(57)【要約】【課題】簡易な構成で中央サイトからビームを制御する技術を提供する。【解決手段】送信装置は、複数の変調信号と、前記複数の変調信号に対応する複数のトーン信号と、を周波数多重して送信する多重手段と、前記複数のトーン信号を生成する生成手段と、を備えており、前記生成手段は、前記複数のトーン信号の位相を制御することにより、前記複数の変調信号それぞれを同じ無線周波数帯域の無線信号に周波数変換して送信することにより形成されるビームを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調信号と、前記複数の変調信号に対応する複数のトーン信号と、を周波数多重して送信する多重手段と、
前記複数のトーン信号を生成する生成手段と、
を備えており、
前記生成手段は、前記複数のトーン信号の位相を制御することにより、前記複数の変調信号それぞれを同じ無線周波数帯域の無線信号に周波数変換して送信することにより形成されるビームを制御することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
複数の変調信号を生成する生成手段と、
前記複数の変調信号に対応する複数のトーン信号を生成する生成手段と、
前記複数の変調信号それぞれの変調信号について、当該変調信号と当該変調信号に対応するトーン信号とを乗ずることで生成される、当該変調信号と当該トーン信号の周波数差をその周波数とする信号、又は、当該変調信号と当該トーン信号の周波数和をその周波数とする信号を第１信号として出力する乗算手段と、
前記複数の変調信号それぞれの変調信号について前記乗算手段が出力する複数の前記第１信号を周波数多重する多重手段と、
を備え、
前記生成手段は、前記複数のトーン信号の位相を制御することにより、複数の前記第１信号それぞれを同じ無線周波数帯域の無線信号に周波数変換して送信することにより形成されるビームを制御することを特徴とする送信装置。
【請求項３】
前記乗算手段は、包絡線検波回路を含むことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記複数の変調信号それぞれの変調信号について、当該変調信号に対応するトーン信号の周波数と、当該変調信号の周波数帯域の内の当該トーン信号に最も近い周波数との間の周波数間隔は、当該変調信号の周波数帯域以上であることとを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項５】
前記複数の変調信号は、同じベースバンド信号から生成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項６】
変調信号と、複数のトーン信号と、を周波数多重して送信する多重手段と、
前記複数のトーン信号を生成する生成手段と、
を備えており、
前記生成手段は、前記複数のトーン信号の位相を制御することにより、前記変調信号から同じ無線周波数帯域の複数の無線信号を生成して送信することにより形成されるビームを制御することを特徴とする送信装置。
【請求項７】
前記複数のトーン信号それぞれのトーン信号について、前記変調信号の当該トーン信号に最も近い周波数と、当該トーン信号との間の周波数間隔は、前記変調信号の周波数帯域以上であることを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
受信する周波数多重信号を周波数分離して、前記周波数多重信号に含まれる、複数の変調信号と、前記複数の変調信号に対応する複数のトーン信号と、を出力する分離手段と、
前記分離手段が出力する前記複数の変調信号それぞれの変調信号について、当該変調信号と当該変調信号に対応するトーン信号とを乗ずることで生成される、当該変調信号と当該トーン信号の周波数差をその周波数とする信号、又は、当該変調信号と当該トーン信号の周波数和をその周波数とする信号を第１信号として出力する乗算手段と、
前記複数の変調信号それぞれの変調信号について前記乗算手段が出力する複数の前記第１信号を、同じ無線周波数帯域の複数の第２信号に変換する変換手段と、
前記複数の第２信号それぞれを無線信号として送信するアンテナと、
を備えていることを特徴とする無線装置。
【請求項９】
