特開 2024-46006 通信及び無線電力伝送を行うシステム、基地局、無線処理装置及びアンテナシステム

(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】P2024046006

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】通信及び無線電力伝送を行うシステム、基地局、無線処理装置及びアンテナシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/0413 20170101AFI20240327BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20240327BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20240327BHJP

   H02J 50/20 20160101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

H04B7/0413

H04B1/04 Z

H04L27/26 100

H02J50/20

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022151132

(22)【出願日】2022-09-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-25

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／完全ワイヤレス社会実現を目指したワイヤレス電力伝送の高周波化および通信との融合技術」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】中本 悠太

(72)【発明者】

【氏名】平川 昂

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 裕貴

【テーマコード（参考）】

5K060

【Ｆターム（参考）】

5K060BB07

5K060CC04

5K060HH06

5K060HH37

(57)【要約】

【課題】下りリンクの無線電力伝送用ダミー信号及び通信信号と上りリンクの通信信号を各信号に適した個別の増幅器で増幅することができる基地局のアンテナシステムを提供する。
【解決手段】アンテナシステムは、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、下りリンクの無線電力伝送用のダミー信号、下りリンクの通信信号及び上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、アンテナ素子を介して、複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の無線信号処理ユニットと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の無線リソースを選択的に用いて通信可能な基地局に備えるアンテナシステムであって、
複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、下りリンクの無線電力伝送用のダミー信号、下りリンクの通信信号及び上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して、前記複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の無線信号処理ユニットと、
を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項2】

請求項１のアンテナシステムにおいて、
前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、
前記アンテナ素子から送信される前記無線電力伝送用のダミー信号の位相を制御するための第１移相器と、
前記無線電力伝送用のダミー信号を増幅する第１増幅器と、
前記アンテナ素子から送信される前記下りリンクの通信信号の位相を制御するための第２移相器と、
前記下りリンクの通信信号を増幅する第２増幅器と、
前記アンテナ素子を介して受信された前記上りリンクの通信信号を増幅する第３増幅器と、
前記上りリンクの通信信号の位相を制御するための第３位相器と、
を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項3】

請求項２のアンテナシステムにおいて、
前記第１増幅器は、バイアス調整型の高効率増幅器又は波形処理型の高効率増幅器であり、
前記第２増幅器は、線形領域での効率改善を行う増幅器であり、
前記第３増幅器は、低ノイズ増幅器である、
ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項4】

請求項１のアンテナシステムにおいて、
前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号を時分割複信（ＴＤＤ）方式で多重化する多重化処理部を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項5】

請求項４のアンテナシステムにおいて、
前記無線電力伝送用のダミー信号に用いられる無線電力伝送用のフレーム、前記下りリンクの通信信号に用いられる下りリンク通信用のフレーム及び前記上りリンクの通信信号に用いられる上りリンク通信用のフレームが時分割されて通信フレームに割り当てられ、
前記多重化処理部は、前記無線電力伝送用のフレーム、前記下りリンク通信用のフレーム及び前記上りリンク通信用のフレームに同期させて、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号それぞれの信号処理経路と前記アンテナ素子との接続を切り替える、
ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項6】

請求項１のアンテナシステムにおいて、
前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号を周波数分割複信（ＦＤＤ）方式で多重化する多重化処理部を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項7】

請求項１のアンテナシステムにおいて、
前記アレーアンテナは、
前記無線電力伝送用のダミー信号の送信に用いられる無線電力伝送用のアレーアンテナと、
前記下りリンクの通信信号の送信及び前記上りリンクの通信信号の受信に用いられる通信用のアレーアンテナと、を有し、
前記複数の無線信号処理ユニットは、
前記無線電力伝送用のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、前記無線電力伝送用のダミー信号の高周波信号を無線電力伝送用の増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して送信する複数の無線電力伝送用の無線信号処理ユニットと、
前記通信用のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して前記複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の通信用の無線信号処理ユニットと、を有する、
ことを特徴とするアンテナシステム。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかのアンテナシステムと、前記アンテナシステムに接続された入出力信号処理部と、を備える無線処理装置であって、
前記入出力信号処理部は、
前記無線電力伝送用のダミー信号及び前記下りリンクの通信信号を含む下りリンク中間周波信号を、前記無線電力伝送用のダミー信号の中間周波信号と前記下りリンクの通信信号の中間周波信号とに分離する信号分離部と、
前記無線電力伝送用のダミー信号の中間周波信号と所定周波数の局部発振信号とを混合して前記無線電力伝送用のダミー信号の高周波信号を生成する第１混合器と、
前記下りリンクの通信信号の中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して前記下りリンクの通信信号の高周波信号を生成する第２混合器と、
前記上りリンクの通信信号の高周波信号と前記局部発振信号とを混合して前記上りリンクの通信信号の中間周波信号を生成する第３混合器と、
を有する、ことを特徴とする無線処理装置。

【請求項9】

移動通信システムの基地局であって、
請求項６の無線処理装置と、前記無線電力伝送用のダミー信号及び前記下りリンクの通信信号を含む下りリンク中間周波信号を生成し、前記上りリンクの通信信号を含む上りリンク中間周波信号を処理する通信信号処理部と、を備える、ことを特徴とする基地局。

【請求項10】

請求項９の基地局において、
前記無線処理装置を有する遠隔無線ヘッド装置と、
前記遠隔無線ヘッド装置から離れた位置に配置され、有線の通信回線を介して前記遠隔無線ヘッド装置に接続された、前記通信信号処理部を有するベースバンドユニット装置と、
を備える、
ことを特徴とする基地局。

