(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間周波数帯変調信号が局部発振信号と乗積されることにより無線変調信号が生成される送信機能と、無線変調信号に局部発振信号を乗積することで中間周波数帯信号にダウンコンバートされた信号を生成する受信機能と、を各々が有する複数の無線通信端末間で通信を行う無線通信方法において、
１つの送信局が基準局部発振信号のみを送信し、
前記複数の無線通信端末はそれぞれ、前記送信局からの前記基準局部発振信号を受信し、これを増幅、帯域濾波した後、注入同期発振器によって基準局部発振信号を再生し、これを送信機能および受信機能で使用する局部発振信号として用いて相互に通信を行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
中間周波数帯変調信号が局部発振信号と乗積されることにより無線変調信号が生成される送信機能と、無線変調信号に局部発振信号を乗積することで中間周波数帯信号にダウンコンバートされた信号を生成する受信機能と、を各々が有する複数の無線通信端末間で通信を行う無線通信方法において、
前記複数の無線通信端末のすべてが、スイッチにより親モードと子モードのいずれかの状態に切り換えられる注入同期発振器を有し、
基地局または親局となる前記複数の無線通信端末の内の１つは前記親モードに切り換えられて、前記注入同期発振器からのフリーラン信号を局部発振信号として自局で用いると共に、該フリーラン信号を基準局部発振信号として無線変調信号と併せて送信し、
子局となる他の無線通信端末の各々は前記子モードに切り換えられて、前記基地局または親局が送信する前記基準局部発振信号を受信し、これを増幅、帯域濾波した後、前記注入同期発振器によって再生し、これを送信回路および受信回路の周波数変換部で使用する局部発振信号として用いることを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
中間周波数帯変調信号が局部発振信号と乗積されることにより無線変調信号が生成される送信機能と、無線変調信号に局部発振信号を乗積することで中間周波数帯信号にダウンコンバートされた信号を生成する受信機能と、を各々が有する複数の無線通信端末間で通信を行う無線通信システムにおいて、
基準局部発振信号のみを送信する１つの送信局を備え、
前記複数の無線通信端末はそれぞれ、前記送信局からの前記基準局部発振信号を受信し、これを増幅、帯域濾波した後、注入同期発振器によって基準局部発振信号を再生し、これを送信機能および受信機能で使用する局部発振信号として用いて相互に通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
中間周波数帯変調信号が局部発振信号と乗積されることにより無線変調信号が生成される送信機能と、無線変調信号に局部発振信号を乗積することで中間周波数帯信号にダウンコンバートされた信号を生成する受信機能と、を各々が有する複数の無線通信端末間で通信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の無線通信端末のすべてが、スイッチにより親モードと子モードのいずれかの状態に切り換えられる注入同期発振器を有し、
基地局または親局となる前記複数の無線通信端末の内の１つは前記親モードに切り換えられて、前記注入同期発振器からのフリーラン信号を局部発振信号として自局で用いると共に、該フリーラン信号を基準局部発振信号として無線変調信号と併せて送信し、
子局となる他の無線通信端末の各々は前記子モードに切り換えられて、前記基地局または親局が送信する前記基準局部発振信号を受信し、これを増幅、帯域濾波した後、前記注入同期発振器によって再生し、これを送信回路および受信回路の周波数変換部で使用する局部発振信号として用いることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線通信端末間で通信を行う無線通信方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速なデジタル信号あるいは広帯域なアナログ信号等を伝送する無線装置においては、中間周波数帯信号（ＩＦ）と、局部発振信号（ＬＯ）を乗積し、アップコンバートすることにより無線変調信号（ＲＦ）を生成・送信する機能を有する送信機と、ＲＦを受信し、ＬＯを乗積し、ダウンコンバートすることによりＩＦを生成する機能を有する受信機からなる構成をとることが一般的である。この場合伝送された信号の品質を保持するためには、送信機に入力されるＩＦと、受信機で生成されるＩＦとが、既知の一定の周波数差の関係であり、位相差の時間変動が小さいことが要求される。このため、送受信機内でＬＯを発生させる局部発振器として、周波数安定性に優れ、位相雑音が低いものが必要とされる。特に周波数が高いマイクロ波・ミリ波の領域では、誘電体共振器またはＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）回路により安定化、低雑音化される。
