JP2014176018A

JP2014176018A - 帯域制御装置、及び帯域制御方法

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Publication number: JP2014176018A
Application number: JP2013049395A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kaneda; 泰明金田; Tsutomu Iwahata; 剣岩畑; Toshisuke Masatoki; 俊輔正時; Yoshihiko Kainuma; 義彦海沼; Takeshi Homan; 剛寶満
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Nippon Telegraph and Telephone West Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Nippon Telegraph and Telephone West Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-09-22
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: JP6106869B2

Abstract

【課題】無線通信を行う無線通信装置間で伝送する信号を有線通信装置が利用している伝送線で伝送する際に、有線通信装置が受ける影響を低減する。
【解決手段】有線通信装置が有線信号の伝送に使用している伝送線であって無線通信装置とアンテナ装置との間の無線周波数信号の伝送に使用されている伝送線に接続されている帯域制御装置は、伝送線で伝送される信号に含まれる第１の信号であって有線信号に割り当てられている周波数帯域の第１の信号を増幅して出力する増幅部と、伝送線で伝送される信号のうち第１の信号以外の信号と、増幅部が出力する信号とを合成し、合成により得られた信号を有線通信装置に向けて出力する信号合成部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯域制御装置、及び帯域制御方法に関する。

無線通信を用いてデータの送受信を行う無線ＬＡＮ（Local Area Network）が普及し、一般家庭でも利用されるようになっている。無線ＬＡＮのアクセスポイントが設置されている居室と異なる居室でステーション（例えば、ノート型コンピュータやスマートフォン）を利用する場合には、無線通信の距離が長くなり壁越しで無線通信を行うため、ステーションが十分な受信電力を得られないことがある。このような場合には、通信速度の低下や無線通信の切断が生じることがあり、無線ＬＡＮの利便性を損なうことになってしまう。

そこで、住居等に既に設けられている電力線やテレビの同軸線などを用いて居室間における無線ＬＡＮ信号の伝送を行い、各居室に設けられたアンテナを介して、ステーションとアクセスポイントとの無線通信の品質を向上させる技術が検討されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。この技術を用いることにより、宅内における無線ＬＡＮの通信環境を改善することができる。

特開２００７−３１８２７８号公報特開２００４−１８６９２０号公報

しかしながら、テレビ信号を伝送する同軸線を用いて無線ＬＡＮ信号を居室間で伝送する場合、無線ＬＡＮ信号の信号レベルによってはテレビ信号の受信に影響を及ぼし、テレビ信号の復調や復号が正しく行えないことがある、という問題がある。すなわち、無線ＬＡＮ等の無線通信装置間で伝送する信号を、テレビ等の有線通信装置が利用している伝送線（同軸線など）で伝送する際に、有線通信装置が正しく受信できなくなることがある、という問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、無線通信を行う無線通信装置間で伝送する信号を有線通信装置が利用している伝送線で伝送する際に、有線通信装置が受ける影響を低減することができる帯域制御装置、及び帯域制御方法を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、有線通信装置が有線信号の伝送に使用している伝送線であって無線通信装置とアンテナ装置との間の無線周波数信号の伝送に使用されている伝送線に接続されている帯域制御装置において、前記伝送線で伝送される信号に含まれる第１の信号であって前記有線信号に割り当てられている周波数帯域の第１の信号を増幅して出力する増幅部と、前記伝送線で伝送される信号のうち前記第１の信号以外の信号と、前記増幅部が出力する信号とを合成し、合成により得られた信号を前記有線通信装置に向けて出力する信号合成部とを備えることを特徴とする帯域制御装置である。

また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第１の信号の信号レベルと、前記無線周波数信号の信号レベルとを検出するレベル検出部を更に備え、前記増幅部は、前記第１の信号の信号レベルに対する前記無線周波数信号の信号レベルの比に基づいて、前記第１の信号に対する増幅率を変化させることを特徴とする。

