいて、基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる、信号生成方法である。

【0012】

本発明の一態様は、プロセッサに、基地局からのＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出し、前記検出した位相と基準周波数信号の位相との位相差を検出し、前記検出した位相差に基づいて、基準周波数信号の周波数を補正し、前記ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる、信号生成方法を実行させるプログラムである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、安価かつ簡易な構成にて比較的高精度の基準周波数信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態に係る信号生成器を備えた中継システムの説明図である。

【図2】図２は、図１の親局無線ユニットの構成図である。

【図3】図３は、ＴＤＤ方式の通信信号のＯＮ／ＯＦＦ状態を説明する図である。

【図4】図４は、信号生成方法の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には適宜同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略している。

【0016】

（実施形態）
図１は、実施形態に係る信号生成器を備えた中継システムの説明図である。中継システム１０００は、複数階建ての建物Ｂｕの各フロアにおける不感帯を解消するためのＤＡＳである。以下では、無線基地局ＢＳからスマートフォンなどの無線通信機器への通信、いわゆるダウンリンクについて主に説明する。

【0017】

中継システム１０００は、通信信号の複信方式としてＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式を採用しており、同一周波数帯を用いてアップリンクとダウンリンクとを構成している。

【0018】

中継システム１０００は、複数の親局無線ユニット１００と、親局制御ユニット２００と、複数の子局３００と、複数のアンテナシステム４００と、を備えている。親局無線ユニット１００は実施形態に係る中継装置の一例である。

【0019】

複数の親局無線ユニット１００は、例えば、地面Ｇに対して建物Ｂｕの地下階Ｂａに設置されている。複数の親局無線ユニット１００は、本実施形態では４つであり、それぞれ、４つの通信キャリアがそれぞれ有する４つの無線基地局ＢＳのそれぞれに無線通信にて接続されている。親局無線ユニット１００は、無線基地局ＢＳからのＴＤＤ方式の通信信号である電気信号を光信号に変換して親局制御ユニット２００に出力する。

【0020】

親局制御ユニット２００は、地下階Ｂａに設置されている。親局制御ユニット２００は、４つの親局無線ユニット１００のそれぞれに光ファイバケーブルにて接続されている。親局制御ユニット２００は、各親局無線ユニット１００から光信号にて送信された通信信号を合成し、かつ合成した通信信号を光信号として複数の子局３００に分配する。親局制御ユニット２００は、コンピュータＣｏによってその動作を操作または制御されるとともに、クラウドＣｌを介してネットワーク接続された遠隔監視システムＲＳによってその動作を監視されている。

【0021】

複数の子局３００は、本実施形態では３つであり、それぞれ、フロアＦ１、Ｆ２、Ｆ３に設置されている。３つの子局３００は、それぞれ、親局制御ユニット２００に、地下階ＢａからフロアＦ１、Ｆ２、Ｆ３に貫通する電気パイプシャフト（ＥＰＳ）Ｓに収容された光ファイバケーブルにて接続されている。各子局３００は、親局制御ユニット２００から送信された光信号を電気信号に変換する。

【0022】

複数のアンテナシステム４００は、本実施形態では３つであり、それぞれ、フロアＦ１、Ｆ２、Ｆ３に設置されている。３つのアンテナシステム４００は、それぞれ複数のアンテナを備えており、電気ケーブルにて同階の子局３００に接続されている。各アンテナシステム４００は、複数のアンテナを備えており、各子局３００から送信された電気信号を無線通信信号として外部（無線通信機器）に送信する。

【0023】

つぎに、親局無線ユニット１００について説明する。
親局無線ユニット１００は、無線部１０１と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１０２と、デジタル処理部１０３と、電気／光変換部１０４と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１０５と、発振器１０６と、制御部１０７と、を備えている。ＤＡＣ１０５と発振器１０６については後に詳述する。

【0024】

無線部１０１は、無線基地局ＢＳからのＴＤＤ方式の通信信号である主信号を受信し、アナログ信号としてＡＤＣ１０２に出力する。ＡＤＣ１０２は、無線部１０１から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル処理部１０３へ出力する。

