(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部の送信系回路及び受信系回路をアンテナに切替接続するためのＴＤＤスイッチを有する無線周波数ユニットと、
ケーブルにより無線周波数ユニットに接続されかつ送信情報に従い変調された送信信号を出力する送信信号源を含むインタフェースユニットと、
を備え、
上り／下り無線回線を時分割多重化したＦＷＡ方式の無線通信システムを構成する局の無線周波数ユニットにて、実行され、インタフェースユニットからケーブルを介して送信信号が供給されているときには、その送信信号が送信系回路及びＴＤＤスイッチを介してアンテナに供給されるようＴＤＤスイッチを制御し、それ以外のときには、アンテナからＴＤＤスイッチ及び受信系回路を経てケーブルを介しインタフェースユニットに至る信号経路が形成されるようＴＤＤスイッチを制御する送受信切替方法において、
無線周波数ユニットは、
インタフェースユニットからケーブルを介した送信信号の到来を検出し、それに応じてＴＤＤスイッチを送信系回路に接続する工程と、
上記ＴＤＤスイッチが送信系回路側に切り替わった後に当該送信信号が上記ＴＤＤスイッチに到達するよう、インタフェースユニットから到来した送信信号を、ＴＤＤスイッチへの到達前の段階で、弾性表面波フィルタに通過させることにより遅延させる工程と、
を有することを特徴とする送受信切替方法。
【請求項２】
請求項１記載の送受信切替方法であって、
送信系回路内に設けられインタフェースユニットから到来した送信信号をＴＤＤスイッチより前段で増幅する増幅器を、ＴＤＤスイッチが増幅系回路に接続されていないときには動作停止又は省電力動作させておく送受信切替方法において、
上記増幅器が定常状態での増幅動作を開始した後に上記送信信号が当該増幅器を通過するよう、上記遅延に係る遅延時間を設定したことを特徴とする送受信切替方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上り／下り無線回線を時分割多重化（ＴＤＤ：Time Division Duplex）した無線通信システムを構成する局にて実行される送受信切替方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基地局・加入者局間を無線によりＰ−ＭＰ（Point to MultiPoint）接続するＦＷＡ（Fixed Wireless Access）の一実現形態として、加入者局から基地局に向け信号を無線送信する上り無線回線と、基地局から加入者局に向け信号を無線送信する下り無線回線とを、ＴＤＤ方式により多重化し、基地局によるスケジュール管理の下に基地局・加入者間ではバースト信号により信号伝送を行う、という構成を採るものが、開発されている。
【０００３】
図１に、そのシステム構成の概要を示す。図中、１０は基地局、２０Ａ〜２０Ｃは加入者局であり、それぞれ無線周波数ユニット（ＲＦＵ）１１又は２１とインタフェースユニット（ＩＦＵ）１２又は２２とを同軸ケーブル１３又は２３等により有線接続した構成を有している。基地局１０のＲＦＵ１１は、良好な無線通信品質特に見通し範囲を確保するため、柱状構造物例えば電柱の頂部又はその近傍や、高層建築物の屋上等を利用して、高所に設けられている。基地局１０のＩＦＵ１２は、よりメンテナンスが容易な低所に設けられており、各種ネットワークへの接続のため通信事業者側の回線に接続されている。他方、加入者局２０Ａ〜２０ＣはＦＷＡの加入者宅に設置される局である。そのＲＦＵ２１は、基地局１０と良好に無線通信できるよう、加入者宅のバルコニーの手すりや屋根上等を利用して設けられており、ＩＦＵ２２は、加入者宅の居室内の装置、例えばパーソナルコンピュータやネットワークに接続できるよう、加入者宅の居室内に設けられている。
【０００４】
