JP2002198844A - 無線装置及びそれを用いた移動通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波形生成部が故障等の異常が発生しても無線
信号に瞬断や位相のずれが生じないようにする。 【解決手段】 無線信号を変調又は復調する際に用いる
局部発振信号を生成する複数の生成部２３ａ，２３ｂ
と、各生成部２３ａ，２３ｂでそれぞれ生成された局部
発振信号を相互にベクトル合成する合成部４と、合成部
４でベクトル合成された局部発振信号を用いて入力信号
を周波数変換することにより無線信号を変調又は復調す
る変換部７１〜７ｎとを備え、複数の生成部２３ａ，２
３ｂの少なくとも一つに異常が発生したときに、他の生
成部で生成された局部発振信号に基づいて無線信号の変
調又は復調を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線装置及びそれ
を用いた移動通信システムに関し、特に、携帯電話機や
無線基地局などに搭載された無線装置及びそれを用いた
移動通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無線装置は、たとえば特許第２６
６９３５５号、特許第２７７１４４０号、特許第２８７
４１１２号に記載されているように、実際に無線信号の
送受信のために使用する局発信号を生成する波形生成部
が故障などにより作動させることができないときでも、
他の無線装置に対して送信する無線信号が瞬断しないよ
うにしている。

【０００３】具体的には、特許第２６６９３５５号の技
術では、予備伝送路を通った信号と現用伝送路を通った
信号とでＳＴＭフレーム位相、ＡＵポインタ値の両者を
同一になるように制御して無線送受信信号が無瞬断とな
るようにしている。

【０００４】また、特許第２７７１４４０号の技術で
は、２つの異なる伝送路を経た受信信号の遅延量の違い
から生ずる位相差の検出を、送信側から送出したマーカ
を対向局で折返すことにより伝送路の絶対遅延時間を測
定し、同時にフレーム同期信号によりフレーム位相差を
測定してこの両者から補正遅延差を求めて無瞬断切替を
行っている。

【０００５】さらに、特許第２８７４１１２号の技術で
は、現用伝送路及び予備伝送路の双方において、ビット
誤りをチェックし、現用伝送路においてビット誤りを検
出したときに、予備伝送路に無瞬断で切り替えている。

【０００６】上記のように、無線信号が瞬断しないよう
にするためには、予備用の波形生成部を備え、常時使用
している波形生成部が故障等によって作動させることが
できなくなると、すぐに使用している波形生成部を予備
用の波形生成部側に切り替えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、波形生成部が故障したり、無線信号を変調や復調す
る際に使用する局発信号が消失等したことを検知する
と、すぐに、使用している無線送受信部を切り替えてい
るものの、その切り替え時に、実際、図８（ａ）に示す
ように瞬断が生じる場合がある。

【０００８】また、常時使用している波形生成部と予備
用の波形生成部とでは各々独立した絶対位相を有するＶ
ＣＯ（voltage controlled oscillator）やＰＬＬ（pha
se-locked loop）回路を有していることが必要になり、
各ＶＣＯ等の同期をとることは困難であるので、瞬断に
より図８（ｂ）に示すように無線信号の位相がずれる場
合があり、これらを改善することが要求されている。

【０００９】そこで、本発明は、波形生成部が故障等し
ても無線信号に瞬断や位相のずれが生じないようにする
ことを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の無線装置は、無線信号を変調又は復調する
際に用いる局部発振信号を生成する複数の生成部と、前
記各生成部でそれぞれ生成された局部発振信号を相互に
ベクトル合成する合成部と、前記合成部でベクトル合成
された局部発振信号を用いて入力信号を周波数変換する
ことにより無線信号を変調又は復調する変換部とを備
え、前記複数の生成部の少なくとも一つに異常が発生し
たときに、他の生成部で生成された局部発振信号に基づ
いて前記無線信号の変調又は復調を行うことを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明は、無線回線を通じて移動通
信機と基地局とが接続される移動通信システムにおい
て、無線信号を変調又は復調する際に用いる局部発振信
号を生成する複数の生成部と、前記各生成部でそれぞれ
生成された局部発振信号を相互にベクトル合成する合成
部と、前記合成部でベクトル合成された局部発振信号を
用いて入力信号を周波数変換することにより無線信号を
変調又は復調する変換部とを備え、前記複数の生成部の
少なくとも一つに異常が発生したときに、他の生成部で
生成された局部発振信号に基づいて前記無線信号の変調
又は復調を行うことを特徴とする移動通信システム。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明の実施形態の無線装置の模
式的な構成を示すブロック図である。図１には、無線信
号である局部発生信号（以下、「局発信号」と称す
る。）の周波数を安定して生成するための高安定なクロ
ックを生成する基準クロック源１と、基準クロック源１
で生成されたクロックを基準として局発信号を生成する
データ生成部２と、データ生成部２によって生成された
局発信号の波形を整合等するたとえば２つの波形生成部
３１，３２と、波形生成部３１，３２によって波形が整
合された局発信号をベクトル合成する合成部４と、合成
部４によってベクトル合成された局発信号を分配する分
配部５とを示している。

