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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-14
(45)【発行日】2024-11-22
(54)【発明の名称】無線中継装置、ゲートウェイ装置及び通信システム
(51)【国際特許分類】
H04W 84/06 20090101AFI20241115BHJP
H04W 16/26 20090101ALI20241115BHJP
H04B 7/185 20060101ALI20241115BHJP
H04B 7/15 20060101ALI20241115BHJP
【ＦＩ】
H04W84/06
H04W16/26
H04B7/185
H04B7/15
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2024093917
(22)【出願日】2024-06-10
【審査請求日】2024-06-11
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】太田 喜元
(72)【発明者】
【氏名】長手 厚史
【審査官】横田 有光
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２１／０３７３２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０２４－００６９６６５（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２００９－２１８６３９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
Ｈ０４Ｂ ７／１４－ ７／２２
３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４
ＳＡ ＷＧ１－４、６
ＣＴ ＷＧ１、４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信システムであって、基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置と、前記基地局装置に接続され前記無線中継装置と無線通信可能なゲートウェイ装置と、を備え、
前記無線中継装置と前記端末装置との間のサービスリンク及び前記無線中継装置と前記ゲートウェイ装置との間のフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯を用い、
前記無線中継装置は、
前記サービスリンクの送受信と前記フィーダリンクの送受信とに共用される共用アンテナと、
前記共用アンテナを介して前記端末装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルにおけるＲＥＶ（リバース）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記共用アンテナを介して前記ゲートウェイ装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルにおけるＦＷＤ（フォワード）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一の電力増幅器と、を有し、
前記ゲートウェイ装置は、
前記フィーダリンクの送受信に使用されるフィーダリンクアンテナと、
前記基地局装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルにおける前記ＦＷＤリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記フィーダリンクアンテナを介して前記無線中継装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルにおける前記ＲＥＶリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＦＷＤリンク信号を増幅する第１電力増幅器と、
前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号を増幅する第２電力増幅器と、を有する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項2】
請求項１の通信システムにおいて、前記無線中継装置は、前記共用アンテナを介して受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域における前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一のローノイズ増幅器を備える、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項3】
請求項１の通信システムにおいて、前記無線中継装置の前記周波数変換部は、
前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を復調してベースバンド信号を生成する復調部と、
前記ベースバンド信号における前記ＲＥＶリンク信号の周波数チャネルを前記第１周波数チャネルから前記第２周波数チャネルに切り替え、前記ベースバンド信号における前記ＦＷＤリンク信号の周波数チャネルを前記第２周波数チャネルから前記第１周波数チャネルに切り替えるベースバンド信号処理部と、
前記周波数チャネルを切り替えた前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号のベースバンド信号で搬送波を変調して前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号の送信信号を生成する変調部と、
を有する、ことを特徴とする通信システム。
【請求項4】
請求項３の通信システムにおいて、前記ベースバンド信号処理部は、
前記復調部で復調した前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を含むベースバンド信号を、第１ベースバンド信号及び第２ベースバンド信号に２分岐する信号分岐部と、
前記第１ベースバンド信号における前記ＦＷＤリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅分だけ低周波側に周波数をシフトする第１周波数シフト部と、
前記第２ベースバンド信号における前記ＲＥＶリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅分だけ高周波側に周波数をシフトする第２周波数シフト部と、
前記第１周波数シフト部で処理した第１ベースバンド信号及び前記第２周波数シフト部で処理した第２ベースバンド信号を合成する信号合成部と、
を有する、ことを特徴とする通信システム。
【請求項5】
請求項４の通信システムにおいて、前記第１周波数シフト部は、
前記ベースバンド信号の帯域中心ｆ０に前記ＦＷＤリンク信号が位置するように、前記第１ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ低周波数側にシフトする前段シフト部と、
前記帯域中心ｆ０を中心として前記ＦＷＤリンク信号を選択的に通過させる帯域通過フィルターと、
前記端末装置に対する送信電力が一定電力になるように利得制御して前記第１ベースバンド信号を増幅する利得制御型の電力増幅器と、
前記帯域中心ｆ０に前記ＦＷＤリンク信号の高周波数端部が位置するように、前記第１ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ低周波数側にシフトする後段シフト部と、を有し、
前記第２周波数シフト部は、
前記ベースバンド信号の帯域中心ｆ０に前記ＲＥＶリンク信号が位置するように、前記第２ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ高周波数側にシフトする前段シフト部と、
前記帯域中心ｆ０を中心として前記ＲＥＶリンク信号を選択的に通過させる帯域通過フィルターと、
前記帯域中心ｆ０に前記ＲＥＶリンク信号の低周波数端部が位置するように、前記第２ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ高周波数側にシフトする後段シフト部と、を有する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、前記無線中継装置は、上空に位置する飛行体又は浮揚体の機体に設けられ、前記共用アンテナを介して地上又は海上のサービスエリアに向けて一又は複数のセルを形成し前記セルに在圏する一又は複数の端末装置と無線通信する上空中継型の無線中継装置である、ことを特徴とする通信システム。
【請求項7】
基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置であって、前記無線中継装置と前記端末装置との間のサービスリンク及び前記無線中継装置と前記基地局装置に接続されたゲートウェイ装置との間のフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯を用い、
前記サービスリンクの送受信と前記フィーダリンクの送受信とに共用される共用アンテナと、
前記共用アンテナを介して前記端末装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルにおけるＲＥＶ（リバース）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記共用アンテナを介して前記ゲートウェイ装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルにおけるＦＷＤ（フォワード）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一の電力増幅器と、
を備える、ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項8】
請求項７の無線中継装置において、前記共用アンテナを介して受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域における前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一のローノイズ増幅器を備える、
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項9】
請求項７の無線中継装置において、前記周波数変換部は、
前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を復調してベースバンド信号を生成する復調部と、