【０００３】
しかしながら使用周波数が高くなるにつれて（例えば３０ＧＨｚ以上のミリ波帯）、安定度の高い低雑音の発振器の実現が困難になるとともに製造コストが上昇する。例えば、誘電体共振器においてはＱ値（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ）が低くなり性能が発揮できない、ＰＬＬ回路では特に分周器の構成が困難になる、などの問題が生じる。低い周波数の発振器からの信号を周波数逓倍してＬＯを得る方法もあるが、一般に信号強度を上げるための増幅器が必要となり、高価になること、サイズが大きくなること、消費電力が大きくなることなどの問題が生じる。
【０００４】
これらの問題を解決するために、図４に示した特開２００１−５３６４０号公報記載の無線通信装置および無線通信方法が提案されている。この例によれば、送信機においては、入力された信号を変調した中間周波数帯変調信号ＩＦが、ミキサ８３で局部発信器８５からの局部発信信号ＬＯと乗積され、無線変調信号ＲＦが生成される。このＲＦは、フィルタ８６を通して不要成分を除去され、ＬＯの一部が電力合成器８７で加算されて、増幅器８８で信号レベルを大きくした後、無線信号としてアンテナより送信される。一方受信機では、アンテナで受信された無線信号は、増幅器９１で信号レベルを大きくした後、受信機内のフィルタ９２で濾波され、二乗器９３でＩＦへと復調される。この方法では、ＲＦ信号の生成に用いたと同じＬＯを、無線信号として伝送している。したがって、ＬＯ源となる局部発振器８５の位相雑音の影響が復調時にはキャンセルされる、復調されたＩＦは送信機に入力された元のＩＦの周波数へ復調されるという利点がある。
【０００５】
上記した手法は一方向の無線通信装置および無線通信方法にすぎないが、実際に通信では双方向通信の必要性が生じる。このような場合の構成としては、特開２００２−９６５５号公報記載の「双方向無線通信システム及び双方向無線通信方法」で本出願者らにより既に提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらＮ端末で構成されるＮ対Ｎ通信を想定した無線通信システムの構成を考えた場合、いくつかの課題がある。すなわち、上記した双方向無線通信システム及び方法は二端末による双方向（一対向）通信においては有効であるが、Ｎ端末となった場合は問題とする使用局部発振信号による信号劣化を解決し、なおかつ周波数を有効利用する無線通信システムを構成することが困難であるといった課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複数の無線通信端末間で通信を行う無線通信方法及びシステムは、複数の無線通信端末のそれぞれが、中間周波数帯変調信号が局部発振信号と乗積されることにより無線変調信号が生成される送信機能と、無線変調信号に局部発振信号を乗積することで中間周波数帯信号にダウンコンバートする受信機能を有する。上記した端末群と別に基準局部発振信号のみを送信する送信局を別途設け、各無線端末はこの基準発振信号を受信して、これを増幅、帯域濾波した後、注入同期発振器によって適正レベルの基準局部発振信号と同期した局部発振信号を再生し、これを端末が送受機能で用いる周波数変換用の局部発振信号とする。これによって、結果的にネットワーク内における全端末が周波数と位相において同期の取れたミリ波信号の発生と受信を可能にしていることと同時に、仮に基準局部発振信号が低コストなもので位相雑音や周波数オフセットの大きなものであっても、端末間での送受信の結果、それらの影響はキャンセルされて高品質な信号伝送が可能となることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記した端末群のうち何れかが親局となって、同局が用いる局部発振信号を基準局部発振信号として空間に送信し、他の各無線端末はこの基準発振信号を受信して、これを増幅、帯域濾波した後、注入同期発振器によって適正レベルの基準局部発振信号と同期した局部発振信号を再生し、これを送受信機能で用いる周波数変換用の局部発振信号とする。