【請求項11】

請求項９の基地局から端末装置に無線電力伝送を行うシステムであって、
前記端末装置は、前記基地局から送信された前記無線電力伝送用のダミー信号を含む送信信号を受信する無線処理部と、前記無線電力伝送用のダミー信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する、
ことを特徴とするシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信及び無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うことができるシステム、基地局、無線処理装置及びアンテナシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、無線フレームに設定された複数の無線リソースの少なくとも一部を用いて基地局と端末装置との間で通信を行う通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／１６４２２０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の通信システムにおいて基地局に接続して通信する端末装置として、内蔵電池から供給される電力を主に利用する携帯型の端末装置がある。この端末装置では、内蔵電池の残量が少なくなったときに内蔵電池を充電する煩雑な作業が必要である。また、内蔵電池ではなく有線接続の電源ラインから供給される電力を利用する端末装置は、そのような電源ラインを利用可能な場所での使用に制限される。このように基地局に接続して通信を行う様々な端末装置への給電をまかなうことができるような給電インフラが未整備である。

【0005】

第５世代及びその後の次世代の移動通信システムでは、基地局に接続して通信する端末装置（例えば、ユーザ装置、ＩｏＴデバイス等）が急増してくるのが予想され、膨大なトラフィックを捌く通信インフラの整備が進められている。しかしながら、上記通信を行う膨大な数の端末装置への給電をまかなうことができる給電インフラは未整備のままである。

【0006】

上記端末装置へ給電する給電インフラとして、移動通信の基地局を用いて無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うシステムが検討されている。かかるシステムの課題の一つとして、端末装置への下りリンクの無線電力伝送用ダミー信号及び通信信号と端末装置からの上りリンクの通信信号を各信号に適した個別の増幅器で増幅することがある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るアンテナシステムは、複数の無線リソースを選択的に用いて通信可能な基地局に備えるアンテナシステムである。個のアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、下りリンクの無線電力伝送用のダミー信号、下りリンクの通信信号及び上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して、前記複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の無線信号処理ユニットと、を備える。

【0008】

前記アンテナシステムにおいて、前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記アンテナ素子から送信される前記無線電力伝送用のダミー信号の位相を制御するための第１移相器と、前記無線電力伝送用のダミー信号を増幅する第１増幅器と、前記アンテナ素子から送信される前記下りリンクの通信信号の位相を制御するための第２移相器と、前記下りリンクの通信信号を増幅する第２増幅器と、前記アンテナ素子を介して受信された前記上りリンクの通信信号を増幅する第３増幅器と、前記上りリンクの通信信号の位相を制御するための第３位相器と、を備えてもよい。

【0009】

前記アンテナシステムにおいて、前記第１増幅器は、バイアス調整型の高効率増幅器又は波形処理型の高効率増幅器であってもよく、前記第２増幅器は、線形領域での効率改善を行う増幅器であってもよく、前記第３増幅器は、低ノイズ増幅器であってもよい。

【0010】

前記アンテナシステムにおいて、前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号を時分割複信（ＴＤＤ）方式で多重化する多重化処理部を備えてもよい。

【0011】

前記アンテナシステムにおいて、前記無線電力伝送用のダミー信号に用いられる無線電力伝送用のフレーム、前記下りリンクの通信信号に用いられる下りリンク通信用のフレーム及び前記上りリンクの通信信号に用いられる上りリンク通信用のフレームが時分割されて通信フレームに割り当てられ、前記多重化処理部は、前記無線電力伝送用のフレーム、前記下りリンク通信用のフレーム及び前記上りリンク通信用のフレームに同期させて、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号のそれぞれの信号処理経路と前記アンテナ素子との接続を切り替えてもよい。

【0012】

前記アンテナシステムにおいて、前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号を周波数分割複信（ＦＤＤ）方式で多重化する多重化処理部を備えてもよい。

【0013】

前記アンテナシステムにおいて、前記アレーアンテナは、前記無線電力伝送用のダミー信号の送信に用いられる無線電力伝送用のアレーアンテナと、前記下りリンクの通信信号の送信及び前記上りリンクの通信信号の受信に用いられる通信用のアレーアンテナと、を有し、前記複数の無線信号処理ユニットは、前記無線電力伝送用のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、前記無線電力伝送用のダミー信号の高周波信号を無線電力伝送用の増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して送信する複数の無線電力伝送用の無線信号処理ユニットと、前記通信用のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して前記複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の通信用の無線信号処理ユニットと、を有してもよい。

【0014】

本発明の他の態様に係る無線処理装置は、前記いずれかのアンテナシステムと、前記アンテナシステムに接続された入出力信号処理部と、を備える。前記入出力信号処理部は、前記無線電力伝送用のダミー信号及び前記下りリンクの通信信号を含む下りリンク中間周波信号を、前記無線電力伝送用のダミー信号の中間周波信号と前記下りリンクの通信信号の中間周波信号とに分離する信号分離部と、前記無線電力伝送用のダミー信号の中間周波信号と所定周波数の局部発振信号とを混合して前記無線電力伝送用のダミー信号の高周波信号を生成する第１混合器と、前記下りリンクの通信信号の中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して前記下りリンクの通信信号の高周波信号を生成する第２混合器と、前記上りリンクの通信信号の高周波信号と前記局部発振信号とを混合して前記上りリンクの通信信号の中間周波信号を生成する第３混合器と、を有する。

【0015】

本発明の更に他の態様に係る基地局は、移動通信システムの基地局である。この基地局は、前記無線処理装置と、前記無線電力伝送用のダミー信号及び前記下りリンクの通信信号を含む下りリンク中間周波信号を生成し、前記上りリンクの通信信号を含む上りリンク中間周波信号を処理する通信信号処理部と、を備える。