また、本発明は、有線通信装置が有線信号の伝送に使用している伝送線であって無線通信装置とアンテナ装置との間の無線周波数信号の伝送に使用されている伝送線に接続されている帯域制御装置における帯域制御方法であって、前記伝送線で伝送される信号に含まれる第１の信号であって前記有線信号に割り当てられている周波数帯域の第１の信号を増幅する増幅ステップと、前記伝送線で伝送される信号のうち前記第１の信号以外の信号と、前記増幅ステップにおいて増幅された信号とを合成し、合成により得られた信号を前記有線通信装置に向けて出力する信号合成ステップとを有することを特徴とする帯域制御方法である。

この発明によれば、無線周波数信号の信号レベルを変化させることなく、有線通信装置が送信又は受信する第１の信号の信号レベルを高めることができるので、第１の信号に対して無線周波数信号が重畳される場合においても、有線通信装置が受ける影響を低減することができる。

本発明に係る本実施形態の帯域制御装置を適用した宅内の通信システムを示すブロック図である。ホームゲートウエイ１が放送信号にＲＦ信号を重畳した場合の周波数スペクトルの一例を示す図である。本実施形態における帯域制御装置５の構成を示すブロック図である。帯域制御装置５の変形例としての帯域制御装置５Ａを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における帯域制御装置、及び帯域制御方法を説明する。本実施形態においては、無線通信を行う無線通信装置として無線ＬＡＮ機器を用い、有線通信装置としてテレビ受像器を用いて説明をする。

図１は、本発明に係る本実施形態の帯域制御装置５を適用した宅内の通信システムを示すブロック図である。同図に示す通信システムでは、宅内の各居室Ｒ１〜Ｒ４に設けられた端子Ｃ１〜Ｃ４を接続する同軸線であってテレビ放送等の信号を伝送するために既に設けられている同軸線を利用している。通信システムは、ホームゲートウエイ１、分配器２、アンテナ装置３ａ及び３ｂ、無線端末装置４ａ〜４ｃ、帯域制御装置５、並びに、テレビ受像機６を備えている。また、通信システムは、コンピュータネットワーク９１と放送波受信装置９２とに接続された混合器９３に接続されている。

居室Ｒ１には、ホームゲートウエイ１と無線端末装置４ａとが位置し、端子Ｃ１が設けられている。居室Ｒ２には、アンテナ装置３ａと無線端末装置４ｂとが位置し、端子Ｃ２が設けられている。居室Ｒ３には、帯域制御装置５とテレビ受像機６とが位置し、端子Ｃ３が設けられている。居室Ｒ４には、アンテナ装置３ｂと無線端末装置４ｃとが位置し、端子Ｃ４が設けられている。

コンピュータネットワーク９１は、例えばインターネットや商用プロバイダが保守しているネットワークである。放送波受信装置９２は、衛星放送（ＢＳ（Broadcasting Satellite）放送やＣＳ（Communications Satellite）放送）や地上波放送の信号を受信し、受信した信号を放送信号として出力する。放送波受信装置９２は、例えばアンテナと増幅器とを用いて構成される。混合器９３は、コンピュータネットワーク９１から受信する情報信号と、放送波受信装置９２が出力する放送信号とをひとつの信号にまとめてホームゲートウエイ１に出力する。また、混合器９３は、ホームゲートウエイ１から入力される情報信号をコンピュータネットワーク９１に出力する。

ホームゲートウエイ１は、混合器９３から出力される信号に含まれる情報信号を抽出し、抽出した情報信号を無線端末装置４ａ〜４ｃが受信可能なＲＦ信号（Radio Frequency信号：無線周波数信号）に変換して送信する。また、ホームゲートウエイ１は、混合器９３から出力される信号に含まれる放送信号とＲＦ信号と混合する。ホームゲートウエイ１は、端子Ｃ１に接続されている同軸線を通じて、混合により得られた信号を分配器２に出力する。また、ホームゲートウエイ１は、分配器２から入力されるＲＦ信号を、コンピュータネットワーク９１において用いられるフォーマットの情報信号に変換し、当該情報信号を混合器９３に出力する。すなわち、ホームゲートウエイ１は、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントの機能を有している。