これによって、結果的にネットワーク内における全端末が周波数と位相において同期の取れたミリ波信号の発生と受信を可能にしていることと同時に、仮に基準局部発振信号が低コストなもので位相雑音や周波数オフセットの大きなものであっても、端末間での送受信の結果、それらの影響はキャンセルされて高品質な信号伝送が可能となることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、特別な基準信号送信局や基地局を設けることなく、無線通信端末のすべてが基地局または親局となり得る構成をもつことで、場所を選ばずに高品質な通信が可能なネットワークを即時に作ることが出来ることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明における第１の実施の形態を表した無線通信システム構成と各局の送信信号スペクトルを示したものである。基準局発信号送信局１は基準局部発振器１０２で生成された基準局部発振信号を送信アンテナ１０１よりサービスゾーンへ放射する。各無線子局端末２（子局１，子局２，子局３，…）はこれを受信アンテナ３で受信する。受信された信号はアンプ４で増幅された後その一部が分岐されて、帯域濾波器５によって不要波が除去され、これが注入同期発振器６に入力される。その結果、基準局発信号送信局１から発せられた基準局部発振信号と同期した局部発振信号を得る。子局端末２はこの得られた局部発振信号を二分岐して、一方を送信用周波数変換器（ミキサ）７に、もう一方を受信用周波数変換器（ミキサ）８に入力する。また、子局端末２内のミキサ７と８はそれぞれ中間周波数（ＩＦ）帯変調信号の発生器９、および復調器１０とに接続されており、発生器９の出力であるＩＦ帯送信用変調信号はミキサ７に入力されて、無線周波数帯へ周波数変換され、さらに帯域濾波器１１によって不要波が除去されたのち、アンプ１２によって信号が増幅されて、送信アンテナ１３より送出される。一方、受信アンテナ３より受信された無線変調信号については、アンプ４で増幅されたのち、分岐部を経由してミキサ８に入力されてダウンコンバートされた後、ＩＦ帯復調部１０に入力されて、情報信号が復元される。
【００１１】
この第１の実施の形態では基準局部発振信号のみを送信する局を各子局端末とは別に設けるため、１送信局あたりの送信空中線電力に制限があるシステムの場合、以下に説明する第２もしくは第３の実施の形態より多くの送信電力を基準局部発振信号に割り当てることができ、通信エリアの拡大を図ることこが可能になる。
【００１２】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明における第２の実施の形態を表した無線通信システム構成と各局の送信信号スペクトルを示したものである。基地局１４ではＩＦ帯変調信号発生器１５から受け取るＩＦ帯変調信号を局部発振器１６の信号が入力されたミキサ１７に入力されたのち、帯域濾波器１８によって不要波成分が除去されて無線周波数帯の信号に変換される。変換された無線信号には、さらに局部発振信号の一部がネットワーク内での基準局部発振信号として付加された後、アンプ１９で増幅されて送信アンテナ２０より送出される。また基地局１４が子局端末から受信する無線信号は受信アンテナ２１で受信されたのち、アンプ２２で増幅されて、局部発振器１６の信号が入力されたミキサ２３に入力されることでＩＦ帯へ周波数変換された後、ＩＦ帯復調器２４に入力されて情報信号が復元される。
【００１３】
一方、子局端末２５では、基地局１４より受信アンテナ２６で受信した基準局部発振信号成分をアンプ２７で増幅し、その一部を分岐して帯域濾波器２８で不要波成分を除去し、これを注入同期発振器２９に入力することで、基地局が発した基準局部発振信号と同期した局部発振信号を得る。このようにして得られた局部発振信号は二分岐されて、送信用ミキサ３０、受信用ミキサ３１にそれぞれ入力される。子局端末２５が受信アンテナ２６によって受信した無線変調信号については、まずアンプ２７で増幅されたのち分岐部を経て、受信用ミキサ３１に入力されてＩＦ帯変調信号に変換された後、ＩＦ帯復調器３２に入力されて情報信号が得られる。また子局端末２５の送信信号については、まずＩＦ帯変調信号発生器３３より得たＩＦ帯変調信号が送信用ミキサ３０に入力されたのち、帯域濾波器３４によって不要波成分が除去されたのちアンプ３５によって増幅されて送信アンテナ３６より送出される。