【0016】

前記基地局において、前記無線処理装置を有する遠隔無線ヘッド装置と、前記遠隔無線ヘッド装置から離れた位置に配置され、有線の通信回線を介して前記遠隔無線ヘッド装置に接続された、前記通信信号処理部を有するベースバンドユニット装置と、を備えてもよい。

【0017】

本発明の更に他の態様に係るシステムは、前記基地局から端末装置に無線電力伝送を行うシステムである。前記端末装置は、前記基地局から送信された前記無線電力伝送用のダミー信号を含む送信信号を受信する無線処理部と、前記無線電力伝送用のダミー信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、下りリンクの無線電力伝送用ダミー信号及び通信信号と上りリンクの通信信号を各信号に適した個別の増幅器で増幅することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係るシステムの全体構成の一例を示す説明図。

【図2】実施形態に係るシステムを構成する基地局及び端末装置の構成の一例を示すブロック図。

【図3】（ａ）は、実施形態に係る基地局から送信される通信信号のＱＡＭ方式の一次変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。（ｂ）は、同基地局から送信されるＷＰＴダミー信号の変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。

【図4】本実施形態に係る基地局の増幅器の入出力電力特性及び効率特性の一例を示すグラフ。

【図5】実施形態に係る基地局に適用可能なアンテナシステムの構成の一例を示すブロック図。

【図6】図５のアンテナシステムを構成する無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図。

【図7】図５のアンテナシステムで送受信される信号のフレーム構成の一例を示す説明図。

【図8】実施形態に係る基地局に適用可能なアンテナシステムの構成の他の例を示すブロック図。

【図9】図８のアンテナシステムを構成する無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図。

【図10】実施形態に係る基地局に適用可能なセパレートアンテナ構成のアンテナシステムの構成の一例を示すブロック図。

【図11】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１０のアンテナシステムを構成する無線電力伝送（ＷＰＴ）用の無線信号処理ユニット及び通信用の無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図である。

【図12】図１０のアンテナシステムを構成する通信用の無線信号処理ユニットの構成の他の例を示すブロック図。

【図13】実施形態に係る基地局における無線処理装置の入出力信号処理部の構成の一例を示すブロック図。

【図14】実施形態に係る基地局から複数の端末装置へのビームフォーミングによる端末装置毎の給電の一例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係るシステムは、移動通信の基地局から給電対象の端末装置（例えば、移動通信のＵＥ（移動局）やＩｏＴデバイス）に対して無線電力伝送（ＷＰＴ）することができるシステムである。実施形態のシステムは、例えば、ＵＥなどの端末装置への下りリンクの無線フレームに設定された複数の無線リソース（リソースブロック）のうち通信に使用されていない通信未使用の無線リソース（リソースブロック）を端末装置への無線電力伝送（ＷＰＴ）に有効活用したシステムである。実施形態のシステムは、基地局から端末装置への無線電力伝送（ＷＰＴ）機能を有する、基地局と端末装置との間の無線通信システムであってもよい。また、実施形態のシステムは、基地局と端末装置との間の無線通信機能を有する、基地局から端末装置への無線電力伝送（ＷＰＴ）システムであってもよい。

【0021】

特に、本実施形態のシステムでは、基地局から送信される下りリンクの無線電力伝送用ダミー信号及び通信信号と基地局で受信された上りリンクの通信信号をそれぞれ、各信号に適した個別の増幅器で増幅することができる。

【0022】

図１は、本実施形態に係るシステムの概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態のシステムは、通信エリア（セル）１０Ａを形成するセルラー方式の基地局１０と、通信エリア１０Ａに在圏しているときに基地局１０に接続して基地局１０と無線通信可能な給電対象の端末装置（以下「ＵＥ」（ユーザ装置）ともいう。）２０と、を有する。

【0023】

ＵＥ２０は、移動通信システムの移動局でもよいし、通信装置（例えば移動通信モジュール）と各種デバイスとを組み合わせたものであってもよい。ＵＥ２０は、例えば複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナを備える。ＵＥ２０はＩｏＴデバイス（「ＩｏＴ機器」ともいう。）であってもよい。

【0024】

図１において、基地局１０は、多数のアンテナ素子を有する複数のアレーアンテナ１１０を備え、複数のＵＥ２０との間でｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（以下「ｍＭＩＭＯ」ともいう。）伝送方式の通信を行うことができる。ｍＭＩＭＯは、アレーアンテナ１１０を用いてデータ送受信を行うことにより大容量・高速通信を実現する無線伝送技術である。また、複数のＵＥ２０のそれぞれに対して時分割で又は同時にビーム１０Ｂを形成するビームフォーミングを行うＭＵ（Multi User）－ＭＩＭＯ伝送方式で通信を行うことができる。多素子のアレーアンテナを用いてＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を行うことにより、各ＵＥ２０の通信環境に応じてＵＥ２０ごとに適切なビームを向けて通信できるため、セル全体の通信品質を改善できる。また、同一の無線リソース（時間・周波数リソース）を用いて複数のＵＥ２０との通信ができるため、システム容量を拡大することができる。

【0025】

また、図１において、通信エリア１０Ａ内の一部は、基地局１０から端末装置２０に向けて無線電力伝送を行う無線電力伝送エリア（以下「ＷＰＴエリア」という。）１０Ａ'になっている。ＷＰＴエリア１０Ａ'は図示のように通信エリア１０Ａよりも狭いエリアでもよいし、通信エリア１０Ａと同じ又はほぼ同じサイズ及び位置のエリアであってもよい。

