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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-20
(45)【発行日】2022-05-30
(54)【発明の名称】無線通信装置および無線通信方法
(51)【国際特許分類】
   H04B 1/04 20060101AFI20220523BHJP
   H04L 27/01 20060101ALI20220523BHJP
【FI】
H04B1/04 R
H04B1/04 Z
H04L27/01
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2020178853
(22)【出願日】2020-10-26
(62)【分割の表示】P 2016205305の分割
【原出願日】2016-10-19
(65)【公開番号】P2021007274
(43)【公開日】2021-01-21
【審査請求日】2020-10-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】藤井 康之
【審査官】佐藤 敬介
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-225750(JP,A)
【文献】特開2012-175573(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B 1/04
H04L 27/01
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
変調信号を送信帯域にアップコンバートする第1ユニットと、前記第1ユニットに信号ケーブルで接続可能に構成され、送信信号を変調して前記変調信号を生成する第2ユニットとを備える無線通信装置において、
前記第1ユニットは、
変調信号を送信帯域にアップコンバートする周波数変換器と、
このアップコンバートされた変調信号を増幅する増幅器と、
前記第1ユニット内の前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性を記憶する記憶部と、
前記歪特性を前記第2ユニットに転送する転送部と、
前記信号ケーブルの一端に設けられる第1のスプリッタとを備え、
前記第2ユニットは、
送信信号を変調して前記変調信号を生成する変調部と、
前記第1ユニットから転送された歪特性に基づいて前記送信信号に前置歪みを与える前置歪み補償回路と、
前記信号ケーブルの多端に設けられる第2のスプリッタとを備え、
前記第1および第2のスプリッタは、
前記変調信号を通過させる第1フィルタと、
前記変調信号とは異なる帯域の信号を通過させる第2フィルタと、
前記第2ユニットからの直流電源を前記第1ユニットに印加する第3フィルタと
を備える無線通信装置。
【請求項2】
変調信号を送信帯域にアップコンバートする第1ユニットと、前記第1ユニットに信号ケーブルで接続可能に構成され、送信信号を変調して前記変調信号を生成する第2ユニットとを備える無線通信装置において、
前記第1ユニットは、
変調信号を送信帯域にアップコンバートする周波数変換器と、
このアップコンバートされた変調信号を増幅する増幅器と、
前記第1ユニット内の前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性を記憶する記憶部と、
前記歪特性を前記第2ユニットに転送する転送部とを備え、
前記第2ユニットは、
送信信号を変調して前記変調信号を生成する変調部と、
前記第1ユニットから転送された歪特性に基づいて前記送信信号に前置歪みを与える前置歪み補償回路と、
複数のユーザ信号を受け付けるインタフェース部とを備え、
前記インタフェース部は、
互いに分離されそれぞれ前記ユーザ信号を受け付ける複数のポートと、
前記複数のポートに接続されたユーザ信号を前記送信信号に時分割多重する多重部と
を備える無線通信装置。
【請求項3】
前記転送部は、電源投入時に前記歪特性を前記第2ユニットに転送する、請求項1または2のいずれか1項に記載の無線通信装置。
【請求項4】
前記信号ケーブルを経由して前記第2ユニットから送られる前記変調信号は、中間周波数帯域である、
請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の無線通信装置。
【請求項5】
前記第1ユニットは、
前記中間周波数帯域を前記送信帯域にまでアップコンバートする周波数変換器を備える、
請求項4に記載の無線通信装置。
【請求項6】
送信帯域のディジタル変調信号を増幅する第1ユニットと、
前記第1ユニットに信号ケーブルで接続可能な第2ユニットとを有する無線通信装置において、
前記第1ユニットは、