前記複数の変調信号それぞれの変調信号について、当該変調信号に対応するトーン信号の周波数と、当該変調信号の周波数帯域の内の当該トーン信号に最も近い周波数との間の周波数間隔は、当該変調信号の周波数帯域以上であることを特徴とする請求項８に記載の無線装置。
【請求項１０】
受信する周波数多重信号を周波数分離して、前記周波数多重信号に含まれる、変調信号と、複数のトーン信号と、を出力する分離手段と、
前記複数のトーン信号それぞれのトーン信号について、前記変調信号と当該トーン信号とを乗ずることで生成される、前記変調信号と当該トーン信号の周波数差をその周波数とする信号、又は、前記変調信号と当該トーン信号の周波数和をその周波数とする信号を第１信号として出力する乗算手段と、
前記複数のトーン信号それぞれのトーン信号について前記乗算手段が出力する複数の前記第１信号を、同じ無線周波数帯域の複数の第２信号に変換する変換手段と、
前記複数の第２信号それぞれを無線信号として送信するアンテナと、
を備えていることを特徴とする無線装置。
【請求項１１】
前記複数のトーン信号それぞれのトーン信号について、前記変調信号の当該トーン信号に最も近い周波数と、当該トーン信号との間の周波数間隔は、前記変調信号の周波数帯域以上であることとを特徴とする請求項１０に記載の無線装置。
【請求項１２】
前記乗算手段は、包絡線検波回路を含むことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１３】
前記複数のトーン信号の位相により、前記複数の第２信号それぞれを無線信号として前記アンテナから送信することで形成されるビームが制御されることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナサイトとは異なるサイトからビームを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、アンテナの複数のアンテナ素子に供給する同じ信号の位相を独立して制御することでビームを制御する構成、つまり、アンテナの指向性を動的に制御するビームフォーミング技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０１８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、変調処理等を行う変調装置を、アンテナを設置するアンテナサイトとは異なる地理的位置の中央サイトに設置し、中央サイトからビームを制御する構成を考える。この場合、中央サイトにおいて、１つのベースバンド（ＢＢ）信号から周波数が互いに異なる複数の中間周波数帯（ＩＦ帯）の変調信号（以下、ＩＦ信号）を生成し、複数のＩＦ信号を周波数多重してアンテナサイトに送信し、アンテナサイトにおいてＩＦ帯から無線周波数帯（ＲＦ帯）の信号に変換する構成が考えられる。また、このとき、ビームを制御するために各ＲＦ帯の信号に与える位相シフト量については、制御信号によりアンテナサイトに通知し、アンテナサイトにおいては制御信号に基づき位相シフト量を判定し、ディレイラインを制御することで、通知された位相シフト量に対応する遅延を各ＲＦ帯の信号に与える構成を考えることができる。しかしながら、この構成では、アンテナサイトの構成が複雑になる。
【０００５】
一方、中央サイトにおいて、ディレイラインを用いて各ＩＦ帯の信号に位相シフト量に対応する遅延を与える構成を考えることができるが、ＩＦ帯では、比帯域が大きくなるため、ディレイラインによる位相変化量は、変調信号の帯域内において一定にはならない。
【０００６】
本発明は、簡易な構成で中央サイトからビームを制御する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によると、送信装置は、複数の変調信号と、前記複数の変調信号に対応する複数のトーン信号と、を周波数多重して送信する多重手段と、前記複数のトーン信号を生成する生成手段と、を備えており、前記生成手段は、前記複数のトーン信号の位相を制御することにより、前記複数の変調信号それぞれを同じ無線周波数帯域の無線信号に周波数変換して送信することにより形成されるビームを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、簡易な構成で中央サイトからビームを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による通信システムの構成図。