基地局１０と加入者局２０Ａ〜２０Ｃとの無線通信は、ＴＤＤ方式に従い多重化された上り／下り無線回線を利用したバースト信号の伝送により行う。バースト信号の伝送タイミングは、そのオン領域同士が重複しないよう即ち図２に示すように、基地局１０のＩＦＵ１２により制御されている。また、ＴＤＤ方式による多重化は、具体的には、送信系回路及び受信系回路をアンテナに対し選択的に接続するためのスイッチ（以下、「ＴＤＤスイッチ」又は「ＴＤＤ＿ＳＷ」と表記）を、基地局１０や加入者局２０Ａ〜２０Ｃの内部に設け、このＴＤＤスイッチを適宜切替制御することによって、実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＷＡ向けの装置に限らず、一般に、アンテナの接続先を受信系回路から送信系回路に切り替える制御の手法としては、アンテナに前置した送受信切替用のスイッチを、送信信号の発生に応じて送信系回路側に切り替える、という手法が採られる。例えば、送信信号の発生に応じてスイッチ切替制御信号を発生させ、このスイッチ切替制御信号を送信信号と重畳して又は別の導体によって送受信切替用のスイッチまで伝送し、そのスイッチをそのスイッチ切替制御信号に応じて送信系回路側に投入させる、という手法がある。スイッチ切替制御信号として、送信信号のキャリアと異なる周波数を有するサブキャリアを用い、それを送信信号に重畳させるという方法を採ることにより、スイッチ切替制御信号専用のケーブルを送信信号用のケーブルと別に設ける必要がなくなる。
【０００６】
しかしながら、この手法は、ＩＦＵ内に送信信号源がありＲＦＵ内に送受信切替用のスイッチたるＴＤＤスイッチがある図１のシステムでは、採用困難である。例えば、仮に、ＩＦＵにて送信信号発生に応じスイッチ切替制御信号を発生させ、このスイッチ切替制御信号を例えばサブキャリアによって同軸ケーブル経由で送信信号と共にＲＦＵまで伝送し、ＲＦＵでこのスイッチ切替制御信号を検出してＴＤＤスイッチを切り替える、という実施形態を採ったとする。その場合、一般に、送信信号がＲＦＵ内の送信系回路を通過するのに要する時間（以下「送信系所要時間」）に比べ、ＲＦＵにおけるスイッチ切替制御信号の検出からＴＤＤスイッチの切替までにかかる時間（以下「検出切替所要時間」）の方が長いため、送信信号の先頭部がＴＤＤスイッチに到達したときにはまだＴＤＤスイッチが送信系回路側に接続されていない。そのため、その先頭部が欠落した送信信号が無線送信されることになる。ＩＦＵにおける送信信号発生からスイッチ切替制御信号発生までに要する時間が問題になることもあろう。
【０００７】
このような原因による先頭部欠落を防止するには、原理上は、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過分だけ送信信号に先立って、ＩＦＵがスイッチ切替制御信号を送出するようにすればよい。しかし、ＲＦＵはアンテナ近傍に配置すべき装置であり一般に屋外に設けられるため、ＲＦＵにおける検出切替所要時間は気温等の要因でばらつく。そのため、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過分をＩＦＵで正確に予測することができず、従ってこの原理による先頭部欠落防止は実現困難である。また、ＲＦＵとＩＦＵとを接続するケーブル上にサブキャリア周波数帯域の雑音が侵入するとスイッチ切替が働かなくなる。更に、ＩＦＵとＲＦＵとを接続するケーブルの長さは、ある場合には数ｍだが他の場合には数百ｍというように、基地局の敷設先構造物の構造・寸法或いは加入者宅構造・居室内装置配置等によって変わるため、スイッチ切替制御信号を検出する回路としてＩＦＵへの送信信号入力レベルにより検出切替所要時間が変わるような回路構成を採った場合は、当該ケーブル長のばらつきの影響を受けることになる。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過による送信信号先頭部欠落を防ぐこと、特にＩＦＵからＲＦＵへのスイッチ切替制御信号伝送なしにそれを実現することを、目的の一つとしている。