送信帯域のディジタル変調信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性をテーブル化したルックアップテーブルを記憶する記憶部と、
前記ルックアップテーブルを前記第2ユニットに転送する転送部と、
前記信号ケーブルの一端に設けられる第1のスプリッタとを備え、
前記第2ユニットは、
送信信号をディジタル変調して前記ディジタル変調信号を生成する変調部と、
前記第1ユニットから転送されたルックアップテーブルに基づいて前記送信信号に前置歪みを与える前置歪み補償回路と、
前記信号ケーブルの他端に設けられる第2のスプリッタとを備え、
前記第1および第2のスプリッタは、
前記ディジタル変調信号を通過させる第1フィルタと、
前記ディジタル変調信号とは異なる帯域の信号を通過させる第2フィルタと、
前記第2ユニットからの直流電源を前記第1ユニットに印加する第3フィルタと
を備える無線通信装置。
【請求項7】
送信帯域のディジタル変調信号を増幅する第1ユニットと、
前記第1ユニットに信号ケーブルで接続可能な第2ユニットとを具備する無線通信装置において、
前記第1ユニットは、
送信帯域のディジタル変調信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性をテーブル化したルックアップテーブルを記憶する記憶部と、
前記ルックアップテーブルを前記第2ユニットに転送する転送部とを備え、
前記第2ユニットは、
複数のユーザ信号を受け付けるインタフェース部と、
送信信号をディジタル変調して前記ディジタル変調信号を生成する変調部と、
前記第1ユニットから転送されたルックアップテーブルに基づいて前記送信信号に前置歪みを与える前置歪み補償回路と、
を備え、
前記インタフェース部は、
互いに分離されそれぞれ前記ユーザ信号を受け付ける複数のポートと、
前記複数のポートに接続されたユーザ信号を前記送信信号に時分割多重する多重部と
を備える無線通信装置。
【請求項8】
変調信号を送信帯域にアップコンバートする周波数変換器と、このアップコンバートされた変調信号を増幅する増幅器とを備える第1ユニットと、前記第1ユニットに信号ケーブルで接続可能な第2ユニットと、前記信号ケーブルの両端に設けられる第1および第2のスプリッタを具備し、前記第1および第2のスプリッタが、前記変調信号を通過させる第1フィルタと、前記変調信号とは異なる帯域の信号を通過させる第2フィルタと、前記第2ユニットからの直流電源を前記第1ユニットに印加する第3フィルタとを備える無線通信装置の無線通信方法であって、
前記第1ユニットが、前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性を前記第2ユニットに転送し、
前記第2ユニットが、前記第1ユニットから転送された歪特性を記憶し、
前記第2ユニットが、前記記憶した歪特性に基づいて送信信号に前置歪みを与え、
前記第2ユニットが、前記前置歪みを与えられた送信信号を変調して前記変調信号を生成する、無線通信方法。
【請求項9】
変調信号を送信帯域にアップコンバートする周波数変換器と、このアップコンバートされた変調信号を増幅する増幅器とを備える第1ユニットと、前記第1ユニットに信号ケーブルで接続可能で複数のユーザ信号を受け付けるインタフェース部を備える第2ユニットとを具備し、前記インタフェース部が、互いに分離されそれぞれ前記ユーザ信号を受け付ける複数のポートと、前記複数のポートに接続されたユーザ信号を送信信号に時分割多重する多重部とを備える無線通信装置の無線通信方法であって、
前記第1ユニットが、前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性を前記第2ユニットに転送し、
前記第2ユニットが、前記第1ユニットから転送された歪特性を記憶し、
前記第2ユニットが、前記記憶した歪特性に基づいて前記送信信号に前置歪みを与え、
前記第2ユニットが、前記前置歪みを与えられた送信信号を変調して前記変調信号を生成する、無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、無線通信技術に関する。
【背景技術】
【0002】
自治体などの防災通信システムにおいて、その通信回線は、光通信ネットワーク、衛星通信、デジタル多重無線等が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2011-160159号公報
【文献】特開2014-225750号公報
【文献】特開平7-135476号公報
【文献】特開2009-218930号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のデジタル多重無線では6.5/7.5GHz帯が利用されていたが、近年では12GHz帯、あるいは18GHz帯を利用することが検討されているので、通信帯域の拡張に対応できるようにする必要がある。