【0026】

ＷＰＴエリア１０Ａ'では、基地局１０からの下りリンクの無線フレームを構成する複数の無線リソース（時間・周波数リソース）であるリソースブロックのうち通信に用いられていない通信未使用の無線リソース（リソースブロック）を無線電力伝送ブロックとして活用している。基地局１０は、ＵＥ２０への下りリンクの無線フレームにおいて、通信未使用の無線リソースである無線電力伝送ブロック（ＷＰＴブロック）に無線電力伝送用のダミー信号（以下「ＷＰＴダミー信号」ともいう。）を割り当てた送信信号を生成してＵＥ２０に送信する。

【0027】

特に、第５世代又はそれ以降の世代の移動通信システムにおいては、無線フレームの一部のサブキャリアのみに必要最小限の参照信号（ＲＳ）や制御信号を配置するリーンキャリアという技術が提案されており、無線フレームにおける通信未使用の無線リソースの部分を有効活用してＵＥ２０への無線電力伝送を行うことが期待される。

【0028】

基地局１０とＵＥ２０との間で送受信される通信の信号の電波及び基地局１０からＵＥ２０に送信されるＷＰＴダミー信号を割り当てた送信信号の電波は、例えば、ミリ波又はマイクロ波である。

【0029】

図２は、実施形態に係るシステムを構成する基地局１０及び端末装置（ＵＥ）２０の主要構成の一例を示すブロック図である。基地局１０は、アンテナ１１０と通信信号処理部１２０と無線処理装置（無線処理部）１３０とを備える。

【0030】

なお、図２の基地局１０において、無線処理装置１３０を有する遠隔無線ヘッド装置（ＲＲＨ）と、通信信号処理部１２０を有するベースバンドユニット（ＢＢＵ）装置と、を備えてもよい。ベースバンドユニット（ＢＢＵ）装置は、遠隔無線ヘッド装置（ＲＲＨ）から離れた位置に配置され、有線の通信回線（例えば光ファイバーからなる光回線）を介して遠隔無線ヘッド装置に接続される。

【0031】

アンテナ１１０は、例えば、図１に示すように多数のアンテナ素子を有するアレーアンテナである。アンテナ１１０は単数でもよいし複数であってもよい。例えば、アンテナ１１０は複数のセクタセルに対応させて複数配置してもよい。

【0032】

通信信号処理部１２０は、ＵＥ２０との間で送受信される各種のユーザデータや制御情報等の信号を処理する。

【0033】

通信信号処理部１２０は、ＵＥ２０に対する下りリンクの通信の際に、複数の無線リソースのうち通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いたＷＰＴダミー信号を含む下りリンクの送信信号を生成する。例えば、ＷＰＴダミー信号は、通信信号よりもＰＡＰＲ（ピーク電力対平均電力比）（「波高比」ともいう。）が小さい変調方式で変調して生成することができる。例えば、ＷＰＴダミー信号は、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列の符号を用いて変調され、時間に対して振幅が一定で位相が変化する変調信号であってもよく、また、デジタル変調方式の複数のシンボル点のうち振幅が最大又は最大近傍の複数のシンボル点で変調された信号であってもよい。また例えば、送信信号の生成は、通信信号用のＱＡＭ（直交振幅変調）やＷＰＴダミー信号用のＰＡＰＲが小さい変調等の一次変調、並びに、ＯＦＤＭ（直交周波数多重）変調等の二次変調を含んでもよい。

【0034】

無線処理装置１３０は、通信信号処理部１２０で生成した送信信号をアンテナ１１０からＵＥ２０に送信したり、ＵＥ２０からアンテナ１１０を介して受信した受信信号を通信信号処理部１２０に出力したりする。

【0035】

ＵＥ２０に対する下りリンク通信の送信信号に通信未使用の無線リソースを用いたＷＰＴダミー信号を含める処理や、後述の信号の分離や信号の合成等に用いる制御信号（トリガー信号）の生成は、移動通信の無線フレームを構成するサブフレームに基づいて行ってもよい。

【0036】

また、ＵＥ２０に対する下りリンク通信の送信信号に、通信未使用の無線リソースを用いたＷＰＴダミー信号を含める処理は、基地局１０が自律的に行ってもよいし、ＵＥ２０からの要求若しくは指示又は外部プラットフォーム（例えば、サーバ、クラウドシステム）からの要求若しくは指示に基づいて行ってもよい。

【0037】

また、本実施形態において、無線処理装置１３０は、ＢＦ制御信号に基づいてアレーアンテナ１１０で形成される一又は複数のビームを制御する。また、無線処理装置１３０は、通信信号処理部１２０で生成されたＷＰＴダミー信号を含む下りリンクの送信信号を、アンテナ１１０を介してＵＥ２０に送信する。

【0038】

基地局１０は、ＵＥ２０に対する下りリンクの通信の際に、ＵＥ２０毎に又は複数のＵＥ２０が属するターゲットエリアのＵＥグループ毎に、個別のビーム１０Ｂを形成するビームフォーミング（ＢＦ）制御を行い、ＵＥ２０毎に又はＵＥグループ毎に無線電力伝送を行ってもよい。ＵＥ２０毎又はＵＥグループ毎のＢＦ制御は、通信信号処理部１２０における周波数領域のデジタルＢＦ制御で行ってもよいし、無線処理装置１３０におけるアナログＢＦ制御で行ってもよい。

【0039】

図２において、無線処理装置１３０は、入出力信号処理部１３１と、無線信号処理部（以下、「ＲＦ信号処理部」ともいう。）１３２及びアンテナ１１０を有するアンテナシステム１３３と、を備える。

【0040】

図２において、ＵＥ２０は、アンテナ２１０と無線処理部２２０と通信信号処理部２３０と電力出力部２４０と電池２５０とを含む。アンテナ２１０は、例えば複数のアンテナ素子を有する小型のアレーアンテナである。無線処理部２２０は、通信信号処理部２３０で生成したフィードバック情報やユーザデータ等の送信信号をアンテナ２１０から基地局１０に送信したり、基地局１０からアンテナ２１０を介して受信した受信信号を通信信号処理部２３０に出力したりする。