分配器２は、各居室Ｒ１〜Ｒ４それぞれに設けられている端子Ｃ１〜Ｃ４に同軸線を介して接続されている。分配器２は、端子Ｃ１〜Ｃ４のいずれかの端子から入力される信号を、他の端子に出力する。
アンテナ装置３ａは、端子Ｃ２及び同軸線を介して分配器２に接続されている。アンテナ装置３ａは、端子Ｃ２を介して入力される信号に含まれるＲＦ信号を抽出し、抽出したＲＦ信号をアンテナから送信する。また、アンテナ装置３ａは、アンテナで受信したＲＦ信号を端子Ｃ２を介して分配器２に出力する。アンテナ装置３ｂは、アンテナ装置３ａと同じ構成を有している。アンテナ装置３ｂは、端子Ｃ４及び同軸線を介して分配器２から入力される信号のＲＦ信号をアンテナから送信し、アンテナで受信したＲＦ信号を分配器２に出力する。

無線端末装置４ａ〜４ｃは、ホームゲートウエイ１又はアンテナ装置３ａ、３ｂとの間でＲＦ信号を送受信する。無線端末装置４ａ〜４ｃは、無線ＬＡＮにおけるステーションであり、例えばノート型コンピュータやスマートフォン、ゲーム機などである。
帯域制御装置５は、端子Ｃ３及び同軸線を介して分配器２に接続されている。帯域制御装置５は、ホームゲートウエイ１が放送信号に重畳するＲＦ信号の影響をテレビ受像機６が受けないように、端子Ｃ３を介して入力される信号に対して帯域制御をしてテレビ受像機６に出力する。

テレビ受像機６は、帯域制限装置５から入力される信号の信号レベルの調整などを行った後に、該信号に含まれる放送信号を復調復号して、画像表示や音声出力を行う。また、テレビ受像機６は、信号に含まれるＲＦ信号を復調復号して、コンピュータネットワーク９１から受信又は配信される情報を画像表示したり、音声出力したりする。

図１に示す宅内の通信システムでは、無線ＬＡＮの通信で利用されるＲＦ信号を、宅内に設けられている同軸線を通じて伝送し、各居室Ｒ１〜Ｒ４におけるＲＦ信号の受信感度を向上させ、無線通信環境を改善している。

図２は、ホームゲートウエイ１が放送信号にＲＦ信号を重畳した場合の周波数スペクトルの一例を示す図である。同図において横軸は周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は信号レベル［ｄＢｍ／Ｈｚ］を示している。ここでは、無線ＬＡＮのＲＦ信号には２．４ＧＨｚ帯が使用され、ＢＳ／ＣＳ帯の放送信号には約１．７ＧＨｚから２．１ＧＨｚの周波数帯域が使用されている。

ところで、テレビ受像機６は、内部の復調復号器に対して過入力とならないように、入力される信号に含まれる白色ノイズに対して有効な信号の信号レベルが復調復号可能上限レベルを超えないように調整する。例えば、５５ｄＢ（復調復号可能上限レベル）から１１ｄＢ（復調復号可能下限レベル）までの信号レベルに対して復調復号が可能である場合、テレビ受像機６内の信号レベル調整回路が入力される信号に対して増幅又は減衰を行い、入力される信号の最大信号レベルが５５ｄＢを超えないように調整を行う。
テレビ受像機６に入力される信号が、図２に示す周波数スペクトルを有する場合には、ＲＦ信号の信号レベルのピークが白色ノイズに対して５５ｄＢ以内に収まるように信号レベルの調整が行われる。信号レベルの調整の結果、放送信号の受信レベルが１１ｄＢ未満であると、放送信号の復調復号が正しく行われなくなってしまう。