前記ベースバンド信号における前記ＲＥＶリンク信号の周波数チャネルを前記第１周波数チャネルから前記第２周波数チャネルに切り替え、前記ベースバンド信号における前記ＦＷＤリンク信号の周波数チャネルを前記第２周波数チャネルから前記第１周波数チャネルに切り替えるベースバンド信号処理部と、
前記周波数チャネルを切り替えた前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号のベースバンド信号で搬送波を変調して前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号の送信信号を生成する変調部と、
を有する、ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項10】
請求項９の無線中継装置において、前記ベースバンド信号処理部は、
前記復調部で復調した前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を含むベースバンド信号を、第１ベースバンド信号及び第２ベースバンド信号に２分岐する信号分岐部と、
前記第１ベースバンド信号における前記ＦＷＤリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅分だけ低周波側に周波数をシフトする第１周波数シフト部と、
前記第２ベースバンド信号における前記ＲＥＶリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅分だけ高周波側に周波数をシフトする第２周波数シフト部と、
前記第１周波数シフト部で処理した第１ベースバンド信号及び前記第２周波数シフト部で処理した第２ベースバンド信号を合成する信号合成部と、
を有する、ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項11】
請求項１０の無線中継装置において、前記第１周波数シフト部は、
前記ベースバンド信号の帯域中心ｆ０に前記ＦＷＤリンク信号が位置するように、前記第１ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ低周波数側にシフトする前段シフト部と、
前記帯域中心ｆ０を中心として前記ＦＷＤリンク信号を選択的に通過させる帯域通過フィルターと、
前記端末装置に対する送信電力が一定電力になるように利得制御して前記第１ベースバンド信号を増幅する利得制御型の電力増幅器と、
前記帯域中心ｆ０に前記ＦＷＤリンク信号の高周波数端部が位置するように、前記第１ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ低周波数側にシフトする後段シフト部と、を有し、
前記第２周波数シフト部は、
前記ベースバンド信号の帯域中心ｆ０に前記ＲＥＶリンク信号が位置するように、前記第２ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ高周波数側にシフトする前段シフト部と、
前記帯域中心ｆ０を中心として前記ＲＥＶリンク信号を選択的に通過させる帯域通過フィルターと、
前記帯域中心ｆ０に前記ＲＥＶリンク信号の低周波数端部が位置するように、前記第２ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ高周波数側にシフトする後段シフト部と、を有する、
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項12】
請求項７乃至１１のいずれかの無線中継装置において、当該無線中継装置は、上空に位置する飛行体又は浮揚体の機体に設けられ、前記共用アンテナを介して地上又は海上のサービスエリアに向けて一又は複数のセルを形成し前記セルに在圏する一又は複数の端末装置と無線通信する上空中継型の無線中継装置である、
ことを特徴とする無線中継装置。
【請求項13】
基地局装置に接続され、前記基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置と無線通信可能なゲートウェイ装置であって、前記無線中継装置と前記端末装置との間のサービスリンク及び前記無線中継装置と前記ゲートウェイ装置との間のフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯を用い、
前記フィーダリンクの送受信に使用されるフィーダリンクアンテナと、
前記基地局装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルにおける前記ＦＷＤリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記フィーダリンクアンテナを介して前記無線中継装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルにおける前記ＲＥＶリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＦＷＤリンク信号を増幅する第１電力増幅器と、
前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号を増幅する第２電力増幅器と、を備える、
ことを特徴とするゲートウェイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線中継装置を介した基地局装置と端末装置との間の通信の中継に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上空に滞在可能な高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）（「高高度疑似衛星」ともいう。）等の上空滞在型の無線中継装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この無線中継装置における通信回線は、その無線中継装置と移動通信網側のゲートウェイ（ＧＷ）装置との間のフィーダリンク（中継無線区間）と、無線中継装置と端末装置との間のサービスリンクとで構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４６３８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記上空滞在型の無線中継装置等に用いることができる非再生型の無線中継装置を備えた通信システムにおいて、移動通信網側の基地局装置と端末装置とのＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を維持するとともに、無線中継装置の軽量化及び低消費電力化を図りたい、という課題がある
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係る通信システムは、基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置と、前記基地局装置に接続され前記無線中継装置と無線通信可能なゲートウェイ装置と、を備える。この通信システムは、前記無線中継装置と前記端末装置との間のサービスリンク及び前記無線中継装置と前記ゲートウェイ装置との間のフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯を用いる。前記無線中継装置は、前記サービスリンクの送受信と前記フィーダリンクの送受信とに共用される共用アンテナと、前記共用アンテナを介して前記端末装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルにおけるＲＥＶ（リバース）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記共用アンテナを介して前記ゲートウェイ装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルにおけるＦＷＤ（フォワード）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一の電力増幅器と、を有する。前記ゲートウェイ装置は、前記フィーダリンクの送受信に使用されるフィーダリンクアンテナと、前記基地局装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルにおける前記ＦＷＤリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記フィーダリンクアンテナを介して前記無線中継装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルにおける前記ＲＥＶリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＦＷＤリンク信号を増幅する第１電力増幅器と、前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号を増幅する第２電力増幅器と、を有する。
【0006】
本発明の他の態様に係る無線中継装置は、基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置である。この無線中継装置は、前記無線中継装置と前記端末装置との間のサービスリンク及び前記無線中継装置と前記ゲートウェイ装置との間のフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯を用いる。前記無線中継装置は、前記サービスリンクの送受信と前記フィーダリンクの送受信とに共用される共用アンテナと、前記共用アンテナを介して前記端末装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルにおけるＲＥＶ（リバース）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記共用アンテナを介して前記ゲートウェイ装置から受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルにおけるＦＷＤ（フォワード）リンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一の電力増幅器と、を備える。
【0007】
