(57)【要約】【課題】低コストで無線通信システムの信頼性および耐久性を向上させる。【解決手段】アンテナ６１，６２を用いて送信ダイバーシティを行う送信装置において信号処理部２１，２２の前段に第１スイッチＳＷ１、電力増幅器４１，４２の後段に第２スイッチＳＷ２を設ける。制御部１０は、メイン側の信号を信号処理部２１に導出しＰＡ４１から出力される送信信号をアンテナ６１に導出し、かつダイバーシティ側の信号を信号処理部２２に導出しＰＡ４２から出力される送信信号をアンテナ６２に導出する第１モードと、メイン側の信号を信号処理部２２に導出しＰＡ４２から出力される送信信号をアンテナ６１に導出し、かつダイバーシティ側の信号を信号処理部２１に導出しＰＡ４１から出力される送信信号をアンテナ６２に導出する第２モードとを有し、上記第１、第２モードを交互に切り替えるように第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御する。【選択図】図１
2009153061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２アンテナを用いて送信ダイバーシティを行う無線通信システムで用いられる送信装置であって、
第１、第２伝送信号をそれぞれ第１、第２出力端から選択的に導出する第１スイッチ手段と、
前記第１、第２出力端から導出される伝送信号をそれぞれ無線周波数の送信信号に変換する第１、第２変換手段と、
前記第１、第２変換手段により変換された送信信号をそれぞれ前記第１、第２アンテナのいずれかに選択的に導出する第２スイッチ手段と、
前記第１伝送信号を前記第１変換手段に導出し前記第１変換手段により変換された送信信号を前記第１アンテナに導出し、かつ前記第２伝送信号を前記第２変換手段に導出し前記第２変換手段により変換された送信信号を前記第２アンテナに導出する第１モードと、前記第１伝送信号を前記第２変換手段に導出し前記第２変換手段により変換された送信信号を前記第１アンテナに導出し、かつ前記第２伝送信号を前記第１変換手段に導出し前記第１変換手段により変換された送信信号を前記第２アンテナに導出する第２モードとを有し、前記第１、第２モードを交互に切り替えるように前記第１、第２スイッチ手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記第２伝送信号の情報量が前記第１伝送信号の情報量より少ないことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記伝送信号の伝送フレーム周期で前記第１、第２モードを切り替えることを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記伝送信号の所定の伝送フレーム数毎に前記第１、第２モードを切り替えることを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【請求項５】
前記第１、第２変換手段の温度を測定する測定手段をさらに具備し、
前記制御手段は、前記測定された温度のいずれか一方が閾値を超えた場合に前記第１、第２モードを切り替えることを特徴とする請求項１記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアンテナを用いてデータを無線送信する送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチアンテナ信号伝送法（ＭＩＭＯ：Multiple-Input Multiple-Output）とは、複数の送受信アンテナおよび無線機を用いて、同一周波数帯の電波に各アンテナから異なるデータを送信し、空間的に多重する方式であり、周波数利用効率の向上に有効である。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１６Ｅで規定されているＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）信号を伝送する伝送装置、あるいは無線基地局においては、ＭＩＭＯを構成するため、メインとダイバーシティの２つの信号を伝送している。ＯＦＤＭＡの伝送フレームは、基地局から端末へのダウンリンクサブフレームと端末から基地局へのアップリンクサブフレームとが時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）で伝送され、これにより基地局と端末間との間の通信が確立する。
【０００４】
メイン側では、プリアンブル（Preamble：前置信号）、ＭＡＰ情報（Mapping message）、ＦＣＨ（Frame Control Header：フレーム制御ヘッダ）等の管理情報を出力するため、ＲＦ平均電力が増大し、メイン側の送信部の温度が上昇しやすい。一方、ダイバーシティ側では、ＭＩＭＯに関係する信号のみ送出するため、ダイバーシティ側のＲＦ平均電力は低く、ダイバーシティ側の送信部の温度はメイン側より比較的低い状態が継続する。このような状態が継続した場合、メイン側の送信部のみが温度上昇によって劣化してしまうという問題がある。
【０００５】
なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある（特許文献１または２を参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３３６０８４公報
【特許文献２】特許第２８７１０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、メイン側では、送信データと共に管理情報を送信するため送信部の温度が上昇しやすく、ダイバーシティ側に比べて劣化しやすいという問題がある。