【００１４】また、図１には、変調又は復調すべき局発
信号を出力する入力信号源６１〜６ｎと、入力端子７１
ｂ〜７ｎｂから入力した入力信号源６１〜６ｎからの局
発信号を入力端子７１ａ〜７ｎａから入力した分配部５
からの局発信号に基づいて周波数変換して出力端子７１
ｃ〜７ｎｃから出力する周波数混合素子ミキサを有する
無線送信機や無線受信機などの周波数変換部７１〜７ｎ
と、周波数変換部７１〜７ｎからの信号を終端する信号
終端部８１〜８ｎとを示している。

【００１５】なお、分配部５と入力端子７１ａ〜７ｎａ
とを接続する各配線は、物理長及び局発信号の到達位相
が等しくなるようにしている。また、周波数変換部７１
〜７ｎには各端子に接続された無線増幅器や、周波数変
換の際に発生する不要な信号を除去するフィルタ素子等
（図示せず）が備えられている。

【００１６】また、入力信号源６１〜入力信号源６ｎ
は、局発信号を変調するための無線変調信号生成集積回
路及び局発信号を復調するためのアンテナ等のデバイス
を備えており、信号終端部８１〜８ｎは、局発信号を音
声等が収容されたベースバンド局発信号に変換する復調
器及び局発信号を放射するアンテナを備えている。ちな
みに、信号終端部８１〜８ｎによって復調された信号
は、図示しない高速ＣＰＵやＤＳＰ等の各入力ブランチ
間の情報や信号遅延情報を処理する演算部によって種々
の演算がされている。

【００１７】ここで、入力信号源６１〜６ｎ等を、それ
ぞれｎ個図示しているのは、複数のユーザや限定された
方向のみへの利得を有するアンテナ等の系統が複数個設
置されている場合を考慮したためである。

【００１８】なお、データ生成部２に故障等の異常が生
じる場合も考慮して、データ生成部２についても図１に
破線で示すように波形生成部３１用と波形生成部３２用
とでそれぞれ設けるようにしてもよい（生成部２３ａ，
２３ｂ）。この場合には、各生成部２３ａ，２３ｂ内の
配線の物理長に差がなくなるようにしており、また、各
生成部２３ａ，２３ｂは同じ性能を有し、その信号出力
タイミングが同じになるようにしている。

【００１９】つづいて、図１に示す各部の詳細について
説明する。基準クロック源１は、無線周波数を安定すべ
く高安定の発振器が使用されており、携帯電話システム
等における無線装置間の同期を取るため伝送路に重畳さ
れている高安定クロック成分を抽出（クロック再生）し
基準クロックとしている。

【００２０】データ生成部２は、基準クロック源１で生
成された高安定のクロックを伝送路から抽出し、そのク
ロックの周期に基づいて各々同期した２系統分のアナロ
グ波形を生成するためのデジタル離散データを生成す
る。このデータは、最小で２ビットで表現された振幅情
報をクロックタイミングに同期したタイミングで生成す
ることで得ることができるため、簡素なＣＰＵやＤＳＰ
等の信号処理部を用いても生成することができる。振幅
情報は波形生成部３１，３２の発生する高調波ノイズを
抑圧するためにビット数が多く且つ局発信号より高周波
（オーバーサンプリング）としている。

【００２１】波形生成部３１，３２はデータ生成部２か
ら送出された局発信号に基づいて、図４に示したような
位相と極性と振幅とが一致したアナログ波形を各々生成
する。こうして、波形生成部３１，３２の出力する局発
信号の信頼性を保持している。また、データ生成部２で
合成されてから出力される局発信号は、最終的にシステ
ムを構成する全ての無線ユニットに供給されるため、波
形生成部３１，３２本体を複数個有し、切り替え或いは
多重し冗長性をもたせて運用することが重要である。