本発明は、このような目的の達成を通じ、例えば２６ＧＨｚ帯のキャリアを用いたＴＤＤ方式のＦＷＡにおける送信バースト信号先頭部欠落を抑え、それによって無線区間における実効的伝送レートを向上させることに寄与するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明は、（１）その内部の送信系回路及び受信系回路をアンテナに切替接続するためのＴＤＤスイッチを有する無線周波数ユニットと、ケーブルにより無線周波数ユニットに接続されかつ送信情報に従い変調された送信信号を出力する送信信号源を含むインタフェースユニットと、を備え、上り／下り無線回線を時分割多重化したＦＷＡ方式の無線通信システムを構成する局の無線周波数ユニットにて、実行され、（２）インタフェースユニットからケーブルを介して送信信号が供給されているときには、その送信信号が送信系回路及びＴＤＤスイッチを介してアンテナに供給されるようＴＤＤスイッチを制御し、それ以外のときには、アンテナからＴＤＤスイッチ及び受信系回路を経てケーブルを介しインタフェースユニットに至る信号経路が形成されるようＴＤＤスイッチを制御する送受信切替方法において、（３）無線周波数ユニットは、インタフェースユニットからケーブルを介した送信信号の到来を検出し、それに応じてＴＤＤスイッチを送信系回路に接続する工程と、上記ＴＤＤスイッチが送信系回路側に切り替わった後に当該送信信号が上記ＴＤＤスイッチに到達するよう、インタフェースユニットから到来した送信信号を、ＴＤＤスイッチへの到達前の段階で、弾性表面波フィルタに通過させることにより遅延させる工程と、を有することを特徴とする。より好ましくは、（４）送信系回路内に設けられインタフェースユニットから到来した送信信号をＴＤＤスイッチより前段で増幅する増幅器を、ＴＤＤスイッチが増幅系回路に接続されていないときには動作停止又は省電力動作させておく送受信切替方法において、（５）少なくとも、上記増幅器が定常状態での増幅動作を開始した後に上記送信信号が当該増幅器を通過するよう、上記遅延に係る遅延時間を設定する。
【００１０】
このように、本発明においては、送信信号の到来をＩＦＵにて検出し、それに応じてＴＤＤスイッチを送信系回路に接続する構成としている。そのため、ＩＦＵからＲＦＵにスイッチ切替制御信号を伝送する必要がない。また、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過分については、ＴＤＤスイッチへの到達前に送信信号を遅延させることにより補償しているため、その先頭部が欠落した送信信号が無線送信されることを、防止できる。そのために必要な遅延素子は、例えばＳＡＷフィルタにより実現できる。ＳＡＷフィルタは、電気機械変換、弾性波伝搬及び機械電気変換を伴うフィルタであるため、その遅延時間を本発明の目的に見合う程度に設計しやすい。また、温度等の環境的・天候的要因に対して安定であるため、その遅延時間の安定性・再現性の面で優れている。更に、本発明の好適な実施形態においては、送信系回路内の増幅器が動作停止又は省電力動作状態から定常状態に移行するのに要する時間、例えばそのバイアス回路が立ち上がる時間を見込んで、遅延時間を設定している。そのようにした場合、増幅器として（そのバイアス回路が）比較的低速で応答するものを用いることが可能になる。なお、送信系回路内の増幅器を非送信時に動作停止又は省電力動作させておくことは、送信系・受信系間のアイソレーションを確保・向上する上で有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。なお、本発明は図１に示したシステムの加入者局に適用することができるため、以下の説明では当該加入者局への適用例を示すが、本発明は同システムの基地局にも適用できる。また、ＴＤＤ方式による無線回線の多重化ひいてはＴＤＤスイッチによる切替を必要とするシステムであれば、そのシステムを構成する各局に本発明を適用する余地があろう。
【００１２】
図３に、本発明の一実施形態に係る加入者局２０の構成を示す。加入者局２０は、ＲＦＵである屋外装置２１とＩＦＵである屋内装置２２とを同軸ケーブル２３により有線接続し、また基地局１０との無線通信のためのアンテナ２４を屋外装置２１で送受信共用・切替使用する構成を有している。屋内装置２２内のバーストモデム２２０は、屋外装置２１がアンテナ２４により受信し同軸ケーブル２３を介し屋内装置２２に供給した受信バースト信号を復調して、図示しない居室内装置例えばパーソナルコンピュータに復調結果を出力する復調機能と、居室内装置から供給される情報をアンテナ２４から無線送信させるため、その情報に従い変調された送信バースト信号を生成して同軸ケーブル２３を介し屋外装置２１に供給する変調機能とを、有している。