本発明の更に他の態様に係るゲートウェイ装置は、基地局装置に接続され、前記基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置と無線通信可能なゲートウェイ装置である。このゲートウェイ装置は、前記無線中継装置と前記端末装置との間のサービスリンク及び前記無線中継装置と前記ゲートウェイ装置との間のフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯を用いる。前記ゲートウェイ装置は、前記フィーダリンクの送受信に使用されるフィーダリンクアンテナと、前記基地局装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルにおける前記ＦＷＤリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、前記フィーダリンクアンテナを介して前記無線中継装置から受信した前記ＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルにおける前記ＲＥＶリンク信号の周波数を、前記ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＦＷＤリンク信号を増幅する第１電力増幅器と、前記周波数変換部で周波数が変換された前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号を増幅する第２電力増幅器と、を備える。
【0008】
前記無線中継装置は、前記共用アンテナを介して受信した前記ＦＤＤ上り回線帯域における前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を増幅する単一のローノイズ増幅器を備えてもよい。
【0009】
前記無線中継装置の前記周波数変換部は、前記ＦＤＤ上り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を復調してベースバンド信号を生成する復調部と、前記ベースバンド信号における前記ＲＥＶリンク信号の周波数チャネルを前記第１周波数チャネルから前記第２周波数チャネルに切り替え、前記ベースバンド信号における前記ＦＷＤリンク信号の周波数チャネルを前記第２周波数チャネルから前記第１周波数チャネルに切り替えるベースバンド信号処理部と、前記周波数チャネルを切り替えた前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号のベースバンド信号で搬送波を変調して前記ＦＤＤ下り回線帯域の前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号の送信信号を生成する変調部と、を有してもよい。
【0010】
前記ベースバンド信号処理部は、前記復調部で復調した前記ＲＥＶリンク信号及び前記ＦＷＤリンク信号を含むベースバンド信号を、第１ベースバンド信号及び第２ベースバンド信号に２分岐する信号分岐部と、前記第１ベースバンド信号における前記ＦＷＤリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅分だけ低周波側に周波数をシフトする第１周波数シフト部と、前記第２ベースバンド信号における前記ＲＥＶリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅分だけ高周波側に周波数をシフトする第２周波数シフト部と、前記第１周波数シフト部で処理した第１ベースバンド信号及び前記第２周波数シフト部で処理した第２ベースバンド信号を合成する信号合成部と、を有してもよい。
【0011】
前記第１周波数シフト部は、前記ベースバンド信号の帯域中心ｆ０に前記ＦＷＤリンク信号が位置するように、前記第１ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ低周波数側にシフトする前段シフト部と、前記帯域中心ｆ０を中心として前記ＦＷＤリンク信号を選択的に通過させる帯域通過フィルターと、前記端末装置に対する送信電力が一定電力になるように利得制御して前記第１ベースバンド信号を増幅する利得制御型の電力増幅器と、前記帯域中心ｆ０に前記ＦＷＤリンク信号の高周波数端部が位置するように、前記第１ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ低周波数側にシフトする後段シフト部と、を有してもよい。また、前記第２周波数シフト部は、前記ベースバンド信号の帯域中心ｆ０に前記ＲＥＶリンク信号が位置するように、前記第２ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ高周波数側にシフトする前段シフト部と、前記帯域中心ｆ０を中心として前記ＲＥＶリンク信号を選択的に通過させる帯域通過フィルターと、前記帯域中心ｆ０に前記ＲＥＶリンク信号の低周波数端部が位置するように、前記第２ベースバンド信号の周波数を前記チャネル帯域の２分の１だけ高周波数側にシフトする後段シフト部と、を有してもよい。
【0012】
前記無線中継装置は、上空に位置する飛行体又は浮揚体の機体に設けられ、前記共用アンテナを介して地上又は海上のサービスエリアに向けて一又は複数のセルを形成し前記セルに在圏する一又は複数の端末装置と無線通信する上空中継型の無線中継装置であってもよい。
【0013】
前記周波数変換、前記信号の復調、前記周波数チャネルの切り替え、前記信号の変調、前記信号の分岐、前記信号の合成、前記周波数のシフト、前記電力増幅器の利得の制御の少なくとも一つの処理を行うプログラムは、機械学習済みモデルを含んでもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、基地局装置と端末装置との間のＦＤＤ方式の通信を中継する非再生型の無線中継装置において、基地局装置と端末装置とのＦＤＤ方式の通信を維持するとともに、無線中継装置の軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
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非再生型の無線中継装置を備える通信システム（無線中継システム）は、基地局と端末装置との間の送信周波数と受信周波数が互いに異なるＦＤＤ（周波数分割複信）方式の無線中継において、フィーダリンク（中継無線区間）の信号とサービスリンク（サービス無線区間）の信号を同一周波数帯の複数の隣接周波数チャネルに束ねて中継する。これにより、基地局装置と端末装置とのＦＤＤ方式の通信を維持するとともに、フィーダリンク及びサービスリンクの送信回路、受信回路及びアンテナを共通化し、無線中継装置の軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
本書に記載された実施形態に係る非再生型の無線中継装置を備える通信システム（無線中継システム）は、基地局と端末装置との間の送信周波数と受信周波数が互いに異なるＦＤＤ（周波数分割複信）方式の無線中継において、フィーダリンク（中継無線区間）の信号とサービスリンク（サービス無線区間）の信号を同一周波数帯の複数の隣接周波数チャネルに束ねて中継する。これにより、基地局装置と端末装置とのＦＤＤ方式の通信を維持するとともに、フィーダリンク及びサービスリンクの送信回路、受信回路及びアンテナを共通化し、無線中継装置の軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
【0017】
図１は、実施形態に係る単一の基地局装置８０に対応した単一セル構成の通信システムの全体構成の一例を示す説明図である。なお、本実施形態に係る通信システムは、複数のセルを形成する複数セル構成の通信システムであってもよい。また、本実施形態に係る通信システムは、複数の端末装置（以下「ＵＥ」（ユーザ装置）ともいう。）６０への同時接続や低遅延化などに対応する第４世代又はその後の世代の移動通信の３次元化ネットワークの実現に適する。また、本明細書に開示する通信システム、無線中継装置、基地局装置、ゲートウェイ装置及び端末装置に適用可能な移動通信の標準規格は、第４世代の移動通信の標準規格、及び、第４世代以降の世代の移動通信の標準規格を含む。
【0018】
図１に示すように、通信システムは、上空プラットフォームを構成する上空中継型の無線中継装置を有する高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）（「高高度疑似衛星」、「成層圏プラットフォーム」ともいう。）１０を備えている。ＨＡＰＳ１０は、上空滞在型（「空中浮揚型」ともいう）の通信プラットフォームであり、所定高度の空域に位置して、対象のサービスエリア２０Ａから所定高度までのセル形成目標空域に３次元セル（３次元エリア）２０Ｃを形成する。
【0019】
ＨＡＰＳ１０は、自律制御又は外部から制御により地面又は海面から１００［ｋｍ］以下の高高度の空域（浮揚空域）に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される飛行体又は浮揚体の機体１００に、無線中継装置（以下「中継通信局」ともいう。）１１０が搭載されたものである。ＨＡＰＳ１０が位置する空域は、例えば、高度が１８［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域であってもよい。この空域は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。
【0020】
ＨＡＰＳ１０で３次元セルを形成する目標の空域であるセル形成目標空域は、ＨＡＰＳ１０が位置する空域と従来のマクロセル基地局等の基地局（例えばＬＴＥのｅＮｏｄｅＢ又は次世代のｇＮｏｄｅＢ）がカバーする地面近傍のセル形成領域との間に位置する、所定高度範囲（例えば、地上から１０００［ｍ］以下の高度までの範囲又は５０［ｍ］以上１０００［ｍ］以下の高度範囲）の空域であってもよい。
【0021】
セル形成目標空域は、海、川又は湖の上空であってもよい。また、ＨＡＰＳ１０で形成する３次元セルは、地上又は海上に位置するＵＥ（端末装置）６０との間でも通信できるよう地面又は海面に達するように形成してもよい。
【0022】
ＨＡＰＳ１０は、上空に位置する飛行体又は浮揚体等の機体１００に設けられた中継通信局１１０の共用アンテナ１２０を介してＵＥ６０と無線通信する。ＨＡＰＳ１０は、例えばバッテリー及び太陽光発電システムの少なくとも一方を備え電力で飛行することができる。ＨＡＰＳ１０は、図示のソーラープレーン型のＨＡＰＳのほか、飛行船型のＨＡＰＳであってもよい。また、中継通信局１１０が設けられるＨＡＰＳ１０は、人工衛星（例えば、通信衛星）、気球、又は、ドローン、ＵＡＳ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等の無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）であってもよい。また、ＨＡＰＳ１０は、動力源として、バッテリー及びエンジンの少なくとも一方を備えて飛行してもよい。ＵＡＶは、例えば、燃料で飛行する無人飛行機、又は、バッテリー等で飛行するドローンであってもよい。
【0023】