【0041】

本実施形態において、無線処理部２２０は、基地局１０から送信されたＷＰＴダミー信号を含む送信信号を受信する。また、電力出力部２４０は、例えば整流器を有し、基地局１０からのＷＰＴダミー信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、電池充電用の受電電力として出力する。電力出力部２４０から出力された受電電力により、電池２５０を充電することができる。

【0042】

図３（ａ）は、本実施形態に係る基地局１０から送信される通信信号のＱＡＭ方式の一次変調におけるシンボル点４１の配置の一例を示す説明図である。図３（ａ）は、６４ＱＡＭ方式の場合の複数のシンボル点（６４値のシンボル点）の配置を示すコンスタレーションの図である。また、図３（ｂ）は、本実施形態に係る基地局１０から送信されるＷＰＴダミー信号の変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、横軸は同相チャネル成分を示し，縦軸は直交チャネル成分を示している。

【0043】

本実施形態では、ＷＰＴダミー信号として、ＰＡＰＲ（ピーク電力対平均電力比）が通信信号よりも低いＯＦＤＭ変調信号を用いる。例えば、図３（ａ）において、通信信号用のＱＡＭ方式の複数のシンボル点４１のうち、振幅が最大である最外周又は最外周周辺の複数のシンボル点４１Ｓのみで変調されたＯＦＤＭ変調信号からなるＷＰＴダミー信号を用いてもよい。

【0044】

また、図３（ｂ）のコンスタレーション図に示すように、時間に対して振幅が一定の条件で位相が変化するシンボル点４２で変調されたＯＦＤＭ変調信号からなるＷＰＴダミー信号を用いてもよい。図３（ｂ）のシンボル点４２でＯＦＤＭ変調信号は、例えばＺａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列の符号を用いて生成することができる。

【0045】

図４は、本実施形態に係る基地局１０の増幅器の入力電力Ｐｉｎ［ｄＢｍ］に対する出力電力Ｐｏｕｔ［ｄＢｍ］及びアンプ効率ＰＡＥ［％］の特性の一例を示すグラフである。図中の曲線Ａは、増幅器の交流の入力電力Ｐｉｎ［ｄＢｍ］に対する交流の出力電力Ｐｏｕｔ［ｄＢｍ］を示す入出力特性のシミュレーション計算結果である。また、図中の破線の曲線Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、上りリンク（ＵＬ）通信信号、下りリンク（ＤＬ）通信信号及びＷＰＴダミー信号に適した増幅器の入力電力Ｐｉｎ［ｄＢｍ］に対する効率の指標値の一つであるＰＡＥ（電力付加効率）［％］のシミュレーション計算結果である。ここで、増幅器のＰＡＥ［％］は、（Ｐｏｕｔ－Ｐｉｎ）／Ｐｄｃで定義される。Ｐｄｃは増幅器に入力（印加）される直流電力である。

【0046】

図４の入出力特性Ａにおいて、入力電力Ｐｉｎと出力電力Ｐｏｕｔとの関係が線形又はほぼ線形の関係にある領域は、ＵＬ通信信号の低ノイズ増幅及びＤＬ通信信号の電力増幅に適する。特に、ＵＬ通信信号の増幅に適する増幅器の特性としては、例えば、高ＰＡＰＲ（ピーク電力対平均電力比）、高リニアリティ、広ダナミックレンジ及び低ノイズが要求される。また、ＤＬ通信信号の増幅に適する電力増幅器の特性としては、例えば、高ＰＡＰＲ、高リニアリティ及び広ダナミックレンジが要求される。この電力増幅器としては、例えば、ドハティ増幅器、エンベロープトラッキング増幅器、アウトフェージング増幅器などの線形領域での効率改善を行う増幅器が挙げられる。
である。

【0047】

また、図４の入出力特性Ａの飽和領域は、入力電力Ｐｉｎの増加に対して出力電力Ｐｏｕｔが飽和又はほぼ飽和している領域である。線形領域と飽和領域の境界の近傍の領域に、電力増幅器の効率ＰＡＥのピークが位置し、この領域は、ＷＰＴダミー信号の高出力及び高効率の電力増幅に適する。ＷＰＴダミー信号の増幅に適する電力増幅器の特性としては、例えば、高効率、低ＰＡＰＲ及び大出力電力が要求される。この電力増幅器としては、例えば、Ａ級増幅器、Ｂ級増幅器、Ｃ級増幅器、ＡＢ級増幅器などのバイアス調整型の高効率増幅器、又は、Ｅ級増幅器、Ｆ級増幅器、Ｊ級増幅器などの波形処理型の高効率増幅器が挙げられる。ＷＰＴダミー信号として、ＰＡＰＲ（ピーク電力対平均電力比）が通信信号よりも低いＯＦＤＭ変調信号を用いてもよい。

【0048】

上記構成の基地局１０において、ＷＰＴダミー信号、ＤＬ通信信号及びＵＬ通信信号をそれぞれ、各信号に適した増幅器で増幅したい、という課題がある。

【0049】

そこで、本実施形態の基地局１０のアンテナシステム１３３では、ＷＰＴダミー信号、ＤＬ通信信号及びＵＬ通信信号それぞれに対応する複数の信号処理パスを構成し、複数の信号処理パスのそれぞれに各信号に適した個別の増幅器を設けている。