【００１３】
屋外装置２１は、大きく分けて、送信系回路、受信系回路、制御系回路等を有している。それらのうち、送信系回路は、同軸ケーブル２３を介して屋内装置２２から送信バースト信号を入力しアンテナ２４に供給する系統である。具体的には、送信系回路は、同軸ケーブル２３との接続用コネクタ（図示せず）から、バースト信号検出回路２１１、送受分岐回路２１２、ＳＡＷフィルタ２１３、周波数変換器２１０ｂ及び送信用高周波電力増幅器２１０ｃを経て、アンテナ２４に接続されているＴＤＤスイッチ２１０ｄに至る系統である。周波数変換器２１０ｂは局部発振器２１０ａから供給される局部発振信号により送信バースト信号をアップコンバートし、送信用高周波電力増幅器２１０ｃは周波数変換器２１０ｂから出力される無線周波数の送信バースト信号を電力増幅する。また、図中、２１０ｇは増幅器２１０ｃのバイアス回路である。このバイアス回路２１０ｇが動作していない状態では、増幅器２１０ｃは増幅動作を停止しその電力消費が低落した状態となり、ＴＤＤスイッチ２１０ｄからみたインピーダンスが実質的に無限大といいうる程度に大きくなり、アイソレーションが得られる。
【００１４】
また、受信系回路は、アンテナ２４により無線受信されたバースト信号即ち受信バースト信号を同軸ケーブル２３を介して屋内装置２２に供給する系統である。具体的には、受信系回路は、ＴＤＤスイッチ２１０ｄから、受信バースト信号を増幅する受信用低雑音増幅器２１０ｅ、局部発振器２１０ａからの局部発振信号により増幅器２１０ｅからの受信バースト信号をダウンコンバートする周波数変換器２１０ｆ、送受分岐回路２１２及びバースト信号検出回路２１１を経て、同軸ケーブル２３との接続用コネクタに至る系統である。受信系回路のうちＴＤＤスイッチ２１０ｄから増幅器２１０ｅを経て電力増幅器２１０ｆに至る部分と、送信系回路のうち周波数変換器２１０ａから増幅器２１０ｃを経てＴＤＤスイッチ２１０ｄに至る部分は、ＴＤＤスイッチ２１０ｄや局部発振器２１０ａ等と共に高周波回路２１０を構成している。また、送受分岐回路２１２は、屋内装置２２側から供給される送信バースト信号を高周波回路２１０側に供給する一方高周波回路２１０側から供給される受信バースト信号を屋内装置２２側に供給する回路であるから、送信系回路と受信系回路は同軸ケーブル２３接続用コネクタから送受分岐回路２１２までの部分では重なり合っている。なお、図中の破線は詳細な図示を省略する趣旨である。
【００１５】
制御系回路は、バースト信号検出回路２１１から検出判定回路２１４及びＴＤＤ制御回路２１５を経てＴＤＤスイッチ２１０ｄ及びバイアス回路２１０ｇに至る回路系統である。図４に、その動作を示す。まず、バースト信号検出回路２１１は、屋内装置２２から同軸ケーブル２３を介して送信バースト信号（図中の「到来バースト信号」）が到来したとき、それに応じて任意の時定数又は速度で立ち上がる信号を、出力する。即座に立ち上がらないのは、検波の耐雑音性能を維持するためである。検出判定回路２１４は、バースト信号検出回路２１１の出力信号が所定のしきい値を上回った時点で、バースト送信ＯＮ信号を出力する。バースト送信ＯＮ信号に応じ、ＴＤＤ制御回路２１５はＴＤＤ＿ＳＷ切替制御信号をオンする。なお、バースト送信ＯＮ信号の発生からＴＤＤ＿ＳＷ切替制御信号のターンオンまでの間に、ＴＤＤ制御回路２１５内部又はその前段における処理遅延がある。ＴＤＤ＿ＳＷ切替制御信号がオンすると、これに応じＴＤＤスイッチ２１０ｄが送信系側即ち増幅器２１０ｃ側に投入され、またバイアス回路２１０ｇから増幅器２１０ｃへの電源電圧Ｖｄｄの供給が開始される。なお、図示しないが、バースト信号検出回路２１１の出力が所定のしきい値を下回るとバースト送信ＯＮ信号が立ち下がりＴＤＤ＿ＳＷ切替制御信号がオフしそれに伴いＴＤＤスイッチ２１０ｄは受信系即ち増幅器２１０ｅ側に投入され、また電源電圧Ｖｄｄの供給は停止される。従って、本実施形態では、送信中はＴＤＤスイッチ２１０ｄが送信系側に入り、受信中を含め非送信時には受信系側に入る。
【００１６】