本実施形態における帯域制御装置５は、放送信号にＲＦ信号が重畳された場合においても、テレビ受像機６が入力される信号に含まれる放送信号を正しく復調復号できるように、信号処理を行う。図３は、本実施形態における帯域制御装置５の構成を示すブロック図である。帯域制御装置５は、信号入力部５１、帯域通過フィルタ部５２、増幅部５３、信号バッファ部５４、帯域除去フィルタ部５５、信号合成部５６、及び、信号出力部５７を有している。

信号入力部５１は端子Ｃ３を介して伝送される信号を入力する。信号入力部５１に入力される信号は、帯域通過フィルタ部５２と信号バッファ部５４とに入力される。帯域通過フィルタ部５２は、入力される信号に対して、放送信号が利用する周波数帯域の信号を通過させ、他の周波数帯域の信号を抑圧する。すなわち、帯域通過フィルタ部５２は、放送信号を抽出して増幅部５３に出力することになる。例えば、図２に示したように周波数帯域が割り当てられている場合、帯域通過フィルタ部５２は、約１．７ＧＨｚから２．１ＧＨｚの周波数帯域の信号を抽出し、抽出した信号を増幅部５３に出力する。

増幅部５３は、帯域通過フィルタ部５２から出力される信号を所定の増幅率で増幅して信号合成部５６に出力する。増幅部５３における増幅率は、例えば、ホームゲートウエイ１が放送信号に重畳するＲＦ信号の信号レベルに基づいて定められる。具体的には、テレビ受像機６においてレベル調整回路が信号レベルの調整を行った際に、放送信号が復調復号可能下限レベル）を超えるように増幅率が定められる。

信号バッファ部５４は、入力される信号に対して遅延を与えて帯域除去フィルタ部５５に出力する。信号バッファ部５４が与える遅延量は、帯域通過フィルタ部５２と信号バッファ部５４とに分岐して入力される信号が帯域通過フィルタ部５２及び増幅部５３を経由して信号合成部５６に入力されるタイミングと、分岐した信号が信号バッファ部５４及び帯域除去フィルタ部５５を経由して信号合成部５６に入力されるタイミングとを一致させる遅延量である。帯域通過フィルタ部５２、増幅部５３、及び帯域除去フィルタ部５５における処理時間に応じて、信号バッファ部５４を増幅部５３と信号合成部５６との間に設けるようにしてもよい。

帯域除去フィルタ部５５は、信号バッファ部５４から出力される信号に対して、放送信号が利用する周波数帯域の信号を抑圧し、他の周波数帯域の信号を通過させる。すなわち、帯域除去フィルタ部５５は、信号バッファ部５４から出力される信号のうち、放送信号以外の信号を抽出して信号合成部５６に出力することになる。例えば、図２に示したように周波数帯域が割り当てられている場合、帯域除去フィルタ部５５は、約１．７ＧＨｚから２．１ＧＨｚの周波数帯域の信号以外を信号合成部５６に出力する。

信号合成部５６は、増幅部５３から出力される信号と、帯域除去フィルタ部５５から出力される信号とを合成し、合成により得られた信号を信号出力部５７に出力する。信号出力部５７は、信号合成部５６において得られた信号をテレビ受像機６に出力する。

帯域制御装置５は、上記の構成を有することにより、ＲＦ信号と放送信号とが重畳された信号において、ＲＦ信号の信号レベルを維持しつつ放送信号を増幅する。これにより、帯域制御装置５の後段に接続されているテレビ受像機６において、ＲＦ信号の信号レベルが高い場合に入力される信号を減衰させたとしても、放送信号の信号レベルが復調復号可能下限レベルを下回らないようにすることができ、放送信号を正しく復調復号することができる。すなわち、帯域制御装置５が放送信号の信号レベルを高めた信号をテレビ受像機６に向けて出力することにより、放送信号にＲＦ信号を重畳させた場合においてもテレビ受像機６が受ける影響を低減させることができる。