【0050】

図５は、実施形態に係る基地局１０に適用可能なアンテナシステム１３３の構成の一例を示すブロック図である。図５において、アンテナシステム１３３は、複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）からなるアレーアンテナ１１０と、アレーアンテナ１１０に接続されたＴＤＤ（時分割複信）方式のＲＦ信号処理部１３２とを備える。

【0051】

ＲＦ信号処理部１３２は、アレーアンテナ１１０の複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に１対１で対応する複数（Ｎ個）の無線信号処理ユニット（以下「ＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）１３２０（１）～１３２０（Ｎ）を有する。複数のＲＦ信号処理ユニット１３２０（１）～１３２０（Ｎ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に接続され、下りリンクのＷＰＴダミー信号及びＤＬ通信信号並びに上りリンクのＵＬ通信信号の高周波の送信信号であるＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を互いに異なる複数の増幅器で増幅し、ＴＤＤ（時分割複信）方式で多重化する。また、ＲＦ信号処理ユニット１３２０（１）～１３２０（Ｎ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）を介したビームフォーミング制御を行って各信号を送受信する。

【0052】

図６は、図５のアンテナシステム１３３を構成するＲＦ信号処理ユニット１３２０の構成の一例を示すブロック図である。なお、複数のＲＦ信号処理ユニット１３２０（１）～１３２０（Ｎ）は同様な構成を有するので、図６では、括弧書きの識別番号を省略した一つのＲＦ信号処理ユニット１３２０について説明する。

【0053】

図６において、ＲＦ信号処理ユニット１３２０は、アンテナ素子１１０１から送信されるＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を制御するための第１移相器１３２１Ｗと、ＷＰＴダミーＲＦ信号を増幅する第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗとを備える。更に、ＲＦ信号処理ユニット１３２０は、アンテナ素子１１０１から送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１を介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。

【0054】

また、ＲＦ信号処理ユニット１３２０は、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を時分割複信（ＴＤＤ）方式で多重化する多重化処理部としての信号切替スイッチ１３２３を備える。信号切替スイッチ１３２３は、所定の制御信号に基づいて、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号それぞれの信号処理パスとアンテナ素子１１０１との接続を切り替える。制御信号は、例えば、通信信号処理部１２０において所定のベースバンドのスケジューリング情報に基づいて生成してもよい。

【0055】

図７は、図５のアンテナシステム１３３で送受信されるＷＰＴダミー信号、ＤＬ通信信号及びＵＬ通信信号のフレーム構成の一例を示す説明図である。図７中の「ＷＰＴ」、「ＤＬ」及び「ＵＬ」を付した期間はそれぞれ、基地局１０と端末装置２０との間の無線通信のフレーム３０に割り当てられた、ＷＰＴダミー信号を送信するＷＰＴ用フレーム３２、ＤＬ通信信号を送信するＤＬ通信用フレーム３１Ｄ及びＵＬ通信信号を受信するＵＬ通信用フレーム３１Ｕである。また、図７中のハッチングを付した期間は、信号の送受信を行わないガード期間である。

【0056】

信号切替スイッチ１３２３は、図７に示すように、ＷＰＴ用フレーム３２、ＤＬ通信用フレーム３１Ｄ及びＵＬ通信用フレーム３１Ｕに同期させて、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号それぞれの増幅器１３２２Ｗ、１３２２Ｄ、１３２２Ｕを介した３つの信号処理経路とアンテナ素子１１０１との接続を切り替えてもよい。例えば、信号切替スイッチ１３２３の信号処理経路の切替により、ＷＰＴ用フレーム３２の期間において第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗから出力されたＷＰＴダミーＲＦ信号がアンテナ素子１１０１に供給される。また、ＤＬ通信用フレーム３１Ｄの期間において第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄから出力されたＤＬ通信ＲＦ信号がアンテナ素子１１０１に供給され、ＵＬ通信用フレーム３１Ｕの期間においてアンテナ素子１１０１から出力されたＵＬ通信ＲＦ信号が第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕに供給される。

【0057】

図８は、実施形態に係る基地局１０に適用可能なアンテナシステム１３３の構成の他の例を示すブロック図である。図８において、アンテナシステム１３３は、複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）からなるアレーアンテナ１１０と、アレーアンテナ１１０に接続されたＦＤＤ（周波数分割複信）方式のＲＦ信号処理部１３２とを備える。

【0058】

ＲＦ信号処理部１３２は、アレーアンテナ１１０の複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に１対１で対応する複数（Ｎ個）の無線信号処理ユニット（ＲＦ信号処理ユニット）１３２５（１）～１３２５（Ｎ）を有する。複数のＲＦ信号処理ユニット１３２５（１）～１３２５（Ｎ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に接続され、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を互いに異なる複数の増幅器で増幅し、ＦＤＤ（周波数分割複信）方式で多重化する。また、ＲＦ信号処理ユニット１３２５（１）～１３２５（Ｎ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）を介したビームフォーミング制御を行って各信号を送受信する。

【0059】

図９は、図８のアンテナシステム１３３を構成するＲＦ信号処理ユニット１３２５の構成の一例を示すブロック図である。なお、複数のＲＦ信号処理ユニット１３２５（１）～１３２５（Ｎ）は同様な構成を有するので、図９では、括弧書きの識別番号を省略した一つのＲＦ信号処理ユニット１３２５について説明する。

【0060】

図９において、ＲＦ信号処理ユニット１３２５は、アンテナ素子１１０１から送信されるＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を制御するための第１移相器１３２１Ｗと、ＷＰＴダミーＲＦ信号を増幅する第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗとを備える。更に、ＲＦ信号処理ユニット１３２５は、アンテナ素子１１０１から送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１を介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。

【0061】

また、ＲＦ信号処理ユニット１３２５は、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を周波数分割複信（ＦＤＤ）方式で多重化する多重化処理部としてのアンテナ共用器（ＤＵＰ：Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１３２６を備える。