【図２】多重信号におけるＩＦ信号とトーン信号の周波数配置例を示す図。
【図３】トーン信号の周波数と、ＩＦ信号の周波数と、ＩＦ信号の周波数帯域と、の関係を示す図。
【図４】一実施形態による通信システムの構成図。
【図５】一実施形態による送信装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴うち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態によるシステム構成図である。送信装置は、中央サイトに配置され、無線装置は、中央サイトとは異なる地理的位置のアンテナサイトに配置される。送信装置の周波数変換部は、ベースバンド信号（ＢＢ信号）を受信し、当該ＢＢ信号をＮ個の異なる周波数に変換して、Ｎ個の中間周波数帯の変調信号＃１〜＃Ｎ（ＩＦ信号＃１〜＃Ｎ）を多重部に出力する。また、送信装置のビーム制御部は、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎそれぞれに対応するトーン信号＃１〜＃Ｎを生成して多重部に出力する。なお、ＩＦ信号＃ｋ（ｋは、１からＮまでの整数）とトーン信号＃ｋが対応し、以下、ＩＦ信号＃ｋと、ＩＦ信号＃ｋに対応するトーン信号＃ｋの組を信号組＃ｋとして参照する。
【００１２】
周波数変換部が出力するＩＦ信号＃１〜＃Ｎと、ビーム制御部が出力するトーン信号＃１〜Ｎの周波数は総て異なるが、周波数軸上におけるＩＦ信号＃１〜＃Ｎ及びトーン信号＃１〜Ｎの配置は任意である。例えば、図２（Ａ）に示す様に、トーン信号＃１〜＃Ｎを、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎより低い周波数とすることができる。また、図示しないが、トーン信号＃１〜＃Ｎを、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎより高い周波数とすることができる。さらに、図２（Ｂ）に示す様に、ＩＦ信号とトーン信号を周波数軸上において交互に配置することもできる。多重部は、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎ及びトーン信号＃１〜＃Ｎを周波数多重し、任意の伝送路を介して、周波数多重された多重信号をアンテナサイトの無線装置に送信する。
【００１３】
無線装置の分離部は、送信装置から受信する多重信号の周波数分離を行って、各信号組に対応して設けられた包絡線検波回路に、対応する信号組のＩＦ信号及びトーン信号を出力する。例えば、包絡線検波回路＃ｋには、信号組＃ｋに含まれるＩＦ信号＃ｋ及びトーン信号＃ｋが入力される。
【００１４】
包絡線検波回路＃ｋは、ＩＦ信号＃ｋ及びトーン信号＃ｋを含む信号の包絡線検波を行う。包絡線検波は非線形な検波であり、包絡線検波の出力には、ＩＦ信号＃ｋ及びトーン信号＃ｋを乗じた信号成分が含まれる。例えば、ＩＦ信号＃ｋが、ｃｏｓ２πｆｘｋｔであり、トーン信号＃ｋが、ｃｏｓ（２πｆｙｋｔ＋θｋ）であるものとする。なお、ＩＦ信号＃ｋの周波数をｆｘｋとし、トーン信号＃ｋの周波数をｆｙｋ＜ｆｘｋとしている。また、トーン信号＃ｋの基準位相に対する位相シフト量をθｋとしている。
【００１５】
この場合、包絡線検波回路＃ｋにおける包絡線検波により出力される信号は、ｃｏｓ２πｆｘｋｔ×ｃｏｓ（２πｆｙｋｔ＋θｋ）の成分を有する。これは、ｃｏｓ（２π（ｆｘｋ−ｆｙｋ）ｔ＋θｋ）の成分と、ｃｏｓ（２π（ｆｘｋ＋ｆｙｋ）ｔ＋θｋ）の成分を含む。なお、ｃｏｓ（２π（ｆｘｋ−ｆｙｋ）ｔ＋θｋ）は、ＩＦ信号＃ｋとトーン信号＃ｋの周波数差を、その周波数とする信号であり、以下では、差信号として参照する。また、ｃｏｓ（２π（ｆｘｋ＋ｆｙｋ）ｔ＋θｋ）は、ＩＦ信号＃ｋとトーン信号＃ｋの周波数和を、その周波数とする信号であり、以下では、和信号として参照する。包絡線検波回路＃ｋは、差信号又は和信号を、対応するアップコンバータ＃ｋに出力する。アップコンバータ＃ｋは、入力される和信号又は差信号の周波数を、無線周波数の信号に変換して、アンテナ内の対応するアンテナ素子＃ｋに出力する。アンテナ素子＃１〜＃Ｎを含むアンテナは、各アンテナ素子に入力される無線周波数の信号を無線信号として出力する。なお、アップコンバータ＃１〜＃Ｎが出力する無線信号の周波数帯域は同じである。