【００１４】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明における第３の実施の形態を表した無線通信システム構成と各局の送信信号スペクトルを示したものである。本無線通信システムは複数の子局端末（子局１，子局２，子局３，…）からなるが、各端末は親モードと子モードの２つの状態を取り得る装置構成となっており、１つのネットワーク内では物理層より上位層のプロトコルによって決まるただ一つの子局のみが親モードになるよう設計されている。親モードになった子局３７ではスイッチ制御部３９によって、スイッチ３８が親モード側に接続されることで、ＩＦ帯変調信号発生器３３から受け取るＩＦ帯変調信号を注入同期発振信号２９のフリーラン信号が入力された送信用ミキサ３０に入力された後、帯域濾波器３４によって不要波成分が除去されて無線周波数帯の信号に変換される。変換された無線信号には、さらに上記したフリーランの局部発振信号の一部がネットワーク内での基準局部発振信号として付加された後、アンプ３５で増幅されて送信アンテナ３６より送出される。また親モードの子局が他の子モードの子局端末から受信する無線信号は受信アンテナ２６で受信されたのち、アンプ２７で増幅されて、注入同期発振信号２９の信号が入力された受信用ミキサ３１に入力されることでＩＦ帯へ周波数変換された後、ＩＦ帯復調器３２に入力されて情報信号が復元される。
【００１５】
一方、子モードの子局端末４０では、スイッチ制御部３９によってスイッチ３８が子モード側に接続されており、親モード端末３７より受信アンテナ２６で受信した基準局部発振信号成分をアンプ２７で増幅し、その一部を分岐して帯域濾波器２８で不要波成分を除去し、これを注入同期発振器２９に入力することで、親モードの子局が発した基準局部発振信号と同期した局部発振信号を得る。このようにして得られた局部発振信号は二分岐されて、送信用ミキサ３０、受信用ミキサ３１にそれぞれ入力される。子モードの子局端末が受信アンテナ２６によって受信した無線変調信号については、まず受信アンプ２７で増幅されたのち分岐部を経て、受信用ミキサ３１に入力されてＩＦ帯変調信号に変換された後、ＩＦ帯復調器３２に入力されて情報信号が得られる。また子局端末の送信信号については、まずＩＦ帯変調信号発生器３３より得たＩＦ帯変調信号が送信用ミキサ３０に入力されたのち、帯域濾波器３４によって不要波成分が除去されたのちアンプ３５によって増幅されて送信アンテナ３６より送出される。
【００１６】
この第３の実施の形態では基地局（親局）と子局の区別を予めつけておく必要がないため、場所を選ばずにネットワークを構築することが出来る。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、使用局部発振信号による信号劣化を解決し、なおかつ周波数を有効利用するＮ端末で構成されるＮ対Ｎ通信を想定した無線通信システムを可能にする。
【００１８】
本発明は、ネットワーク内における全端末が周波数と位相において同期の取れたミリ波信号の発生と受信を可能にしていることと同時に、仮に基準局部発振信号が低コストなもので位相雑音や周波数オフセットの大きなものであっても、端末間での送受信の結果、それらの影響はキャンセルされて高品質な信号伝送が可能となる。
【００１９】
また、本発明は、無線通信端末のすべてが基地局または親局となり得る構成をもつことで、場所を選ばずに高品質な通信が可能なネットワークを即時に作ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を説明する図である。
【図２】第２の実施の形態を説明する図である。
【図３】第３の実施の形態を説明する図である。
【図４】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１  基準局発信号送信局
２  子局端末
３  受信アンテナ
４  アンプ
５  帯域濾波器
６  注入同期発振器
７  送信用ミキサ
８  受信用ミキサ
９  中間周波数帯変調信号発生器
１０  中間周波数帯変調信号復調器
１１  帯域濾波器
１２  アンプ
１３  送信アンテナ
１４  基地局
１５  中間周波数帯変調信号発生器
１６  局部発振器
１７  送信用ミキサ
１８  帯域濾波器
１９  アンプ
２０  送信アンテナ
２１  受信アンテナ
２２  アンプ
２３  受信用ミキサ
２４  中間周波数帯変調信号復調器
２５  子局端末
２６  受信アンテナ
２７  アンプ
２８  帯域濾波器
２９  注入同期発振器
３０  送信用ミキサ
３１  受信用ミキサ
３２  中間周波数帯変調信号復調器
３３  中間周波数帯変調信号発生器
３４  帯域濾波器
３５  アンプ
３６  送信アンテナ
３７  子局端末（親モード）
３８  スイッチ
３９  スイッチ制御部
４０  子局端末（子モード）
１０１  送信アンテナ
１０２  基準局部発振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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