中継通信局１１０は、サービス無線区間のサービスリンク及び中継無線区間のフィーダリンクに共用される共用アンテナ（以下「ＨＡＰＳアンテナ」ともいう。）１２０を備える。中継通信局１１０は、ＨＡＰＳアンテナ（共用アンテナ）１２０を介して、ＵＥ６０と間でサービスリンクＳＬの通信を行うことができる。ＨＡＰＳアンテナ１２０は、例えば、対象のサービスエリア２０Ａにセル２０Ｃを形成するビームの方向及び幅を制御することができるビームフォーミング制御可能なアレイアンテナである。セル形成目標空域においてビームが通過する領域が３次元セル２０Ｃである。セル２０Ｃが地上（又は海上など）に到達した複数の通信エリアがフットプリント２０Ｆである。
【0024】
ＨＡＰＳアンテナ１２０は、対象のサービスエリア２０Ａに複数のセル（例えば、３個のセル、又は、７個のセル）を形成する複数のビームのそれぞれについてビームの方向及び幅を制御することができるビームフォーミング制御可能なアレイアンテナであってもよい。セル形成目標空域において互いに隣り合う複数のビームは部分的に重なってもよい。
【0025】
中継通信局１１０は、ＨＡＰＳアンテナ１２０を介して、地上（又は海上等）に設けられたＨＡＰＳ用のゲートウェイ装置（「フィーダ局」ともいう。以下「ＧＷ局」という。）７０との間でフィーダリンクＦＬの通信を行うことができる。ＨＡＰＳアンテナ１２０は、例えば指向性（指向性ビームの方向）を制御できるアレイアンテナである。
【0026】
ＨＡＰＳアンテナ１２０は、例えば、複数のアンテナ素子が２次元的に又は３次元的に配列され、地上に向けて複数のビームを形成可能な単数又は複数のアレイアンテナである。ＨＡＰＳアンテナ１２０は、多数のアンテナ素子が２次元配列され、水平方向と垂直方向のビーム指向性を制御できるＭａｓｓｉｖｅアンテナであってもよい。
【0027】
ＧＷ局７０は、フィーダリンク用アンテナ（以下「ＦＬアンテナ」ともいう。）７１を介して、中継通信局１１０と間でフィーダリンクＦＬの通信を行うことができる。ＦＬアンテナ７１は、例えば指向性（指向性ビームの方向）を制御できるアンテナである。ＦＬアンテナ７１は、例えば、複数のアンテナ素子が２次元的に又は３次元的に配列された単数又は複数のアレイアンテナである。ＦＬアンテナ７１は、多数のアンテナ素子が２次元配列され、水平方向と垂直方向の指向性を制御できるＭａｓｓｉｖｅアンテナであってもよい。
【0028】
図１において、フィーダリンクＦＬ（Ｆ）及びサービスリンクＳＬ（Ｆ）は、ＧＷ局７０からＨＡＰＳ１０を経由してＵＥ６０に向かうフォワードリンク（以下「下りリンク」ともいう）である。フィーダリンクＦＬ（Ｒ）及びサービスリンクＳＬ（Ｒ）は、ＵＥ６０からＨＡＰＳ１０を経由してＧＷ局７０に向かうリバースリンク（以下「上りリンク」ともいう。）である。
【0029】
ＵＥ６０は、地上又は海上などでユーザが使用する端末装置である。ＵＥ６０は、例えば、携帯電話機、スマートフォン、移動通信機能を有する携帯パソコン等であり、携帯端末、移動局、移動機、携帯型の通信端末とも呼ばれる。ＵＥ６０は、自動車等の車両、遠隔操縦可能な小型のヘリコプター等の航空機であるドローンなどの移動体に組み込まれたモジュール状の移動局であってもよいし、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）向けデバイスの端末装置であってもよい。
【0030】
ＵＥ６０は、中継通信局１１０及びＧＷ局７０を介して、移動通信網のコアネットワーク８５に接続されている基地局装置８０とＦＤＤ方式で通信を行うことができる。ＵＥ６０は、基地局装置８０及び移動通信網のコアネットワーク８５を介してインターネットなどの外部の通信網９０にアクセスすることもできる。
【0031】
本実施形態の通信システムにおいて、基地局装置８０とＵＥ（端末装置）６０との間の各無線区間でＦＤＤ（周波数分割複信）方式の通信を行う。すなわち、中継通信局１１０とＵＥ６０との間のサービスリンクの下りリンク（フォワードリンク）及び上りリンク（リバースリンク）の複信方式、基地局装置８０とＧＷ局７０との間の下りリンク（フォワードリンク）及び上りリンク（リバースリンク）の複信方式、並びに、中継通信局１１０とＧＷ局７０との間の下りリンク（フォワードリンク）及び上りリンク（リバースリンク）の複信方式はいずれも、ＦＤＤ（周波数分割複信）方式である。
【0032】
中継通信局１１０及びＧＷ局７０を介した基地局装置８０とＵＥ６０との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、又は、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）であってもよい。
【0033】
また、中継通信局１１０とＵＥ６０との間のサービスリンクの無線通信には、ダイバーシティ・コーディング、送信ビームフォーミング、空間分割多重化（ＳＤＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の機能を有し、送受信両方で複数のアンテナを同時に利用することにより、単位周波数当たりの伝送容量を増やすことができるＭＩＭＯ（多入力多出力：Ｍｕｌｔｉ－Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ）技術を用いてもよい。また、前記ＭＩＭＯ技術は、１つの基地局が１つのＵＥと同一時刻・同一周波数で複数の信号を送信するＳＵ－ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ－Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）技術でもよいし、１つの基地局が複数の異なるＵＥに同一時刻・同一周波数で信号を送信又は複数の異なる基地局が１つのＵＥに同一時刻・同一周波数で信号を送信するＭＵ－ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ－Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）技術であってもよい。
【0034】
上記構成の通信システムにおいて、例えば基地局装置８０からの信号がＧＷ局７０及びＨＡＰＳ１０の中継通信局１１０で中継され、地上のＵＥ６０に通信サービスを提供することができる。特に、本実施形態の通信システムによれば、上空プラットフォームとして機能するＨＡＰＳ１０により、高度１８［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下（特に２０［ｋｍ］程度）の成層圏から直接地上のＵＥ（端末装置）６０等に超広域の移動通信サービスを提供することができる。また、ＨＡＰＳ１０からなる上空プラットフォームは、大規模災害等を用途とした新たな通信フォームとして注目されている。
【0035】
ＨＡＰＳ１０の機体１００に搭載された中継通信局（無線中継装置）１１０は、送受信信号を再生せずに中継する非再生型（以下「リピータ型」ともいう。）の中継通信局である。一般に、ＨＡＰＳ１０の中継通信局１１０を介した無線中継システムとしては、図２（ａ）に示すリピータシステムと図２（ｂ）の基地局システムがある。図２（ａ）のリピータシステムでは、ＨＡＰＳ１０の機体１００に搭載された中継通信局１１０が非再生型のリピータとして機能する中継局であり、ＧＷ局７０及び中継通信局１１０を介したベントパイプ状の経路により、基地局装置８０とＵＥ６０との間の通信を直接中継する。図２（ａ）のリピータシステムは、基地局装置８０を地上に設置できるため中継通信局（無線中継装置）１１０の軽量化及び低消費電力化に有利であり、また、マルチオペレータ運用が容易である。一方、図２（ｂ）の基地局システムでは、ＨＡＰＳ１０の機体１００に搭載された中継通信局１１０が基地局装置８０を有し、中継通信局１１０の基地局装置８０がＦＷＡ等のバックホール回線を介して移動通信網のコアネットワーク８５に接続され、送受信信号を再生してＵＥ６０との無線通信を行う。図２（ｂ）の基地局システムでは、基地局装置８０を含む中継通信局１１０の装置構成が複雑になり、軽量化及び低消費電力化に不利であり、また、マルチオペレータ運用が難しい。
【0036】
図３は、参考例に係る地上配置型の無線中継装置８２を備える一般的な通信システムを示す説明図である。図３において、移動通信網のコアネットワーク８５に接続されている基地局装置８０は、基地局アンテナ８１を介して、対象のサービスエリア２０Ａ（１）に向けてセル２０Ｃ（１）を形成する。セル２０Ｃ（１）内に配置された無線中継装置（中継局）８２は、基地局アンテナ８１とは反対側に位置する拡張対象のサービスエリア２０Ａ（２）に向けてセル２０Ｃ（２）を形成し、基地局装置８０の基地局アンテナ８１とセル２０Ｃ（２）内の端末装置６０との間の無線通信を中継する。
【0037】
図３の参考例の通信システムでは、サービス無線区間（サービスリンク）及び中継無線区間（フィーダリンク）に同一の周波数（チャネル）が使用される。例えば、基地局装置８０からＵＥ６０に向かうフォワードリンク（下りリンク）ではサービス無線区間及び中継無線区間に同一の周波数（チャネル）ｆ１ＤＬが使用され、ＵＥ６０から基地局装置８０に向かうリバースリンク（上りリンク）ではサービス無線区間及び中継無線区間に同一の周波数（チャネル）ｆ１ＵＬが使用される。このように同一の周波数（チャネル）ｆ１ＤＬ、ｆ１ＵＬが使用されるため、無線中継装置８２において回り込み干渉が発生するおそれがある。そのため、図３の無線中継装置８２は、サービス無線区間（サービスリンク）及び中継無線区間（フィーダリンク）が空間的に異なる場合に利用される。また、図３の無線中継装置８２は、同一の周波数（チャネル）ｆ１ＤＬ、ｆ１ＵＬが使用されることによる回り込み干渉を除去（又は抑圧）する干渉キャンセラと併用されることが多い。しかしながら、ＨＡＰＳ１０の中継通信局１１０は上空を飛行して移動したり回転したりするため、サービス無線区間及び中継無線区間が空間的に重なる場合があり、回り込み干渉を除去（又は抑圧）できないおそれがある。そのため、サービス無線区間及び中継無線区間に同一の周波数（チャネル）を使用する中継方式をＨＡＰＳ１０の中継通信局１１０に適用するのは難しい。
【0038】