【0005】
目的は、分離型の無線通信装置を改良し使い勝手を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態によれば、無線通信装置は、変調信号を送信帯域にアップコンバートする周波数変換器と、このアップコンバートされた変調信号を増幅する増幅器とを備える第1ユニットと、第1ユニットに信号ケーブルで接続可能に構成され、送信信号を変調して変調信号を生成する変調部を備える第2ユニットとを具備する。第1ユニットは、記憶部と、転送部とを備える。記憶部は、第1ユニット内の増幅器の個体ごとに固有の歪特性を記憶する。転送部は、歪特性を第2ユニットに転送する。第2ユニットは、前置歪み補償回路を備える。前置歪み補償回路は、第1ユニットから転送された歪特性に基づいて送信信号に前置歪みを与える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】この発明に係わる無線通信装置の構成の一例を示すブロック図。
図2】変調回路221の一例を示すブロック図。
図3】スプリッタ23、14の一例を示すブロック図。
図4】ODU1のダウンコンバータ122、アップコンバータ132の一例を示すブロック図。
図5】IDU2のインタフェース部21の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の実施形態について説明する。本実施の形態の装置は、無線通信装置の小型化を促すために、従来の一体型装置から、第1ユニットとしての屋外装置(ODU(Out Door Unit))1と、ユーザ端末100に接続可能な、第2ユニットとしての屋内装置(IDU(In Door Unit))2とに分離し、同軸ケーブルを介して接続する構成をとる。
【0009】
図1は、この発明に係わる無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図1において、無線通信装置は、主に無線信号の送受信処理を行う、アンテナに接続可能な第1ユニットとしての屋外装置(ODU(Out Door Unit))1と、ユーザ端末100に接続可能な、第2ユニットとしての屋内装置(IDU(In Door Unit))2とを備える。以下、ODU1とIDU2で構成される無線通信装置をFWAという。
【0010】
ODU1は、アンテナを介して無線信号を送受信する高周波回路を備える。IDU2は、ユーザ端末100からの通信信号の変復調処理を行うアナログ・デジタル回路などを備える。ODU1とIDU2は1本の同軸ケーブル3で接続される。
【0011】
ODUにおける送信増幅器(アンプ回路)の線形性を確保するために、IDU側で送信信号にアンプ回路固有の前置歪みを与えることが考えられている。既存の一体型装置においては前置歪みを与える回路(例えば変復調回路)とアンプ回路(ODU)とが不可分であったので、アンプ回路の特性を唯一通りメモリに記憶させておけばよい。しかしながら分離型においてはアンプ回路がODU内に、変復調回路がIDU内に設けられ、しかもそれぞれの組み合わせは任意である。そこで、アンプ回路ごとに特性が異なっていても正しい歪み補償を行うため、ODU内に前置歪み特性を記憶させておき、IDUに転送して、前置歪みを与える構成をとる。
【0012】
6.5/7.5GHz帯でのFWAでは、チャネル数も少なく、周波数帯域も狭かったので、IF(Intermediate Frequency)周波数は140MHz程度とすることができる。これに対し、12GHz、あるいは18GHz帯FWAの周波数帯域は1.2GHz程度になることから、IF周波数を高くする必要が生じる。
【0013】
ODU1のアンテナ(図示せず)で受信された電波は、デュプレクサ(DUP)11を介して低雑音増幅器(LNA)121で増幅され、ダウンコンバータ122で中間周波数(IF)に周波数変換される。このIF信号はスプリッタ(MPX)14を介して同軸ケーブル3に送出され、IDU2に伝送される。
【0014】
IDU2において、同軸ケーブル3から伝送されたIF信号は、スプリッタ(MPX)23を介して復調器(DEM)222で復調される。この復調された信号はインタフェース部(INF)21を介してユーザ端末100に入力される。インタフェース部21は例えば10Base-T、100Base-TなどのLAN(Local Area Network)インタフェースである。
【0015】