【0062】

アンテナ共用器１３２６は、例えば、第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗの出力端に接続される送信フィルタ１３２７Ｗと、第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄの出力端に接続される送信フィルタ１３２７Ｄと、第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕの入力端に接続される受信フィルタ１３２７Ｕとを有する。送信フィルタ１３２７Ｗは、ＷＰＴダミーＲＦ信号の周波数Ｆｗを通過域とし、ＵＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｕを阻止域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。送信フィルタ１３２７Ｄは、ＤＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｄを通過域とし、ＵＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｕを阻止域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。受信フィルタ１３２７Ｕは、ＵＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｕを通過域とし、ＷＰＴダミーＲＦ信号及びＤＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｗ、Ｆｄを阻止域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。アンテナ共用器１３２６の送信フィルタ１３２７Ｗ、１３２７Ｄの出力端及び受信フィルタ１３２７Ｕの入力端が移相器を介してアンテナ素子１１０１に接続される。

【0063】

アンテナ共用器１３２６において、第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗから出力された周波数ＦｗのＷＰＴダミーＲＦ信号と第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄから出力された周波数ＦｄのＤＬ通信ＲＦ信号は合成されてアンテナ素子１１０１に供給される。また、アンテナ素子１１０１から出力された周波数ＦｕのＵＬ通信ＲＦ信号は、第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕに供給される。

【0064】

図１０は、実施形態に係る基地局１０に適用可能なセパレートアンテナ構成のアンテナシステム１３３の構成の一例を示すブロック図である。図１０の構成例では、前述のアレーアンテナ１１０として、無線電力伝送（ＷＰＴ）用のアレーアンテナ（以下「ＷＰＴアレーアンテナ」ともいう。）１１０Ｗ及び通信用のアレーアンテナ（以下「通信アレーアンテナ」ともいう。）１１０Ｃを別々に備えている。アンテナシステム１３３は、複数（Ｎｗ個）のアンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）からなるＷＰＴアレーアンテナ１１０Ｗと、ＷＰＴアレーアンテナ１１０Ｗに接続された無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部１３２Ｗと、複数（Ｎｃ個）のアンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）からなる通信アレーアンテナ１１０Ｃと、通信アレーアンテナ１１０Ｃに接続された通信用のＲＦ信号処理部１３２Ｃとを備える。

【0065】

無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部１３２Ｗは、アレーアンテナ１１０の複数（Ｎｗ個）のアンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）に１対１で対応する複数（Ｎｗ個）の無線信号処理ユニット（以下「ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）１３２０Ｗ（１）～１３２０Ｗ（Ｎｗ）を有する。複数のＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ（１）～１３２０（Ｎｗ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）に接続される。また、ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ（１）～１３２０Ｗ（Ｎｗ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）を介したビームフォーミング制御を行ってＷＰＴダミーＲＦ信号を送信する。

【0066】

通信用のＲＦ信号処理部１３２Ｃは、通信アレーアンテナ１１０Ｃの複数（Ｎｃ個）のアンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）に１対１で対応する複数（Ｎｃ個）の無線信号処理ユニット（以下「通信ＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）１３２０Ｃ（１）～１３２０Ｃ（Ｎｃ）を有する。複数の通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃ（１）～１３２０Ｃ（Ｎｃ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）に接続され、下りリンクのＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を互いに異なる複数の増幅器で増幅し、ＴＤＤ（時分割複信）方式又はＦＤＤ（周波数分割複信）方式で多重化する。また、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃ（１）～１３２０Ｃ（Ｎｃ）はそれぞれ、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）を介したビームフォーミング制御を行って各信号を送受信する。

【0067】

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）はそれぞれ、図１０のアンテナシステム１３３を構成する無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ及び通信用のＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃの構成の一例を示すブロック図である。なお、複数のＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ及び通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃはそれぞれ同様な構成を有するので、図１１では、括弧書きの識別番号を省略したＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ，１３２０Ｃについて説明する。

【0068】

図１１（ａ）において、ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗは、ＷＰＴアレーアンテナ１１０Ｗのアンテナ素子１１０１Ｗから送信されるＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を制御するための第１移相器１３２１Ｗと、ＷＰＴダミーＲＦ信号を増幅する第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗとを備える。

【0069】

図１１（ｂ）において、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、アンテナ素子１１０１Ｃから送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１Ｃを介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。

【0070】

また、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を時分割複信（ＴＤＤ）方式で多重化する多重化処理部としての信号切替スイッチ１３２８を備える。信号切替スイッチ１３２８は、所定の制御信号に基づいて、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号それぞれの信号処理パスとアンテナ素子１１０１Ｃとの接続を切り替える。制御信号は、例えば、通信信号処理部１２０において所定のベースバンドのスケジューリング情報に基づいて生成してもよい。

【0071】

図１２は、図１０のアンテナシステム１３３を構成する通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃの構成の他の例を示すブロック図である。なお、図１２では、括弧書きの識別番号を省略した通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃについて説明する。また、図１２において、前述の図9の構成と同様な部分については、説明を省略する。

【0072】

図１２において、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、アンテナ素子１１０１Ｃから送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１Ｃを介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。

【0073】

また、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を周波数分割複信（ＦＤＤ）方式で多重化する多重化処理部としてのアンテナ共用器（ＤＵＰ）１３２９を備える。アンテナ共用器１３２９において、第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄから出力された周波数ＦｄのＤＬ通信ＲＦ信号はアンテナ素子１１０１Ｃに供給され、アンテナ素子１１０１Ｃから出力された周波数ＦｕのＵＬ通信ＲＦ信号は、第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕに供給される。