【００２２】合成部４は、波形生成部３１，３２で生成
された波形を、振幅・位相合成（ベクトル合成）する。
波形生成部３１，３２で波形の生成の際の位相タイミン
グと極性とが一致していることから波形合成はその振幅
が理想的には２倍になるように合成される。合成部４は
同相で局発信号の合成を行なうことができるウィルキン
ソン型や、位相シフト型（９０度カプラ等）を用いるこ
とができる。なお、位相シフト型の合成器を用いる場合
には、波形生成時の位相タイミングをあらかじめ９０度
シフトしておく必要がある。

【００２３】また、図２に示すように、合成部４が出力
する局発信号の振幅を一定値に制限し分配部５に出力す
るという振幅制限を行なうリミッタ９を追加してもよ
い。なお、図２において図１と同様の部分には同一符号
を付している。

【００２４】分配部５は、供給された局発信号を必要な
無線系統数に応じた分配数で信号を分配する。ここで分
配部５には、ウィルキンソン型の分配器を用いた。分配
部５の出力は、分配された局発信号が同位相で且つ通常
は等振幅で分配される。

【００２５】図３は、図１，図２の波形生成部３１，３
２の内部構成を示すブロック図である。図３には、入力
されたディジタル信号である局発信号を波形生成データ
に基づいてアナログ波形（方形波）に変換するＤ／Ａコ
ンバータ３ａと、Ｄ／Ａコンバータ３ａから出力された
離散的な成分や高調波を除去するための低域ろ波を行な
い局発信号を平滑化するオペアンプ等を有するＬＰＦ３
ｂとを備えている。なお、Ｄ／Ａコンバータ３ａから出
力される信号の特性に応じてＢＰＦ帯域ろ波器，ＨＰＦ
高域ろ波器を使用しても良い。

【００２６】図４は、図３のＤ／Ａコンバータ３ａの出
力信号及びＬＰＦ３ｂの出力信号の波形図である。図４
において、波形３ｃはＤ／Ａコンバータ３ａの出力信号
波形を示し、波形３ｄはＬＰＦ３ｂの出力信号波形を示
している。

【００２７】図５，図６は、それぞれ図１，図２の合成
部４の入出力信号のベクトル図ある。図５，図６におい
て、３ｅ，３ｅ’は波形生成部３１から合成部４への入
力信号、３ｆ，３ｆ’は波形生成部３２から合成部４へ
の入力信号、３ｇ，３ｇ’は合成部４の出力信号、３ｉ
はリミッタ９によって制限される振幅の上限のラインを
示しており、３ｈは入力信号３ｅ，３ｆの位相誤差を示
している。

【００２８】ここで位相誤差３ｈは、波形生成部３１，
３２の各出力信号は、理論的には位相，振幅とも一致し
たベクトルになるので生じないとも考えられるが、事実
的にはクロックのジッタや、データ生成部２と波形生成
部３１，３２との間で生じる物理遅延や、そもそも物理
的に異なる各々の伝送経路による処理遅延や、Ｄ／Ａコ
ンバータ３ａの処理遅延などにより生じている。なお、
図５，図６に示す各信号は、時間をパラメータとして図
面のたとえば時計回りの方向へ移動している。

【００２９】ここで、たとえば波形生成部３１が故障し
た場合には、合成部４には波形生成部３２からの出力信
号にしか入力されないことになる。すなわち、図５に示
している入力信号３ｅが消失する。このとき出力信号３
ｇは入力信号３ｆに収束するが、消失はしない。

【００３０】なお、故障等の発生前の出力信号３ｇと故
障等の発生後の出力信号３ｇとの位相差は、故障等が発
生する前の波形生成部３１，３２の出力信号は同期をと
っているため、局発信号の有する無線周期（Ｉ／Ｑ平面
上では２π）に対して、充分小さく無視できると考えら
れる。

【００３１】また、図５において、３ｅ１，３ｇ１，３
ｆ１はそれぞれ入力信号３ｅ，３ｆ及び出力信号３ｇの
各矢の先が、上記クロックのジッタなどにより変動する
変動範囲を示しており、図６において、３ｅ２，３ｇ
２，３ｆ２はそれぞれ入力信号３ｅ，３ｆ及び出力信号
３ｇ’の各矢の先が、上記クロックのジッタなどにより
変動する変動範囲を示している。

【００３２】さらに、変動範囲３ｅ１，３ｇ１，３ｆ１
は、リミッタ９がないので各信号が４方向に変動するの
に対して、変動範囲３ｅ２，３ｇ２，３ｆ２は、リミッ
タ９によって各信号のベクトル方向に平行な方向の変動
がないようにしている。すなわち、これは変動範囲３ｅ
２，３ｇ２，３ｆ２の方が、変動範囲３ｅ１，３ｇ１，
３ｆ１よりもそれぞれ小さく、各信号が種々の要因でば
らつく程度が少ないことを意味している。