ユーザ端末100から送信されるユーザ信号は、インタフェース部21からIDU2に入力され、変調回路(MOD)221で変調される。この変調された信号はスプリッタ(MPX)23から同軸ケーブル3に送出され、ODU1に伝送される。変調方式としては例えばQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)方式、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)方式、64QAM方式、256QAM方式等がある。
【0016】
ここで、スプリッタ14、23は、ユーザ信号と受信信号、IDU2とODU1との間の制御信号などを周波数多重化し、同軸ケーブル3に流している。さらにスプリッタ14、23は、IDU2からのDC電源を同軸ケーブル3経由でODU1に供給する。
【0017】
ODU1のスプリッタ14では、IDU2から入力された周波数多重化信号から、上記の各信号を分離して抽出し、ユーザ信号をアップコンバータ132に送出し、制御信号を制御部17に送出する。また、DC電源は、DC/DCコンバータ18に送出されて各部への電源として使用される。
【0018】
ユーザ信号は、アップコンバータ132で送信帯域にまで周波数変換され、送信増幅器131により送信レベルにまで増幅される。この送信信号はデュプレクサDUP11からアンテナを介して空間に放射される。
【0019】
ところで、ODU1の制御部(CONT)17は、実施形態に係る処理機能としての転送部171と、メモリ172とを備える。メモリ172はルックアップテーブル(LUT)173を記憶する。LUT173は送信増幅器131の、デバイスごとに固有の歪特性を予め記録したテーブルである。
【0020】
転送部171は、例えば無線通信装置の電源投入時に、メモリ172からLUT173を読み出し、同軸ケーブル3を経由してIDUに転送する。このLUT173は、IDU2の制御部24の設定部241により、変調回路221に転送される。
【0021】
図2は、IDU2に設けられる変調回路221の一例を示す機能ブロック図である。変調回路221は、デジタルプリディストータ(DPD)回路220と直交変調部223を備える。さらに、DPD回路220はメモリ224を備え、設定部241から転送されたルックアップテーブル173をメモリ224に記憶する。
【0022】
DPD回路220は、メモリ224に記憶されたルックアップテーブル173を参照し、入力されるユーザ信号の振幅または位相、あるいはその双方に基づいて、ユーザ信号に前置歪みを与える。直交変調部223は、この前置歪みを与えられた入力信号を直交変調してIF帯域の信号を生成する。このIF信号は、スプリッタ23から同軸ケーブル3を介してODU1のスプリッタ14に伝送される。
【0023】
図3は、スプリッタ23、14の一例を示す機能ブロック図である。IDU2側のスプリッタ23は、IFフィルタ231、ローパスフィルタ232、電源フィルタ233、合分波器234を備える。また、ODU1側のスプリッタ14は、IFフィルタ141、ローパスフィルタ142、電源フィルタ143、合分波器144を備える。
【0024】
IFフィルタ231は、合分波器234経由で同軸ケーブル3内にIF信号を伝送する。このIF信号はODU1の合分波器144に達し、IFフィルタ141で分離されてアップコンバータ132に入力される。これにより他の信号と干渉することなく、1本の同軸ケーブル3でIF信号を伝送することができる。なお図示しないが、各IFフィルタの帯域は双方向伝送用にさらに分離され、ODU1からIDU2への方向のIF信号の伝送も可能となっている。
【0025】
制御信号も、ODU1とIDU2との双方光で伝送される。この制御信号には、例えば上記LUT173のデータを重畳した信号が含まれても良い。例えばIF帯域よりも低い帯域の信号通過させるローパスフィルタ232、142を対向させることで、IF信号と同様にして制御信号を授受することも可能である。
【0026】
さらに、直流レベルの電源電圧をIDU2からODU1に印加するために、互いに対向する電源フィルタ233、143が設けられる。電源フィルタ233、143により各信号とのアイソレーションを確保することで、電源電圧を同軸ケーブル3経由でODU1に印加することができる。
【0027】
図4は、ODU1のダウンコンバータ122、アップコンバータ132の一例を示す機能ブロック図である。ダウンコンバータ122およびアップコンバータ132は、例えば同じ局部発振器31とハイブリッド回路32とを共用する回路であっても良い。局部発振器31からのローカル信号とハイブリッド回路32からの信号は、いずれも受信部134、送信部133に入力される。受信部134は図1のLNA121を備え、ローカル信号はLNA121の出力とミキシングされてIF帯域に変換される。
【0028】
また、送信部133は図1の送信増幅器13を備える。スプリッタ14からのIF信号がローカル信号とミキシングされ(ダブルコンバージョン)、送信帯域にまでアップコンバートされて送信増幅器13に入力される。