【００１６】
和信号及び差信号は、いずれも、ＩＦ信号＃ｋの位相を、トーン信号＃ｋの位相だけシフトさせたものである。したがって、ビーム制御部が、トーン信号＃１〜＃Ｎの位相を調整することで、中央サイトからビームを制御することができる。言い換えると、ビーム制御部は、目標とするビームに応じてトーン信号＃１〜＃Ｎの位相を決定する。また、ＩＦ信号の位相シフト量は、ＩＦ信号の周波数に依存することなく常に一定であるため、ＩＦ信号の全帯域にわたって、一定の位相シフト量に制御することができる。
【００１７】
なお、包絡線検波回路＃ｋにおける包絡線検波においては、トーン信号＃ｋとトーン信号＃ｋを乗じた成分や、ＩＦ信号＃ｋとＩＦ信号＃ｋとを乗じた成分も出力される。したがって、図３に示す様に、ＩＦ信号＃ｋの帯域幅をＷとすると、ＩＦ信号＃ｋの帯域の内の最もトーン信号＃ｋに近い周波数と、トーン信号＃ｋの周波数との差Ｇについては、Ｗ以上となる様に、多重信号における周波数配置を決定する。この構成により、ＩＦ信号＃ｋとＩＦ信号＃ｋとを乗じた成分と、和信号や差信号が干渉することを防ぐことができる。
【００１８】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。図４は、本実施形態によるシステム構成図である。第一実施形態とは異なり、本実施形態において周波数変換部は、ＢＢ信号の周波数変換のみを行って、１つのＩＦ信号を多重部に出力する。したがって、本実施形態において、多重信号は、１つのＩＦ信号と、Ｎ個の異なる周波数のトーン信号を含むものとなる。無線装置の分離部は、この多重信号を周波数分離し、１つのＩＦ信号を分岐部に出力し、トーン信号＃ｋを包絡線検波回路＃ｋに出力する。分岐部は、ＩＦ信号をＮ分岐し、包絡線検波回路＃１〜＃ＮそれぞれにＩＦ信号を入力する。その後の処理は、第一実施形態と同様である。なお、各トーン信号について、ＩＦ信号の周波数帯域のうちのトーン信号に最も近い周波数と、当該トーン信号の周波数差は、ＩＦ信号の周波数帯域以上とする。
【００１９】
＜第三実施形態＞
続いて、第三実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。図５は、本実施形態による送信装置の構成図である。本実施形態においては、包絡線検波回路＃１〜＃Ｎを送信装置に設ける。そして、ビーム制御部は、トーン信号＃ｋを包絡線検波回路＃ｋに出力する。また、周波数変換部は、ＢＢ信号からＮ個のＩＦ信号＃１〜＃Ｎを生成して、ＩＦ信号＃ｋを包絡線検波回路＃ｋに出力する。なお、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎの周波数は、総て同じとすることができる。この場合、トーン信号＃１〜＃Ｎの周波数を異ならせることで、差信号又は和信号の周波数を異ならせることができる。また、トーン信号＃１〜＃Ｎの周波数を同じとすることもできる。この場合、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎの周波数を異ならせることで、差信号又は和信号の周波数を異ならせることができる。いずれにしても、差信号又は和信号の周波数が総て異なる様に、ＩＦ信号＃１〜＃Ｎの周波数とトーン信号＃１〜Ｎの周波数を決定する。差信号又は和信号は、多重部により多重されて無線装置に送信される。無線装置においては、多重信号を周波数分離し、各差信号又は和信号を対応するアップコンバータに出力する。その後の無線装置での処理は第一実施形態と同様である。また、ＩＦ信号＃ｋの周波数帯域と、トーン信号＃ｋの周波数の関係についても第一実施形態と同様である。
【００２０】
なお、上記各実施形態において、送信装置はビーム制御部を有するものとした。しかしながら、ビーム制御部を、送信装置の外部のビーム制御装置とする構成であっても良い。
【００２１】
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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