本実施形態では、送信系回路中、高周波回路２１０の前段に、ＳＡＷフィルタ２１３を設けている。ＳＡＷフィルタ２１３は、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過分を補償するためのフィルタであり、原理上は、送受分岐回路２１２より後段でＴＤＤスイッチ２１０ｄよりも前段であればどの位置にも設けうるが、アップコンバート前の方が使用周波数帯域が低くて実現容易であるため、本実施形態では図示の位置に設けている。ここに、送信系所要時間をバースト信号検出回路２１１中の信号検出部位からＴＤＤスイッチ２１０ｄまでを送信バースト信号が伝達するのに要する時間とし、検出切替所要時間をバースト信号検出回路２１１からの信号出力の立ち上がり開始からＴＤＤスイッチ２１０ｄの実際の切り替わり完了までに要する時間とすると、２６ＧＨｚキャリアＦＷＡ向け加入者局の場合、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過分は通常は約１μｓｅｃとなる。そのため、バイアス回路２１０ｇとして高速応答型のものを用いた場合（即ち図４中の「ＰＡバイアス回路出力」の立ち上がりが非常に急峻で勾配＝無限大と見なせる場合）、ＳＡＷフィルタ２１３の遅延時間を約１μｓｅｃとすることにより、送信系所要時間に対する検出切替所要時間の超過分を補償することができる。
【００１７】
なお、ＳＡＷフィルタ２１３に代えて他種のフィルタ又は遅延線を用いることも原理上は可能であるが、屋外装置２１の設置環境、特に温度変化を考慮すると、温度変化に対する遅延時間変化が少ないフィルタであるＳＡＷフィルタ２１３を用いるのが望ましい。また、ＳＡＷデバイスは、遅延線等に使用されるものを除けば、通常は遅延時間の短縮のための様々な技術をこらして設計・製造される。約１μｓｅｃという遅延時間はＳＡＷデバイスの遅延時間としては長めの時間、即ち遅延時間短縮技術を駆使せずとも実現できる遅延時間であるため、本実施形態におけるＳＡＷフィルタ２１３は、通常の不要波阻止用ＳＡＷフィルタに比べれば容易に実現できる。無論、送信バースト信号の特性を劣化させることなく伝送させるという観点からすれば、ＳＡＷフィルタ２１３に、送信バースト信号を通過させ不要輻射成分を好適に阻止する帯域通過特性を持たせることも可能である。但し、この場合、その通過位相特性も平坦なものを用いるのが、望ましい。また、バイアス回路２１０ｇとして低速応答型のものを使用する場合（即ち図４中の「ＰＡバイアス回路出力」の立ち上がりが緩慢で勾配＝無限大とは見なせない場合）、この立ち上がりに要する時間を見込んで、ＳＡＷフィルタ２１３による遅延時間を長めに設定する。即ち、増幅器２１０ｃが通常の増幅動作状態に移行した後に送信バースト信号が増幅器２１０ｃに入力されるようにする。これによって、バイアス回路２１０ｇが比較的低速で応答するものを用いつつも、本発明の特徴的効果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用できるシステムの例を示す図である。
【図２】  バースト波を概念的に示した図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係る装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  本実施形態の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０  基地局、１１  ＲＦＵ、１２  ＩＦＵ、１３，２３  同軸ケーブル、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  加入者局、２１  屋外装置（加入者局ＲＦＵ）、２２  屋内装置（加入者局ＩＦＵ）、２１０  高周波回路、２１０ｃ  増幅器、２１０ｄ  ＴＤＤ＿ＳＷ（ＴＤＤスイッチ）、２１０ｇ  バイアス回路、２１１バースト信号検出回路、２１３  ＳＡＷフィルタ、２１４  検出判定回路、２１５  ＴＤＤ制御回路、２４  アンテナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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