【0029】
上記構成では、例えば、18GHz帯信号を生成するためのローカル信号を固定周波数とし、2nd IF信号にて高群/低群も含めたチャネルの周波数差を持たせるようにする。
【0030】
図5は、IDU2のインタフェース部21の一例を示すブロック図である。インタフェース部21は、複数のLANポート211~21nを備える。各LANポート211~21nは物理的に分離された構成をとり、それぞれ個別にユーザ信号(ユーザ信号1~ユーザ信号n)を受け入れることができる。これにより最大でnチャネルのユーザ信号をインタフェース部21に接続することができる。
LANポート211~21nは、多重処理部25に接続される。多重処理部25は、各ユーザ信号を時分割多重して1本のストリームにまとめ、変調回路221に入力する。
【0031】
上記構成では、送信増幅器131ごとに固有である歪特性を予め記録したルックアップテーブル173を、ODU1のメモリ172に予め記憶させる。そして、運用開始時(例えば電源投入時)に、ルックアップテーブル173をIDU2側に転送し、DPD回路220のメモリ224に記憶させるようにする。
【0032】
すなわち実施形態では、送信増幅器131の歪み補償特性を、送信増幅器131自身が実装されている部位(ODU1)に記憶させ、その内容を、歪み補償回路が設けられている装置(IDU2)に転送するようにした。このようにすることで、ODU1とIDU2の組み合わせが変わっても、送信増幅器131の歪み補償特性を常に正しく設定することが可能になる。
【0033】
上記構成では、1本の同軸ケーブル3でODU1とIDU2とを接続するとともに、同軸ケーブル3の両端にスプリッタ23、14を設けた。そして各スプリッタに、IF信号を通過させる第1のフィルタと、制御信号を通過させる第2のフィルタと、直流の電源電圧を印加させるための第3のフィルタを備えるようにした。これにより主信号(IF帯域)と、制御信号と、電源電圧とを周波数多重して共通の同軸ケーブル3で授受することが可能になり、低コスト化を促進することができる。また、防水対策が取りやすくなるなどのメリットも得られる。
【0034】
上記構成では、IDU2の変調回路221で送信信号の帯域をIF帯域にまで高めるとともに、このIF信号の帯域をODU1のアップコンバータ132でさらに送信帯域レベルにまで高めるようにしている。すなわち旧来のシングルコンバージョン方式でなく、ダブルコンバージョン方式で送信信号の帯域を高めるようにしている。第1段階のIF信号(1st IF)は、例えば送信帯域:300MHz/受信帯域:140MHzとして、互いに異なる帯域とすることでODU1~IDU2間を1本の同軸ケーブル3で周波数多重伝送することが可能となる。さらにODU1での第2段階のIF信号(2nd IF)は、例えば2GHz帯にまで変換することで、18GHz帯の広帯域FWAの帯域をカバーすることが可能になる。このような構成により、どのチャネルにおいても、内部フィルタなどでローカル信号等の不要波を簡易に除去することが可能となる。
【0035】
上記構成では、IDU2のインタフェース部21にユーザ信号のインタフェース(LANポート)を複数設け、複数チャネルにわたるユーザ信号を時分割多重して1本のストリームにまとめる。多重に際して、各信号の配分を伝送容量の範囲で可変するようにしてもよい。このような構成によりチャネルごとに物理的なアイソレーションを確保することができ、例えば用途や所有者の異なる複数のユーザ信号を、高いセキュリティのもとで伝送することが可能となる。
【0036】
これらのことから本実施形態によれば、分離型の無線通信装置を改良し、使い勝手を高めた無線通信装置および無線通信方法を提供することが可能になる。
【0037】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0038】
1…屋外装置、2…屋内装置、3…同軸ケーブル、11…デュプレクサ、13…送信増幅器、14…スプリッタ、17…制御部、18…DC/DCコンバータ、21…インタフェース部、23…スプリッタ、24…制御部、25…多重処理部、31…局部発振器、32…ハイブリッド回路、100…ユーザ端末、121…低雑音増幅器、122…ダウンコンバータ、131…送信増幅器、132…アップコンバータ、133…送信部、134…受信部、141…IFフィルタ、142…ローパスフィルタ、143…電源フィルタ、144…合分波器、171…転送部、172…メモリ、173…ルックアップテーブル、211~21n…LANポート、220…デジタルプリディストータ回路、221…変調回路、222…復調器、223…直交変調部、224…メモリ、231…IFフィルタ、232…ローパスフィルタ、233…電源フィルタ、234…合分波器、241…設定部。
図1
図2
図3
図4
図5