図４は、図３の参考例に係る通信システムにおける無線中継装置８２の構成例を示すブロック図である。図４において、無線中継装置８２は、フィーダリンク用アンテナ（ＦＬアンテナ）８２１とサービスリンク用アンテナ（ＳＬアンテナ）８２２とデュプレクサ８２３１，８２３２とローノイズ増幅器（ＬＮＡ）８２３３，８２３４と電力増幅器（ＰＡ）８２３５，８２３６と信号処理部８２３７とを備える。基地局アンテナ８１からＦＬアンテナ８２１及びデュプレクサ８２３１を介して受信したフォワードリンク（下りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ８２３３で増幅され、デジタルフィルタ及び回り込み干渉キャンセラの機能を有する信号処理部８２３７で処理された後、ＰＡ８２３５で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ８２３２を介してＳＬアンテナ８２２から端末装置６０のアンテナ６１に向けて送信される。また、端末装置６０のアンテナ６１からＳＬアンテナ８２２及びデュプレクサ８２３２を介して受信したリバースリンク（上りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ８２３４で増幅され、デジタルフィルタ及び回り込み干渉キャンセラの機能を有する信号処理部８２３７で処理された後、ＰＡ８２３６で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ８２３１を介してＦＬアンテナ８２１から基地局アンテナ８１に向けて送信される。
【0039】
図３及び図４に示す参考例に係る通信システムにおける無線中継装置８２では、重量及び消費電力が大きい電力増幅器（送信アンプ）を２つ設ける必要があるため、無線中継装置８２の軽量化及び低消費電力化に不利である。
【0040】
図５は、他の参考例に係るフィーダリンク及びサービスリンクに別々の周波数帯を用いる周波数変換型の無線中継装置（中継通信局）１１０'を備える通信システムを示す説明図である。なお、図５において、前述の図１と同様な構成部分については、同じ符号を付し、それらの説明は省略する。図５の参考例の通信システムでは、サービス無線区間（サービスリンク）及び中継無線区間（フィーダリンク）に別々の周波数帯が使用される。
【0041】
例えば、図６に示すように、端末装置６０のアンテナ６１と中継通信局１１０'のサービスリンク用アンテナ（ＳＬアンテナ）１１１との間のサービス無線区間には、サービスリンク用の第１周波数帯３１０（例えば９００ＭＨｚ帯（Ｂａｎｄ８））が使用される。第１周波数帯３１０には、所定帯域（例えば５ＭＨｚ）の複数の周波数チャネルｆ１、ｆ２，ｆ３が隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域（以下「下り帯域」ともいう。）３１１と、所定帯域（例えば５ＭＨｚ）の複数の周波数チャネルｆ１、ｆ２，ｆ３が隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域（以下「上り帯域」ともいう。）３１２が、所定のガードバンドを介して離隔配置されている。フォワードリンクの無線通信には、第１周波数帯３１０の下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬが使用され、リバースリンクの無線通信には、第１周波数帯３１０の上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬが使用される。
【0042】
また、図６に示すように、ＧＷ局７０のＦＬアンテナ７１と中継通信局１１０'のフィーダリンク用アンテナ（ＦＬアンテナ）１１２との間の中継無線区間には、前記第１周波数帯３１０とは異なるフィーダリンク用の第２周波数帯３２０（例えば２ＧＨｚ帯（Ｂａｎｄ１））が使用される。第２周波数帯３２０には、所定帯域（例えば５ＭＨｚ）の複数の周波数チャネルｆ１、ｆ２，ｆ３，ｆ４が隣接配置された下り帯域（ＦＤＤ下り回線帯域）３２１と、所定帯域（例えば５ＭＨｚ）の複数の周波数チャネルｆ１、ｆ２，ｆ３，ｆ４が隣接配置された（ＦＤＤ上り回線帯域）３２２とが、所定のガードバンドを介して離隔配置されている。フォワードリンクの無線通信には、第２周波数帯３２０のＦＤＤ下り回線帯域３２１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬが使用され、リバースリンクの無線通信には、第２周波数帯３２０のＦＤＤ上り回線帯域３２２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬが使用される。
【0043】
図５及び図６に示すようにサービス無線区間（サービスリンク）及び中継無線区間（フィーダリンク）に互いに異なる別々の周波数帯３１０，３２０を使用する中継通信局１１０'は、サービス無線区間及び中継無線区間が空間的に重なる場合にも使用できる。また、中継通信局１１０'での回り込み干渉が発生しないため、回り込み干渉キャンセラが不要である。
【0044】
図７は、図５の参考例に係る通信システムにおける中継通信局１１０'及びゲートウェイ装置（ＧＷ局）７０の構成例を示すブロック図である。図７において、ＧＷ局７０は、ＦＬアンテナ７１とデュプレクサ７０１，７０２とフォワードリンク信号経路７０３とリバースリンク信号経路７０４とを備える。フォワードリンク信号経路７０３は、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）７０３１と信号処理部７０３２と電力増幅器（ＰＡ）７０３３とを有する。リバースリンク信号経路７０４は、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）７０４１と信号処理部７０４２と電力増幅器（ＰＡ）７０４３とを有する。
【0045】
ＧＷ局７０において、基地局装置８０からデュプレクサ７０１を介して受信した所定のサービスリンク用周波数ｆＳＬのフォワードリンク（下りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ７０３１で増幅され、周波数変換（ｆＳＬ→ｆＦＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部７０３２で処理される。所定のフィーダリンク用周波数ｆＦＬに変換されたフォワードリンク（下りリンク）の信号は、ＰＡ７０３３で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ７０２を介してＦＬアンテナ７１から中継通信局１１０'のＦＬアンテナ１１２に向けて送信される。また、中継通信局１１０'のＦＬアンテナ１１２からＦＬアンテナ７１及びデュプレクサ７０２を介して受信した所定のフィーダリンク用周波数ｆＦＬのリバースリンク（上りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ７０４１で増幅され、周波数変換（ｆＦＬ→ｆＳＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部７０４２で処理される。所定のサービスリンク用周波数ｆＳＬに変換されたリバースリンク（上りリンク）の信号は、ＰＡ７０４３で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ７０１を介して基地局装置８０に送信される。
【0046】
また、図７において、中継通信局１１０'は、ＦＬアンテナ１１２とデュプレクサ１１３，１１４とフォワードリンク信号経路１１５とリバースリンク信号経路１１６とを備える。フォワードリンク信号経路１１５は、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１１５１と信号処理部１１５２と電力増幅器（ＰＡ）１１５３とを有する。リバースリンク信号経路１１６は、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１１６１と信号処理部１１６２と電力増幅器（ＰＡ）１１６３とを有する。
【0047】
中継通信局１１０'において、ＧＷ局７０のＦＬアンテナ７１からＦＬアンテナ１１２及びデュプレクサ１１３を介して受信した所定のフィーダリンク用周波数ｆＦＬのフォワードリンク（下りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ１１５１で増幅され、周波数変換（ｆＦＬ→ｆＳＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部１１５２で処理される。所定のサービスリンク用周波数ｆＳＬに変換されたフォワードリンク（下りリンク）の信号は、ＰＡ１１５３で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ１１４を介してサービスリンク用アンテナ（「ＳＬアンテナ」ともいう。）１１１から端末装置６０のアンテナ６１に向けて送信される。また、端末装置６０のアンテナ６１からＳＬアンテナ１１１及びデュプレクサ１１４を介して受信した所定のサービスリンク用周波数ｆＳＬのリバースリンク（上りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ１１６１で増幅され、周波数変換（ｆＳＬ→ｆＦＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部１１６２で処理される。所定のフィーダリンク用周波数ｆＦＬに変換されたリバースリンク（上りリンク）の信号は、ＰＡ１１６３で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ１１３を介してＧＷ局７０のＦＬアンテナ７１に向けて送信される。
【0048】
図５～図７に示す参考例に係る通信システムにおける中継通信局（無線中継装置）１１０'では、重量及び消費電力が大きい電力増幅器（送信アンプ）を２つ設ける必要があるため、中継通信局（無線中継装置）１１０'の軽量化及び低消費電力化に不利である。
【0049】
本実施形態の通信システムに備える上空滞在型の中継通信局（無線中継装置）１１０（図１参照）のようなＨＡＰＳやＵＡＶ等の上空プラットフォーム用の無線装置では軽量化及び低消費電力化が重要である。本実施形態の中継通信局１１０を介した無線中継システムは、前述の図２（ａ）に示す装置構成が簡易であるマルチオペレータ運用向けのリピータ型の中継通信局１１０を用いた無線中継方式のリピータシステムである。このリピータシステムは、図２（ｂ）の基地局システムに比して、中継通信局（無線装置）１１０の軽量化及び低消費電力化に有利である。ここで、リピータシステムを構成する中継通信局１１０において消費電力の大半を占めるのは送信アンプ（電力増幅器）である。また、熱源となる送信アンプの放熱機構は重量部材である。従って、上空滞在型の中継通信局（無線中継装置）１１０のような上空プラットフォーム用の無線装置では、送信アンプを含む無線回路部分の低消費電力及び軽量化が重要である。
【0050】
本実施形態では、フィーダリンク信号とサービスリンク信号を同一周波数帯の隣接チャネルに束ねて中継することにより、中継通信局１１０において単一の送信アンプ（電力増幅器）をフィーダリンクとサービスリンクに共用し、中継通信局１１０の軽量化・低消費電力化を図っている。
【0051】
図８は、実施形態に係るフィーダリンク及びサービスリンクに同一周波数帯を用いる周波数変換型の中継通信局（無線中継装置）１１０を備える通信システムの一例を示す説明図である。なお、図８において、前述の図１と同様な構成部分については、同じ符号を付し、それらの説明は省略する。図８において、サービス無線区間（サービスリンク）及び中継無線区間（フィーダリンク）に同一の周波数帯が使用される。
