JP2003244018A - 送受信切替方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送受信切替動作に伴う送信バースト信号先頭
部欠落を防ぐ。 【解決手段】 屋内装置２２から送信バースト信号が到
来したことをバースト信号検出回路２１１及び検出判定
回路２１４にて検出し、ＴＤＤ制御回路２１５が高周波
回路２１０内のＴＤＤ＿ＳＷ２１０ｄを送信側に切り替
える。送信バースト信号は、送信系を伝搬しＴＤＤ＿Ｓ
Ｗ２１０ｄを介してアンテナ２４に至る。送信系に設け
たＳＡＷフィルタ２１３により送信バースト信号を遅延
させることにより、送信バースト信号の先頭部が欠落す
ることを防ぐ。送信系に設けた増幅器２１０ｃのバイア
ス回路２１０ｇが立ち上がった後に送信バースト信号が
増幅器２１０ｃに入りＴＤＤ＿ＳＷ２１０ｄに到達する
よう、ＳＡＷフィルタ２１３の遅延時間を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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−Ｍ
Ｐ（Point to MultiPoint）接続するＦＷＡ（Fixed Wir
eless 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２
１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ＩＦＵ
１２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ＲＦＵ２
１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ＩＦ
Ｕ１２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Ｆ
ＷＡ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ＲＦＵと、ケーブル例えば同軸ケーブルによ
りＲＦＵに接続されかつ送信信号源を含むＩＦＵとを、
備え、上り／下り無線回線を時分割多重化した無線通信
システムを構成する局にて、実行され、（２）ＩＦＵか
らケーブルを介して送信信号例えば送信バースト信号が
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Ｔ
ＤＤ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ＩＦＵ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）ＩＦＵか
らの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一方、少なくとも上記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、ＩＦＵ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遅
延させ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ＩＦＵから到来した送信信号をＴ
ＤＤ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ＳＡ
Ｗ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２１０
ｃ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２１
０ｄ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２
１２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Ｔ
ＤＤスイッチ２１０ｄに至る部分は、ＴＤＤスイッチ２
１０ｄ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２
３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２１
１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２１
０ｇ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２１
０ｄ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２
１０ｄ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２１０
ｇ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２１０
ｇ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２
１０ｃ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、１３，２
３ 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、２１
０ｃ 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永嶺 真治 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内 (72)発明者 白水 哲也 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 本間 文洋 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K011 BA10 DA02 DA21 DA27 DA28 EA05 GA04 JA01 KA13 5K028 AA15 BB04 CC02 CC05 DD04 KK33 SS02 SS12 5K060 BB07 CC04 CC12 DD04 HH06 HH09 HH11 JJ21 JJ23 LL26 5K067 AA23 BB02 CC04 EE10 EE12 KK01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   した無線通信システムを構成する局にて、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、 インタフェースユニットからの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一
   方、少なくとも上記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遅延させるこ
   とを特徴とする送受信切替方法。
2. 【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、 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したことを特徴とする送受
   信切替方法。