【０００７】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、低コストで無線通信システムの信頼性および耐久性を向上させることができる送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためにこの発明に係わる送信装置は、第１、第２アンテナを用いて送信ダイバーシティを行う無線通信システムで用いられる送信装置であって、第１、第２伝送信号をそれぞれ第１、第２出力端から選択的に導出する第１スイッチ手段と、前記第１、第２出力端から導出される伝送信号をそれぞれ無線周波数の送信信号に変換する第１、第２変換手段と、前記第１、第２変換手段により変換された送信信号をそれぞれ前記第１、第２アンテナのいずれかに選択的に導出する第２スイッチ手段と、前記第１伝送信号を前記第１変換手段に導出し前記第１変換手段により変換された送信信号を前記第１アンテナに導出し、かつ前記第２伝送信号を前記第２変換手段に導出し前記第２変換手段により変換された送信信号を前記第２アンテナに導出する第１モードと、前記第１伝送信号を前記第２変換手段に導出し前記第２変換手段により変換された送信信号を前記第１アンテナに導出し、かつ前記第２伝送信号を前記第１変換手段に導出し前記第１変換手段により変換された送信信号を前記第２アンテナに導出する第２モードとを有し、前記第１、第２モードを交互に切り替えるように前記第１、第２スイッチ手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
このように切替処理を継続することで、第１、第２変換手段にかかる負荷をほぼ均等にすることができるため、片側の送信系のみの信頼度が劣化するという事態を回避することができる。また、各アンテナから出力される送信信号は常に同じ系であるので、受信側は既存のシステムをそのまま使用できる。
【発明の効果】
【００１０】
したがってこの発明によれば、低コストで無線通信システムの信頼性および耐久性を向上させることができる送信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。  
図１は、この発明に係る送信装置を備える無線基地局の一実施形態を示す構成図である。この無線基地局は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６Ｅで規定されているＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）信号を伝送し、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）を構成する。つまり、同一周波数の電波にメインとダイバーシティの２つの異なる信号を伝送している。ＯＦＤＭＡの伝送フレームは、基地局から端末へのダウンリンクサブフレームと端末から基地局へのアップリンクサブフレームとが時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）で伝送され、これにより基地局と端末間との間の通信が確立する。
【００１２】
フレーム多重／分離変復調部１は、送信データをもとにメイン用とダイバーシティ用の２つのＯＦＤＭＡの伝送フレーム信号を生成する。生成された伝送フレーム信号は、信号処理部２１，２２において、波形の整形、Ｄ／Ａ変換等の処理をされたのち、変調部３１，３２で無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）の送信信号に変換される。変調部３１，３２から出力されるＲＦ送信信号は、電力増幅器（ＰＡ）４１，４２でアップコンバートされたのちＴＤＤ部５１，５２で決められる送信間隔でアンテナ６１，６２から送信される。
【００１３】
一方、アンテナ６１，６２に到来したＲＦ信号は、ＴＤＤ部５１，５２で決められる受信間隔で取り込まれ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）７１，７２を介してダウンコンバートされ、復調部８１，８２でベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、信号処理部２１，２２においてＡ／Ｄ変換等されたのち、フレーム多重／分離変復調部１で、各サブフレームに分離され受信データとして得られる。
【００１４】
さらに、この無線基地局は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を備える。図２に、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を切り替えた状態を示す。第１スイッチＳＷ１は、フレーム多重／分離変調部１と信号処理部２１，２２との間に設けられ、メイン用およびダイバーシティ用の信号それぞれを信号処理部２１または信号処理部２２のいずれかに出力するように切り替える。なお、信号処理部２１，２２の内部に第１スイッチＳＷ１と同様に機能するスイッチをそれぞれ設けるように構成してもよい。
【００１５】
第２スイッチＳＷ２は、ＰＡ４１，４２とＴＤＤ部５１，５２との間に設けられ、変調部３１，３２それぞれから出力されるＲＦ信号をアンテナ６１，６２のいずれかから送信するようにＴＤＤ部５１，５２への出力を切り替える。制御部１０は、上記第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２に切り替えを指示するタイミング信号を供給する。
【００１６】
ここで、図３に、ＯＦＤＭＡの送受信フレームの構成の一例を示す。また、図４（ａ）は、メイン側のダウンリンクにおけるサブフレームの信号状態を示す図、図４（ｂ）は、ダイバーシティ側のダウンリンクにおけるサブフレームの信号状態を示す図である。メイン側のサブフレームには、送信データと共に、プリアンブル（Preamble：前置信号）、ＭＡＰ情報（Mapping message）、ＦＣＨ（Frame Control Header：フレーム制御ヘッダ）等の管理情報が含まれる。ダイバーシティ側では、これらの管理情報は含まれず、送信データのみで構成される。
【００１７】
次に、このように構成された無線基地局の送信動作について説明する。図５は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の切替タイミングを示すタイミングチャートである。図５に示すように、例えば、ＴＤＤ通信では、同一周波数において送信と受信が決められた周期で切り替えられている（図５中ＴＤＤＴＩＭＧ，ＴｘＥＮ）。本実施形態では、制御部１０は、この送信周期に合わせて第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御し、メイン側の信号およびダイバーシティ側の信号がＰＡ４１，４２を通る経路を切り替える。
【００１８】