【0025】

デジタル処理部１０３は、デジタル信号を処理する。制御部１０７は、親局無線ユニット１００の動作のために必要な制御や処理を行う。デジタル処理部１０３や制御部１０７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの処理部と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）などの、プログラムやデータを記憶する記憶部と、を適宜用いてまたは組み合わせて構成できる。デジタル処理部１０３や制御部１０７の機能は、たとえば処理部が記憶部から読み出したプログラムを実行することによってハードウェアとソフトウェアとが協働して実現されてもよいし、ハードウェアの機能として実現されてもよい。

【0026】

デジタル処理部１０３は、機能部として、主信号処理部１０３ａと、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂと、位相差検出部１０３ｃと、制御部１０３ｄと、を備えている。主信号処理部１０３ａは、ＡＤＣ１０２から入力されたデジタル信号を信号処理（例えば、デジタルフィルタにより信号帯域の不要な成分を除去する処理）して電気／光変換部１０４に出力する。タイミング検出・パルス生成部１０３ｂと、位相差検出部１０３ｃと、制御部１０３ｄと、については、後に詳述する。

【0027】

電気／光変換部１０４は、たとえば半導体レーザ装置を備えており、デジタル信号を電気信号から光信号に変換し、主信号として、光ファイバケーブルを介して親局制御ユニット２００に出力する。

【0028】

親局制御ユニット２００は、光ファイバケーブルで伝送された各親局無線ユニット１００からの光信号を電気信号に変換し、各電気信号の合成処理を行い、再び電気信号を光信号に変換し、光ファイバケーブルを経由して各子局３００に出力する。

【0029】

子局３００は、親局制御ユニット２００からの光信号を電気信号に変換し、ＤＰＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅ－Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ)などの信号処理を行い、共用器を介してアンテナシステム４００に出力する。なお、子局３００は、電力増幅器を備えてもよい。

【0030】

つぎに、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂと、位相差検出部１０３ｃと、制御部１０３ｄと、ＤＡＣ１０５と、発振器１０６とについて説明する。これらの構成要素は信号生成器１１０を構成する。

【0031】

タイミング検出・パルス生成部１０３ｂは、ＡＤＣ１０２から主信号の一部が入力されると、主信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出し、その周期および位相を有するパルス信号を生成し、位相差検出部１０３ｃに出力する。

【0032】

ここで、ＴＤＤ方式の通信信号は、図３に示すように周期Ｔにて周期的にＯＮ／ＯＦＦ状態を繰り返しており、ＯＮ状態においてダウンリンクの通信信号が通信され、ＯＦＦ状態においてアップリンクの通信信号が通信される。なお、このＯＮ／ＯＦＦ状態の切替のタイミングは、全ての無線基地局ＢＳの間で、所定の標準化仕様に準拠するような高精度で同期がとられている。なお、周期Ｔはたとえば５ｍｓまたは１０ｍｓであるが、特に限定はされない。

【0033】

タイミング検出・パルス生成部１０３ｂは、図３に示すようなＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出し、その周期および位相を有するパルス信号を生成し、位相差検出部１０３ｃに出力する。タイミング検出・パルス生成部１０３ｂは、検出部の一例である。

【0034】

なお、ＯＮ／ＯＦＦ成分は、そのＯＮ／ＯＦＦのタイミングが時間的に揺らぐ場合がある。そこで、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂは、そのような揺らぎを除去する揺らぎ除去部として機能してもよい。揺らぎを除去する処理としては、たとえば平均化処理が利用される。

【0035】

一方、発振器１０６は、基準周波数信号を発振し、位相差検出部１０３ｃに出力する。発振器１０６は、たとえば電圧制御水晶発振器のような、外部から発振周波数を制御できる発振器である。

【0036】

位相差検出部１０３ｃは、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂが検出した位相と基準周波数信号の位相との位相差を検出する。具体的には、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂが生成したパルス信号の位相と、基準周波数信号の位相と、の位相差を検出し、制御部１０３ｄに出力する。