【0052】
例えば、図９に示すように、端末装置６０のアンテナ６１と中継通信局１１０のＨＡＰＳアンテナ（共用アンテナ）１２０との間のサービス無線区間（サービスリンク）には、無線中継区間（フィーダリンク）と共用される周波数帯（以下「共用周波数帯」ともいう。）３３０（例えば９００ＭＨｚ帯（Ｂａｎｄ８））が使用される。共用周波数帯３３０には、所定帯域（例えば５ＭＨｚ）の複数の周波数チャネルｆ１、ｆ２，ｆ３が隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域（以下「下り帯域」ともいう。）３３１と、所定帯域（例えば５ＭＨｚ）の複数の周波数チャネルｆ１、ｆ２，ｆ３が隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域３３２とが、所定のガードバンドを介して離隔配置されている。フォワードリンクの無線通信には、共用周波数帯３３０におけるＦＤＤ上り回線帯域３３２の第２周波数チャネルｆ２ＵＬ（フィーダリンク）と、ＦＤＤ下り回線帯域３３１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬ（サービスリンク）とが使用される。また、リバースリンクの無線通信には、共用周波数帯３３０におけるＦＤＤ上り回線帯域３３２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬ（サービスリンク）と、ＦＤＤ下り回線帯域３３１の第２周波数チャネルｆ２ＤＬ（フィーダリンク）とが使用される。
【0053】
図１０は、図８の実施形態に係る中継通信局（無線中継装置）１１０を備える通信システムにおける同一周波数帯（共用周波数帯）３３０内の周波数チャネルの変換の一例を示す説明図である。図１０において、フォワードリンクの無線通信の場合、基地局装置８０は、通常のＦＤＤ通信と同様に、第１周波数帯３１０における下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬを介してＧＷ局（ゲートウェイ装置）７０に、サービスリンクのフォワードリンク信号（以下「ＦＷＤリンク信号」ともいう。）ＳＬ（Ｆ）を送信する。ＧＷ局７０は、基地局装置８０から受信したサービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）の周波数を、共用周波数帯３３０の下り帯域３３１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬから上り帯域３３２の第２周波数チャネルｆ２ＵＬに変換する。ＧＷ局７０は、周波数変換後の信号を、フィーダリンクのフォワードリンク信号（ＦＷＤリンク信号）ＦＬ（Ｆ）として、上り帯域３３２の第２周波数チャネルｆ２ＵＬを介して中継通信局１１０に送信する。中継通信局１１０は、ＧＷ局７０から受信したフィーダリンクのＦＷＤリンク信号ＦＬ（Ｆ）の周波数を、共用周波数帯３３０の上り帯域３３２の第２周波数チャネルｆ２ＵＬから下り帯域３３１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬに変換する。中継通信局１１０は、周波数変換後の信号を、サービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）として、下り帯域３３１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬを介して端末装置６０に送信する。端末装置６０は、通常のＦＤＤ通信と同様に、第１周波数帯３１０における下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬを介して中継通信局１１０から、サービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）を受信する。
【0054】
一方、図１０において、リバースリンクの無線通信の場合、端末装置６０は、通常のＦＤＤ通信と同様に、第１周波数帯３１０における上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬを介して中継通信局１１０に、サービスリンクのリバースリンク信号（以下「ＲＥＶリンク信号」ともいう。）ＳＬ（Ｒ）を送信する。中継通信局１１０は、端末装置６０から受信したサービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）の周波数を、共用周波数帯３３０の上り帯域３３２の第１周波数チャネルｆ１ＤＬから下り帯域３３１の第２周波数チャネルｆ２ＤＬに変換する。中継通信局１１０は、周波数変換後の信号を、フィーダリンクのリバースリンク信号（ＲＥＶリンク信号）ＦＬ（Ｒ）として、下り帯域３３１の第２周波数チャネルｆ２ＤＬを介してＧＷ局７０に送信する。ＧＷ局７０は、中継通信局１１０から受信したフィーダリンクのＲＥＶリンク信号ＦＬ（Ｒ）の周波数を、共用周波数帯３３０の下り帯域３３１の第２周波数チャネルｆ２ＤＬから上り帯域３３２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬに変換する。ＧＷ局７０は、周波数変換後の信号を、サービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）として、上り帯域３３２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬを介して基地局装置８０に送信する。基地局装置８０は、通常のＦＤＤ通信と同様に、第１周波数帯３１０における上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬを介してＧＷ局７０から、サービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）を受信する。
【0055】
図１０において、中継通信局１１０は、サービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）及びフィーダリンクのＲＥＶリンク信号ＦＬ（Ｒ）を、共用周波数帯３３０の下り帯域３３１における互いに隣接した複数の第１周波数チャネルｆ１ＤＬ及び第２周波数チャネルｆ２ＤＬに束ねて増幅して一括送信することができる。従って、本実施形態の中継通信局１１０では、フォワードリンク及びサービスリンクについて送信回路の電力増幅器（送信アンプ）及びアンテナ１２０をそれぞれ共通化することができる。
【0056】
また、本実施形態の中継通信局１１０では、リバースリンクのサービスリンク信号ＳＬ（Ｒ）とフォワードリンクのフィーダリンク信号ＦＬ（Ｆ）を、共用周波数帯３３０の上り帯域３３２における互いに隣接した複数の第１周波数チャネルｆ１ＵＬ及び第２周波数チャネルｆ２ＵＬに束ねて一括受信して増幅することができる。従って、本実施形態の無線中継装置１１０では、フォワードリンク及びサービスリンクについて受信回路のローノイズ増幅器（ＬＮＡ）を共通化することもできる。
【0057】
図１１は、図５の参考例に係る中継通信局（無線中継装置）１１０'を備える通信システムにおける別々の周波数帯３１０、３２０内の周波数チャネルの変換を示す説明図である。なお、図１１において、前述の図１０と同様な構成部分については、同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
【0058】
図１１の参考例において、フォワードリンクの無線通信の場合、ＧＷ局７０は、基地局装置８０から受信したサービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）の周波数を、第１周波数帯３１０の下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬから、第２周波数帯３２０の下り帯域３２１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬに変換する。ＧＷ局７０は、周波数変換後の信号を、フィーダリンクのＦＷＤリンク信号ＦＬ（Ｆ）として、第２周波数帯３２０の下り帯域３２１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬを介して中継通信局１１０'に送信する。中継通信局１１０'は、ＧＷ局７０から受信したフィーダリンクのＦＷＤリンク信号ＦＬ（Ｆ）の周波数を、第２周波数帯３２０の下り帯域３２１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬから、第１周波数帯３１０の下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬに変換する。中継通信局１１０'は、周波数変換後の信号を、サービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）として、第１周波数帯３１０の下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬを介して端末装置６０に送信する。
【0059】
一方、図１１において、リバースリンクの無線通信の場合、中継通信局１１０'は、端末装置６０から受信したサービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）の周波数を、第１周波数帯３１０の上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬから、第２周波数帯３２０の上り帯域３２２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬに変換する。中継通信局１１０'は、周波数変換後の信号を、フィーダリンクのＲＥＶリンク信号ＦＬ（Ｒ）として、第２周波数帯３２０の上り帯域３２２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬを介してＧＷ局７０に送信する。ＧＷ局７０は、中継通信局１１０'から受信したフィーダリンクのＲＥＶリンク信号ＦＬ（Ｒ）の周波数を、第２周波数帯３２０の上り帯域３２２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬから、第１周波数帯３１０の上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬに変換する。ＧＷ局７０は、周波数変換後の信号を、サービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）として、第１周波数帯３１０の上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬを介して基地局装置８０に送信する。