制御部１０は、制御部１０と変調部３１，３２との間で送信タイミングの情報（図５中信号処理によるおくれα）を管理する。管理されたタイミング情報元に切り替えタイミングを生成する。生成された切替タイミング（図５中ＳＷ１切替ＴＩＭＧ，ＳＷ２切替ＴＩＭＧ）で第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をそれぞれ制御する。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２が切り替えられる毎に、メイン側の信号およびダイバーシティ側の信号の経路が変更されＰＡ４１，４２を通る信号が切り替えられる（図５中ＳＷ１切替信号，ＳＷ２切替信号）。
【００１９】
図６（ａ）は、従来のメイン側およびダイバーシティ側のＰＡにおけるダウンリンクのサブフレームの信号状態を示す図、図６（ｂ）は、上記実施形態の無線基地局におけるメイン側およびダイバーシティ側のＰＡにおけるダウンリンクのサブフレームの信号状態を示す図である。図６（ａ）に示すように、メイン側の信号およびダイバーシティ側の信号の経路が切り替えられないままでは、ＰＡ１とＰＡ２の間で送信状態の時間に差が発生することで平均消費電力に差が生まれていた。このため、ＰＡ１のみが劣化しやすく、耐久性に乏しいという問題があった。
【００２０】
これに対し本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、ＰＡ１，ＰＡ２を通る信号が送信周期毎に切り替えられることにより、ＰＡ１，ＰＡ２にかかる負荷を均一にすることができる。また、アンテナ６１，６２から出力されるＲＦ信号は常に同じ系（メインならメイン、ダイバーシティならダイバーシティ）なので、既存のシステム（受信側）を変更することなく使用することができる。
【００２１】
以上述べたように、上記実施形態では、アンテナ６１，６２を用いて送信ダイバーシティを行う送信装置において、信号処理部２１，２２の前段に第１スイッチＳＷ１、電力増幅器４１，４２の後段に第２スイッチＳＷ２を設ける。制御部１０は、メイン側の信号を信号処理部２１に導出しＰＡ４１から出力される送信信号をアンテナ６１に導出し、かつダイバーシティ側の信号を信号処理部２２に導出しＰＡ４２から出力される送信信号をアンテナ６２に導出する第１モードと、メイン側の信号を信号処理部２２に導出しＰＡ４２から出力される送信信号をアンテナ６１に導出し、かつダイバーシティ側の信号を信号処理部２１に導出しＰＡ４１から出力される送信信号をアンテナ６２に導出する第２モードとを有し、上記第１、第２モードを送信フレーム周期で交互に切り替えるように第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御する。
【００２２】
このように切替処理を継続することで、メイン側、ダイバーシティ側のＰＡから出力されるＲＦ平均電力をほぼ均等にすることができるため、メイン側の送信部のみの信頼度が劣化するという事態を回避することができる。また、メイン側、ダイバーシティ側の各アンテナから出力されるＲＦ信号は常に同じ系であるので、受信側は既存のシステムをそのまま使用できる。
【００２３】
したがって、上記実施形態によれば、低コストで無線通信システムの信頼性および耐久性を向上させることができる送信装置を実現できる。
【００２４】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではない。本発明に係る送信装置は、ＭＩＭＯダイバーシティの無線通信システム以外にも、ＳＩＭＯ（Single Input Multiple Output）システムやメイン側とダイバーシティ側で同一の信号を伝送する送信ダイバーシティシステムにも適用することができる。
【００２５】
また、上記実施形態では、送信フレーム周期でメイン側とダイバーシティ側の信号の通る経路を交互に切り替えるようにしたが、次のように構成することができる。例えば、制御部１０に送信フレームを計数するカウンタを備えるなどして、数フレーム毎に第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を切り替えるようにすることもできる。
【００２６】
また、例えば、ＰＡ１およびＰＡ２の温度をそれぞれ測定する測定器を設け、制御部１０は、測定された温度のいずれかが閾値を超えた場合に、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を切り替えるようにする。このように構成しても、片側の送信部のみの信頼度が劣化するという状態を回避することができる。また、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の切替回数を低減することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００２７】
要するに、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る送信装置を備える無線基地局の一実施形態を示す構成図。
【図２】第１スイッチおよび第２スイッチを切り替えた状態を示す図。
【図３】ＯＦＤＭＡの送受信フレームの構成の一例を示す図。
【図４】メイン側およびダイバーシティ側で伝送されるサブフレームの信号状態を示す図。
【図５】第１スイッチおよび第２スイッチの切替タイミングを示すタイミングチャート。
【図６】図１の無線基地局においてイン側およびダイバーシティ側で伝送されるサブフレームの信号状態を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１…フレーム多重／分離変復調部、２１，２２…信号処理部、３１，３２…変調部、４１，４２…電力増幅器（ＰＡ）、５１，５２…ＴＤＤ部、６１，６２…アンテナ、７１，７２…低雑音増幅器、８１，８２…復調部、１０…制御部、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ。
【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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【図６】
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