【0037】

制御部１０３ｄは、位相差検出部１０３ｃが検出した位相差に基づいて基準周波数信号の周波数を補正し、ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期Ｔに対応する周波数に同期させる。具体的には、制御部１０３ｄは、位相差に対応した制御信号を生成し、この制御信号によってＤＡＣ１０５を制御し、発振器１０６に対して、周波数の補正のために調整されたアナログ制御信号を印加する。これにより、基準周波数信号の周波数は、ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期Ｔに対応する周波数、すなわち無線基地局ＢＳの間で同期された周波数との誤差がきわめて小さくなるので、所定の標準化仕様に準拠するような高精度の周波数となる。

【0038】

発振器１０６は、補正された後の高精度の基準周波数信号を、無線部１０１、ＡＤＣ１０２、デジタル処理部１０３などの、親局無線ユニット１００の各構成要素に供給する。
無線部１０１、ＡＤＣ１０２、デジタル処理部１０３などの各構成要素は、補正された後の基準周波数信号のクロックで動作し、主信号（通信信号）を処理する。

【0039】

以上のように構成された信号生成器１１０は、ＴＤＤ方式の通信信号に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分に基づいて、発振器１０６の周波数調整のためのアナログ制御信号を補正する。これにより、信号生成器１１０は、発振器１０６としては比較的低精度で安価なものを利用しつつ、簡易な構成にて比較的高精度の基準周波数信号を生成することができる。

【0040】

また、親局無線ユニット１００に関しては、補正に使用するＴＤＤ方式の通信信号を受信する要素である無線部１０１、ＡＤＣ１０２などは、もともと親局無線ユニット１００に備えられたものを利用できる。また、発振器１０６についても親局無線ユニット１００には備えられている構成である。したがって、親局無線ユニット１００は、高価な部品やモジュールを追加する必要が無く、安価かつ簡易な構成にて比較的高精度に動作する中継装置となる。

【0041】

さらには、親局無線ユニット１００では、補正された後の基準周波数信号のクロックで主信号（通信信号）が処理される。したがって、親局無線ユニット１００のダウンリンク側にあって主信号が受信される親局制御ユニット２００および子局３００についても、同様の信号生成器１１０を設けることで、安価かつ簡易な構成にて比較的高精度の基準周波数信号を生成する機構を実装した中継装置とできる。

【0042】

本発明の実施形態に係る信号生成方法の処理フローを、図４を参照して説明する。なお、当該信号生成方法は、たとえば、プログラムがプロセッサに実行させることができる。
はじめに、ステップＳ１０１において、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂは、ＴＤＤ方式の通信信号（主信号）に含まれるＯＮ／ＯＦＦ成分の周期および位相を検出する。
つづいて、ステップＳ１０２において、位相差検出部１０３ｃは、タイミング検出・パルス生成部１０３ｂが検出した位相と、発振器１０６が発振した基準周波数信号の位相との位相差を検出する。
つづいて、ステップＳ１０３において、制御部１０３ｄは、検出した位相差に基づいて、発振器１０６の発振する基準周波数信号の周波数を補正し、ＯＮ／ＯＦＦ成分の周期に対応する周波数に同期させる。これにより基準周波数信号は比較的高精度になる。その後、処理フローはステップＳ１０１に戻る。

【0043】

なお、上記実施形態では、親局無線ユニット１００、親局制御ユニット２００、および子局３００は、ＤＡＳのような不感帯対策の中継システムに係る中継装置であるが、本発明の信号生成器は、ＴＤＤ方式を採用した基地局からの通信信号を受信できる通信装置であれば特に限定なく使用できる。

【0044】

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0045】

１００ ：親局無線ユニット
１０１ ：無線部
１０２ ：ＡＤＣ
１０３ ：デジタル処理部
１０３ａ ：主信号処理部
１０３ｂ ：タイミング検出・パルス生成部
１０３ｃ ：位相差検出部
１０３ｄ、１０７ ：制御部
１０４ ：電気／光変換部
１０５ ：ＤＡＣ
１０６ ：発振器
１１０ ：信号生成器
２００ ：親局制御ユニット
３００ ：子局
４００ ：アンテナシステム
１０００ ：中継システム
ＢＳ ：無線基地局
Ｂａ ：地下階
Ｂｕ ：建物
Ｃｌ ：クラウド
Ｃｏ ：コンピュータ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ ：フロア
Ｇ ：地面
ＲＳ ：遠隔監視システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】