【００３３】ちなみに、図５の出力信号３ｇと入力信号
３ｆとは、振幅が倍程度異なるので、これを補完するた
めに、各波形生成部３１，３２と合成部４との間に波形
生成部３１，３２からきちんと信号が出力されているか
どうかを検知するセンサをそれぞれ設けて、各センサの
出力をデータ生成部２へフィードバックし、データ生成
部２でフィードバックされた信号に基づいて波形生成部
３１，３２のいずれかが故障したことを検出した場合に
は、出力信号の振幅をアンプなどにより倍程度増幅する
ようにしてもよい。

【００３４】図７は、図１に示す無線装置の局発信号の
変調又は復調結果を示すベクトル図である。図１に示す
無線装置は、波形生成部３１，３２という２つの波形生
成部を有しているので、上記のように、たとえば波形生
成部３１が故障等した場合には、出力信号３ｇは入力信
号３ｆに収束するが消失はしないので、図７に示すよう
に、局発信号が瞬断することなく、また位相も連続する
ようにしている。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、複数
の生成部を備えているため、それらの内たとえば１つに
故障等の異常が発生しても、無線信号に瞬断や位相のず
れが生じないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の無線装置の模式的な構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の無線装置にリミッタを備えた図である。

【図３】図１，図２の波形生成部の内部構成を示すブロ
ック図である。

【図４】図３のＤ／Ａコンバータの出力信号及びＬＰＦ
の出力信号の波形図である。

【図５】図１の合成部の入出力信号のベクトル図であ
る。

【図６】図２の合成部の入出力信号のベクトル図であ
る。

【図７】図１に示す無線装置の局発信号の変調又は復調
結果を示すベクトル図である。

【図８】従来技術の局発信号の瞬断及び位相不連続点を
示す図である。

【符号の説明】

１ 基準クロック源 ２ データ生成部 ４ 合成部 ５ 分配部 ２３ａ，２３ｂ 生成部 ３１，３２ 波形生成部 ６１〜６ｎ 入力信号源 ７１ａ〜７ｎａ，７１〜７ｎｂ 入力端子 ７１ｃ〜７ｎｃ 出力端子 ７１〜７ｎ 周波数変換部 ８１〜８ｎ 信号終端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J106 BB02 CC15 CC16 CC19 KK34 5K011 DA03 DA06 JA01 KA11 5K020 AA08 DD29 EE02 EE03 EE16 KK01 5K021 AA08 CC02 CC04 DD07 FF03 5K067 AA26 BB04 DD25 DD30 EE02 EE10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線信号を変調又は復調する際に用いる
   局部発振信号を生成する複数の生成部と、前記各生成部
   でそれぞれ生成された局部発振信号を相互にベクトル合
   成する合成部と、前記合成部でベクトル合成された局部
   発振信号を用いて入力信号を周波数変換することにより
   無線信号を変調又は復調する変換部とを備え、 前記複数の生成部の少なくとも一つに異常が発生したと
   きに、他の生成部で生成された局部発振信号に基づいて
   前記無線信号の変調又は復調を行うことを特徴とする無
   線装置。
2. 【請求項２】 前記変換部は複数設けられており、各変
   換部に対して前記合成部でベクトル合成された局部発振
   信号を分配する分配部を備えることを特徴とする請求項
   １記載の無線装置。
3. 【請求項３】 前記合成部でベクトル合成された局部発
   振信号の振幅の上限を設定するリミッタを備えることを
   特徴とする請求項１又は２記載の無線装置。
4. 【請求項４】 前記各生成部でそれぞれ生成された局部
   発振信号に含まれる離散的成分や高周波を除去する手段
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１
   項記載の無線装置。
5. 【請求項５】 前記各生成部から局部発振信号が出力さ
   れているかどうかを検知するセンサを備えることを特徴
   とする請求項１又は２記載の無線装置。
6. 【請求項６】 無線回線を通じて移動通信機と基地局と
   が接続される移動通信システムにおいて、 無線信号を変調又は復調する際に用いる局部発振信号を
   生成する複数の生成部と、前記各生成部でそれぞれ生成
   された局部発振信号を相互にベクトル合成する合成部
   と、前記合成部でベクトル合成された局部発振信号を用
   いて入力信号を周波数変換することにより無線信号を変
   調又は復調する変換部とを備え、 前記複数の生成部の少なくとも一つに異常が発生したと
   きに、他の生成部で生成された局部発振信号に基づいて
   前記無線信号の変調又は復調を行うことを特徴とする移
   動通信システム。