【0074】

図１３は、実施形態に係る基地局１０における無線処理装置（無線処理部）１３０の入出力信号処理部１３１の構成の一例を示すブロック図である。図１３において、入出力信号処理部１３１は、信号分離部１３１１と第１混合器１３１２と第２混合器１３１３と第３混合器１３１４と局部発振器１３１５とを備える。

【0075】

信号分離部１３１１は、通信信号処理部１２０から出力された下りリンクの中間周波信号（ベースバンド信号）を、ＷＰＴダミー信号の中間周波信号（ＷＰＴ－ＩＴ）とＤＬ通信信号の中間周波信号（ＤＬ－ＩＦ）とに分離する。第１混合器１３１２は、ＷＰＴダミー信号の中間周波信号（ＷＰＴ－ＩＴ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＷＰＴダミーＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号処理部１３２に出力する。第２混合器１３１３は、ＤＬ通信信号の中間周波信号（ＤＬ－ＩＦ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＤＬ通信ＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号処理部１３２に出力する。第３混合器１３１４は、ＲＦ信号処理部１３２から入力されたＵＬ通信ＲＦ信号と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＵＬ通信信号の中間周波信号（ＵＬ－ＩＦ）を生成し、通信信号処理部１２０に出力する。

【0076】

上記構成の図１～図１３のシステムによれば、基地局１０からＵＥ２０への下りリンク通信において、通信未使用の無線リソースを無線電力伝送ブロック（ＷＰＴブロック）として有効活用し、基地局１０からＵＥ２０への無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うことができる。また、基地局１０から送信される下りリンクのＷＰＴダミー信号及びＤＬ通信信号と基地局１０で受信された上りリンクのＵＬ通信信号をそれぞれ、各信号に適した個別の増幅器で増幅することができる。

【0077】

図１４は、本実施形態に係る基地局１０から複数のＵＥ２０へのビームフォーミングによるＵＥ毎の給電の一例を示す説明図である。本実施形態において、図９に示すように通信エリア１０Ａ内のＷＰＴエリア１０Ａ'（前述の図１参照）に複数のＵＥ２０（１）～２０（３）が在圏し、ＵＥ毎に形成したビーム１０Ｂ（１）～１０Ｂ（３）を介して各ＵＥ２０（１）～２０（３）に給電してもよい。ビーム１０Ｂ（１）～１０Ｂ（３）は、例えば時分割で切り替えて形成してもよい。

【0078】

以上、本実施形態によれば、基地局１０から送信される下りリンクのＷＰＴダミー信号及びＤＬ通信信号と基地局１０で受信された上りリンクのＵＬ通信信号をそれぞれ、各信号に適した個別の増幅器で増幅することができる。

【0079】

また、本実施形態によれば、通信信号よりも低いＰＡＰＲを有するＷＰＴダミー信号を用いることにより、基地局１０において、通信信号についてはスプリアスが発生しないように高いマージンをとった低めの出力電力の範囲で増幅できるとともに、ＷＰＴダミー信号を増幅するときの電力増幅器の高出力化及び高効率化を図ることができる。

【0080】

また、本実施形態によれば、基地局１０と端末装置２０との間の通信未使用の無線リソースを利用して端末装置２０への給電を行うことができる。

【0081】

また、本発明は、基地局１０から送信された電波を受信可能な多数の端末装置２０への給電をまかなうことができる給電インフラを提供できるため、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。

【0082】

なお、本明細書で説明された処理工程並びにシステム、無線処理装置、端末装置（ＵＥ、ＩｏＴデバイス）、基地局、移動局、中継装置及び制御装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

【0083】

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、基地局装置（Ｎｏｄｅ Ｂ、Ｎｏｄｅ Ｇ）、端末装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0084】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0085】

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

【0086】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0087】

１０ ：基地局
１０Ａ ：通信エリア
１０Ａ' ：ＷＰＴエリア
１０Ｂ ：ビーム
２０ ：端末装置
３０ ：フレーム
３１Ｄ ：ＤＬ通信用フレーム
３１Ｕ ：ＵＬ通信用フレーム
３２ ：ＷＰＴ用フレーム
１１０ ：アンテナ
１１０ ：アレーアンテナ
１１０Ｃ ：通信アレーアンテナ
１１０Ｗ ：ＷＰＴアレーアンテナ
１２０ ：通信信号処理部
１３０ ：無線処理装置（無線処理部）
１３１ ：入出力信号処理部
１３２ ：ＲＦ信号処理部
１３２Ｃ ：通信用のＲＦ信号処理部
１３２Ｗ ：無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部
１３３ ：アンテナシステム
１１０１ ：アンテナ素子
１３１１ ：信号分離部
１３１２ ：第１混合器
１３１３ ：第２混合器
１３１４ ：第３混合器
１３１５ ：局部発振器
１３２０ ：ＲＦ信号処理ユニット
１３２０Ｃ ：通信ＲＦ信号処理ユニット
１３２０Ｗ ：ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット
１３２１Ｄ ：第２移相器
１３２１Ｕ ：第３位相器
１３２１Ｗ ：第１移相器
１３２２Ｄ ：第２増幅器（電力増幅器）
１３２２Ｕ ：第３増幅器（低ノイズ増幅器）
１３２２Ｗ ：第１増幅器（電力増幅器）
１３２３ ：信号切替スイッチ
１３２５ ：ＲＦ信号処理ユニット
１３２６ ：アンテナ共用器
１３２７Ｄ ：送信フィルタ
１３２７Ｕ ：受信フィルタ
１３２７Ｗ ：送信フィルタ
１３２８ ：信号切替スイッチ
１３２９ ：アンテナ共用器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】