【0060】
図１１の参考例において、中継通信局１１０'は、サービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）を、第１周波数帯３１０の下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬで増幅して送信し、フィーダリンクのＲＥＶリンク信号ＦＬ（Ｒ）を、第１周波数帯３１０とは異なる第２周波数帯３２０の上り帯域３２２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬで増幅して送信する。従って、参考例の中継通信局１１０'では、フォワードリンク及びサービスリンクについて送信回路の電力増幅器（送信アンプ）を共通化することができない。
【0061】
また、中継通信局１１０'は、サービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）を、第１周波数帯３１０の上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬで受信して増幅し、フィーダリンクＦＷＤリンク信号ＦＬ（Ｆ）を、第１周波数帯３１０とは異なる第２周波数帯３２０の下り帯域３２１における第１周波数チャネルｆ１ＤＬで受信して増幅する。従って、参考例の中継通信局１１０'では、フォワードリンク及びサービスリンクについて受信回路のローノイズ増幅器（ＬＮＡ）を共通化することもできない。
【0062】
図１２は、図８の実施形態に係る通信システムの中継通信局（無線中継装置）１１０及びゲートウェイ装置（ＧＷ局）７０の構成例及び周波数チャネルの変換の一例を示すブロック図である。図１２中のｆＳＬ１は、ＧＷ局７０及び中継通信局１１０を介して基地局装置８０と端末装置６０との間で送受信される信号の周波数（以下「第１サービスリンク周波数」ともいう。）を示している。また、図１２中のｆＳＬ２は、ＧＷ局７０と中継通信局１１０との間で送受信される共用周波数帯３３０における信号の周波数（以下「第２サービスリンク周波数」ともいう。）を示している。図１２において、第１サービスリンク周波数ｆＳＬ１は、サービスリンク用の第１周波数帯３１０の下り帯域３１１及び上り帯域３１２それぞれの第１周波数チャネルｆ１の周波数ｆ１ＤＬ，ｆ１ＵＬ、並びに、共用周波数帯３３０の下り帯域３３１及び上り帯域３３２それぞれの第１周波数チャネルｆ１の周波数ｆ１ＤＬ，ｆ１ＵＬに対応する。また、第２サービスリンク周波数ｆＳＬ２は、共用周波数帯３３０の下り帯域３３１及び上り帯域３３２それぞれの第２周波数チャネルｆ２の周波数ｆ２ＤＬ，ｆ２ＵＬに対応する。サービスリンク用の第１周波数帯３１０及び共用周波数帯３３０は、同一周波数帯（例えば９００ＭＨｚ帯（Ｂａｎｄ８））である。
【0063】
図１２において、ＧＷ局７０は、ＦＬアンテナ７１とデュプレクサ７０１，７０２とフォワードリンク信号経路７０３とリバースリンク信号経路７０４とを備える。フォワードリンク信号経路７０３は、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）７０３１と信号処理部７０３２と電力増幅器（ＰＡ）７０３３とを有する。リバースリンク信号経路７０４は、ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）７０４１と信号処理部７０４２と電力増幅器（ＰＡ）７０４３とを有する。
【0064】
ＧＷ局７０において、基地局装置８０からデュプレクサ７０１を介して受信した第１サービスリンク用周波数ｆＳＬ１（図示の例では、第１周波数帯３１０における下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬ）のＦＷＤリンク（下りリンク）信号は、ＬＮＡ７０３１で増幅され、周波数変換（ｆ１ＤＬ→ｆ２ＵＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部７０３２で処理される。第２サービスリンク用周波数ｆＳＬ２（図示の例では、共用周波数帯３３０における上り帯域３３２の第２周波数チャネルｆ２ＵＬ）に変換されたＦＷＤリンク（下りリンク）信号は、ＰＡ７０３３で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ７０２を介してＦＬアンテナ７１から中継通信局１１０のＨＡＰＳアンテナ１２０に向けて送信される。
【0065】
中継通信局１１０のＨＡＰＳアンテナ１２０からＦＬアンテナ７１及びデュプレクサ７０２を介して受信した第２サービスリンク用周波数ｆＳＬ２（図示の例では、共用周波数帯３３０における下り帯域３３１の第２周波数チャネルｆ２ＤＬ）のＲＥＶリンク（上りリンク）信号は、ＬＮＡ７０４１で増幅され、周波数変換（ｆ２ＤＬ→ｆ１ＵＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部７０４２で処理される。第１サービスリンク用周波数ｆＳＬ１（図示の例では、第１周波数帯３１０における上り帯域３１２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬ）に変換されたＲＥＶリンク（上りリンク）信号は、ＰＡ７０４３で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ７０１を介して基地局装置８０に送信される。
【0066】
また、図１２において、中継通信局１１０は、フィーダリンク（ＦＬ）及びサービスリンク（ＳＬ）に共通に用いられるＦＬ＆ＳＬ共通アンテナとしての単一のＨＡＰＳアンテナ（共用アンテナ）１２０と、単一のデュプレクサ１１３と、単一のローノイズ増幅器（ＬＮＡ）１１７を有するＦＬ＆ＳＬ共通受信回路と、信号処理部１１８と、単一の電力増幅器（ＰＡ）１１９を有するＦＬ＆ＳＬ共通送信回路とを備える。信号処理部１１８は、周波数変換（ｆ２ＵＬ→ｆ１ＤＬ，ｆ１ＵＬ→ｆ２ＤＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する周波数変換部である。
【0067】
中継通信局１１０において、ＧＷ局７０のＦＬアンテナ７１からＨＡＰＳアンテナ１２０及びデュプレクサ１１３を介して受信した第２サービスリンク周波数ｆＳＬ２（図示の例では、共用周波数帯３３０における上り帯域３３２の第２周波数チャネルｆ２ＵＬ）のフォワードリンク（下りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ１１７で増幅され、周波数変換（ｆ２ＵＬ→ｆ１ＤＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部１１８で処理される。第１サービスリンク用周波数ｆＳＬ１（図示の例では、第１周波数帯３１０における下り帯域３１１の第１周波数チャネルｆ１ＤＬ）に変換されたフォワードリンク（下りリンク）の信号は、ＰＡ１１９で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ１１３を介してＨＡＰＳアンテナ１２０から端末装置６０のアンテナ６１に向けて送信される。
【0068】
端末装置６０のアンテナ６１からＨＡＰＳアンテナ１２０及びデュプレクサ１１３を介して受信した第１サービスリンク用周波数ｆＳＬ１（図示の例では、共用周波数帯３３０における上り帯域３３２の第１周波数チャネルｆ１ＵＬ）のリバースリンク（上りリンク）の受信信号は、ＬＮＡ１１７で増幅され、周波数変換（ｆ１ＵＬ→ｆ２ＤＬ）及びデジタルフィルタの機能を有する信号処理部１１８で処理される。第２サービスリンク周波数ｆＳＬ２（図示の例では、共用周波数帯３３０における下り帯域３３１の第２周波数チャネルｆ２ＤＬ）に変換されたリバースリンク（上りリンク）の信号は、ＰＡ１１９で所定の電力まで増幅され、デュプレクサ１１３を介してＧＷ局７０のＦＬアンテナ７１に向けて送信される。
【0069】
図１２の中継通信局（無線中継装置）１１０によれば、フィーダリンクの送信信号（ＲＥＶリンク信号）とサービスリンクの送信信号（ＦＷＤリンク信号）に同一周波数帯（共用周波数帯）３３０の隣接周波数チャネルｆ２，ｆ１を用いることにより、中継通信局１１０のフィーダリンクのＲＥＶリンク信号及びサービスリンクのＦＷＤリンク信号を単一の電力増幅器（送信アンプ）１１９で増幅することができる。従って、従来２台用いていた電力増幅器（送信アンプ）を１台にして中継通信局１１０の軽量化と低消費電力化を実現することができる。また、図１２の中継通信局１１０によれば、従来の周波数変換型の無線中継装置（図５～図７参照）ではサービスリンク及びフィーダリンクの周波数帯３１０、３２０ごとに分離して実行した信号処理を共通の回路で実行することできるため、信号処理部の回路の軽量化を実現することができる。
【0070】
なお、図１２において、中継通信局１１０に備える周波数変換部としての機能を有する信号処理部１１８は、復調部とベースバンド信号処理部と変調部とを有してもよい。復調部は、共用周波数帯３３０のＦＤＤ上り回線帯域３３２のＲＥＶリンク信号及びＦＷＤリンク信号を復調して中間周波数のベースバンド信号（デジタル信号）を生成する。ベースバンド信号処理部は、復調部で生成したベースバンド信号におけるＲＥＶリンク信号の周波数チャネルを第１周波数チャネルｆ１ＵＬから第２周波数チャネルｆ２ＤＬに切り替える。また、ベースバンド信号処理部は、復調部で生成したベースバンド信号におけるＦＷＤリンク信号の周波数チャネルを第２周波数チャネルｆ２ＵＬから第１周波数チャネルｆ１ＤＬに切り替える。変調部は、周波数チャネルを切り替えたＲＥＶリンク信号及びＦＷＤリンク信号のベースバンド信号で高周波の搬送波を変調し、第１周波数帯３１０のＦＤＤ下り回線帯域３１１のＲＥＶリンク信号及びＦＷＤリンク信号の送信信号を生成する。
【0071】
図１３は、図８の実施形態に係る通信システムの中継通信局（無線中継装置）１１０における信号処理部１１８のベースバンド信号処理部１１００の構成例及び周波数チャネルの変換の一例を示すブロック図である。なお、図１３では、ベースバンド信号処理部１１００の複数の主要点Ａ～ＥにおけるＦＷＤリンク信号４００（ＦＬ）～４０５（ＦＬ）及びＲＥＶリンク信号４００（ＲＬ）～４０５（ＲＬ）とベースバンド周波数領域における周波数チャネルＣＨ１，ＣＨ２との関係についても図示している。図中のＢは周波数チャネルＣＨ１，ＣＨ２の帯域幅（チャネル帯域）であり、ｆ０はベースバンド信号の中心周波数である。
【0072】
図１３において、ベースバンド信号処理部１１００は、信号分岐部１１１０と第１周波数シフト部（フォワードリンク用ＰａｓｓＡ）１１２０と第２周波数シフト部（リバースリンク用ＰａｓｓＢ）１１３０と信号合成部１１４０とを有する。信号分岐部１１１０は、前記復調部で復調した端末装置６０からのＲＥＶリンク信号４００（ＲＬ）及びＧＷ局７０からのＦＷＤリンク信号を含むベースバンド信号（入力デジタル信号）を、フォワードリンク用のＰａｓｓＡにおける第１周波数シフト部１１２０への第１ベースバンド信号と、リバースリンク用のＰａｓｓＢにおける第２周波数シフト部１１３０への第２ベースバンド信号とに２分岐する。第１周波数シフト部１１２０は、第１ベースバンド信号におけるＦＷＤリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅Ｂ分だけ低周波側に周波数をシフトする。第２周波数シフト部１１３０は、第２ベースバンド信号におけるＲＥＶリンク信号を抽出し、チャネル帯域の周波数幅Ｂ分だけ高周波側に周波数をシフトする。信号合成部１１４０は、第１周波数シフト部（ＰａｓｓＡ）１１２０で処理した第１ベースバンド信号及び第２周波数シフト部（ＰａｓｓＢ）１１３０で処理した第２ベースバンド信号を合成して出力する。合成されたベースバンド信号におけるＦＷＤリンク信号４０５（ＦＬ）は端末装置６０へ送信され、ＲＥＶリンク信号４０５（ＲＬ）はＧＷ局７０へ送信される。
【0073】
第１周波数シフト部１１２０は、前段シフト部１１２１と帯域通過フィルター（ＢＰＦ）１１２２と利得制御型の電力増幅器１１２３と後段シフト部１１２４とを有する。前段シフト部１１２１は、第１ベースバンド信号の帯域中心ｆ０にＦＷＤリンク信号４０１（ＦＬ）が位置するように、第１ベースバンド信号の周波数をチャネル帯域Ｂの２分の１だけ低周波数側にシフトさせる。帯域通過フィルター（ＢＰＦ）１１２２は、所定の帯域通過周波数特性４５１を有し、前記帯域中心ｆ０を中心としてＦＷＤリンク信号４０１（ＦＬ）を選択的に通過させる。利得制御型の電力増幅器１１２３は、所定の制御信号（例えば、第５世代又はＬＴＥの移動通信標準規格における同期信号）に基づいて端末装置６０に対する送信電力が一定電力になるように利得制御して前記第１ベースバンド信号を増幅する。後段シフト部１１２４は、前記帯域中心ｆ０にＦＷＤリンク信号４０３（ＦＬ）の高周波数端部が位置するように、第１ベースバンド信号の周波数をチャネル帯域Ｂの２分の１だけ低周波数側にシフトさせる。ＦＷＤリンク信号４０３（ＦＬ）はＧＷ局７０から受信され、端末装置６０へ送信される信号である。
【0074】
第２周波数シフト部１１３０は、前段シフト部１１３１と帯域通過フィルター（ＢＰＦ）１１３２と後段シフト部１１３３とを有する。前段シフト部１１３１は、前記第２ベースバンド信号の帯域中心ｆ０にＲＥＶリンク信号４０２（ＲＬ）が位置するように、第２ベースバンド信号の周波数をチャネル帯域Ｂの２分の１だけ高周波数側にシフトさせる。帯域通過フィルター（ＢＰＦ）１１３２は、所定の帯域通過周波数特性４５２を有し、前記帯域中心ｆ０を中心としてＲＥＶリンク信号４０２（ＲＬ）を選択的に通過させる。後段シフト部１１３３は、前記帯域中心ｆ０にＲＥＶリンク信号４０４（ＲＬ）の低周波数端部が位置するように、第２ベースバンド信号の周波数をチャネル帯域Ｂの２分の１だけ高周波数側にシフトさせる。ＲＥＶリンク信号４０４（ＲＬ）は端末装置６０から受信され、ＧＷ局７０へ送信される信号である。
【0075】
以上、本実施形態によれば、移動通信網側の基地局装置８０及び端末装置６０におけるＦＤＤ方式の通信を維持することができるとともに、中継通信局（無線中継装置）１１０において、サービスリンクのＦＷＤリンク信号ＳＬ（Ｆ）及びフィーダリンクのＲＥＶリンク信号ＦＬ（Ｒ）を単一の電力増幅器（送信アンプ）１１９で増幅して一括送信することができるため、中継通信局１１０の軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
【0076】
また、本実施形態によれば、中継通信局（無線中継装置）１１０において、サービスリンクのＲＥＶリンク信号ＳＬ（Ｒ）及びフィーダリンクのＦＷＤリンク信号ＦＬ（Ｆ）を一括受信し、単一のローノイズ電力増幅器（受信アンプ）１１７で増幅することができるため、更に中継通信局１１０の軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
【0077】
また、本実施形態によれば、基地局装置８０及び端末装置６０はそれぞれ、通常のＦＤＤ通信と同様にサービスリンク信号を送受信することができるため、基地局装置８０及び端末装置６０のそれぞれの無線通信の構成を変更することなく、基地局装置８０及び端末装置６０におけるＦＤＤ方式の通信を維持することができる。
【0078】
本発明は、移動通信網側の基地局装置及び端末装置におけるＦＤＤ方式の通信を維持するとともに無線中継装置の軽量化及び低消費電力化を図ることができるため、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。
【0079】
なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線中継装置及び通信システムの構成要素は、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。
【0080】
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、基地局装置、ゲートウェイ装置、無線中継装置、端末装置、ネットワークの各種ノード、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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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】
【0084】
２０Ａ ：サービスエリア
２０Ｃ ：セル
２０Ｆ ：フットプリント
６０ ：端末装置
６１ ：アンテナ
７０ ：ＧＷ局（ゲートウェイ装置）
７１ ：ＦＬアンテナ
８０ ：基地局装置
８５ ：コアネットワーク
９０ ：通信網
１００ ：機体
１１０ ：中継通信局（無線中継装置）
１１１ ：ＳＬアンテナ
１１２ ：ＦＬアンテナ
１１３ ：デュプレクサ
１１７ ：ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
１１８ ：信号処理部
１１９ ：電力増幅器（ＰＡ）
１２０ ：ＨＡＰＳアンテナ（共用アンテナ）
３１０ ：第１周波数帯
３３０ ：共用周波数帯
７０１ ：デュプレクサ
７０２ ：デュプレクサ
７０３ ：フォワードリンク信号経路
７０４ ：リバースリンク信号経路
１１００ ：ベースバンド信号処理部
１１１０ ：信号分岐部
１１２０ ：第１周波数シフト部
１１２１ ：前段シフト部
１１２２ ：帯域通過フィルター（ＢＰＦ）
１１２３ ：電力増幅器
１１２４ ：後段シフト部
１１３０ ：第２周波数シフト部
１１３１ ：前段シフト部
１１３２ ：帯域通過フィルター（ＢＰＦ）
１１３３ ：後段シフト部
１１４０ ：信号合成部
７０３１ ：ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
７０３２ ：信号処理部
７０３３ ：電力増幅器（ＰＡ）
７０４１ ：ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
７０４２ ：信号処理部
７０４３ ：電力増幅器（ＰＡ）
２０Ｃ ：セル
２０Ｆ ：フットプリント
６０ ：端末装置
６１ ：アンテナ
７０ ：ＧＷ局（ゲートウェイ装置）
７１ ：ＦＬアンテナ
８０ ：基地局装置
８５ ：コアネットワーク
９０ ：通信網
１００ ：機体
１１０ ：中継通信局（無線中継装置）
１１１ ：ＳＬアンテナ
１１２ ：ＦＬアンテナ
１１３ ：デュプレクサ
１１７ ：ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
１１８ ：信号処理部
１１９ ：電力増幅器（ＰＡ）
１２０ ：ＨＡＰＳアンテナ（共用アンテナ）
３１０ ：第１周波数帯
３３０ ：共用周波数帯
７０１ ：デュプレクサ
７０２ ：デュプレクサ
７０３ ：フォワードリンク信号経路
７０４ ：リバースリンク信号経路
１１００ ：ベースバンド信号処理部
１１１０ ：信号分岐部
１１２０ ：第１周波数シフト部
１１２１ ：前段シフト部
１１２２ ：帯域通過フィルター（ＢＰＦ）
１１２３ ：電力増幅器
１１２４ ：後段シフト部
１１３０ ：第２周波数シフト部
１１３１ ：前段シフト部
１１３２ ：帯域通過フィルター（ＢＰＦ）
１１３３ ：後段シフト部
１１４０ ：信号合成部
７０３１ ：ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
７０３２ ：信号処理部
７０３３ ：電力増幅器（ＰＡ）
７０４１ ：ローノイズ増幅器（ＬＮＡ）
７０４２ ：信号処理部
７０４３ ：電力増幅器（ＰＡ）
【要約】
【課題】基地局装置と端末装置とのＦＤＤ方式の通信を維持するとともに、無線中継装置の軽量化及び低消費電力化を図ることができる通信システムを提供する。
【解決手段】
サービスリンク及びフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯（共用周波数帯）を用いる。無線中継装置は、共用アンテナと、ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルにおけるＲＥＶ（リバース）リンク信号の周波数をＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルにおけるＦＷＤ（フォワード）リンク信号の周波数をＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、ＲＥＶリンク信号及びＦＷＤリンク信号を増幅する単一の電力増幅器とを有する。
【選択図】図１２
【解決手段】
サービスリンク及びフィーダリンクに、複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ上り回線帯域と複数の周波数チャネルが隣接配置されたＦＤＤ下り回線帯域とが所定のガードバンドを介して離隔配置された同一周波数帯（共用周波数帯）を用いる。無線中継装置は、共用アンテナと、ＦＤＤ上り回線帯域の第１周波数チャネルにおけるＲＥＶ（リバース）リンク信号の周波数をＦＤＤ下り回線帯域の第２周波数チャネルの周波数に変換し、ＦＤＤ上り回線帯域の第２周波数チャネルにおけるＦＷＤ（フォワード）リンク信号の周波数をＦＤＤ下り回線帯域の第１周波数チャネルの周波数に変換する周波数変換部と、ＲＥＶリンク信号及びＦＷＤリンク信号を増幅する単一の電力増幅器とを有する。
【選択図】図１２
【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】