本実施形態における帯域制御装置５を用いることにより、宅内に既設の同軸線を用いて無線ＬＡＮのＲＦ信号を各居室に伝送して無線通信環境を安価に改善しつつ、放送信号を利用するテレビ受像機６に与える影響を低減させることができる。

なお、本実施形態の通信システムでは、帯域制御装置５をテレビ受像機６の直前に設ける構成について説明したが、これに限ることなく、ホームゲートウエイ１とテレビ受像機６との間であれば、いずれの位置に設けてもよい。また、ホームゲートウエイ１と帯域制御装置５とをひとつの装置として構成してもよい。
また、本実施形態における帯域制御装置５において、帯域通過フィルタ部５２、増幅部５３、信号バッファ部５４、帯域除去フィルタ部５５、及び、信号合成部５６は、入力される信号に対してアナログ処理を行うように構成してもよいし、デジタル処理を行うように構成してもよい。デジタル処理を行う場合には、例えば、信号入力部５１の後段にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部を設け、信号出力部５７の前段にＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態における帯域制御装置５において、ＲＦ信号の周波数帯域における信号レベルと、放送信号の周波数帯域における信号レベルとを検出するレベル検出部を更に設け、増幅部５３における増幅率をレベル検出部が検出した信号レベルにおいて変化させるようにしてもよい。この場合、増幅部５３は、例えば、ＲＦ信号の信号レベルに対する放送信号のレベルの比（＝ＲＦ信号／放送信号）に比例するように増幅率を変化させる。あるいは、増幅部５３は、ＲＦ信号の信号レベルと放送信号の信号レベルとを同じにするように増幅率を変化させる。

また、本実施形態では、帯域制御装置５の後段にテレビ受像機６のみを接続した構成について説明したが、帯域制御装置５の後段にアンテナ装置も設け、居室Ｒ３に位置する無線端末装置に無線通信環境を提供するようにしてもよい。すなわち、帯域制御装置５の後段にテレビ受像機６とアンテナ装置とを並列して接続する。この場合における帯域制御装置５は、図４に示すように構成される。図４は、帯域制御装置５の変形例としての帯域制御装置５Ａを示す図である。同図に示すように、帯域制御装置５Ａは、信号入力部５１に代えてサーキュレータ５８を有し、信号出力部５７に代えてサーキュレータ５９を有する。サーキュレータ５８は、端子Ｃ３を介して入力される信号を帯域通過フィルタ部５２及び信号バッファ部５４に出力し、サーキュレータ５９から入力される信号を端子Ｃ３を介して分配器２に出力する。サーキュレータ５９は、信号合成部５６から入力される信号をテレビ受像機６及びアンテナ装置に出力し、テレビ受像機６側に接続されるアンテナ装置から入力される信号をサーキュレータ５８に出力する。これにより、テレビ受像機６が位置する居室Ｒ４においても無線通信環境を向上させることができる。

また、本実施形態では、放送信号を利用するテレビ受像機６における影響を低減させる構成について説明したが、これに限ることなく、テレビ受像機６以外の有線通信装置が利用している伝送線に無線ＬＡＮのＲＦ信号を重畳させた際に生じうる影響を低減させるために帯域制御装置５を用いるようにしてもよい。この場合、有線通信装置がＲＦ信号を復調復号して、ＲＦ信号で伝送される情報を利用するものであってもよい。
また、本実施形態では、同軸線でＲＦ信号を伝送する構成について説明したが、同軸線以外の伝送線であってもよい。

１…ホームゲートウエイ
２…分配器
３ａ、３ｂ…アンテナ装置
４ａ、４ｂ、４ｃ…無線端末装置
５、５Ａ…帯域制御装置
６…テレビ受像機
９１…コンピュータネットワーク
９２…放送波受信装置
９３…混合器
５１…信号入力部
５２…帯域通過フィルタ部
５３…増幅部
５４…信号バッファ部
５５…帯域除去フィルタ部
５６…信号合成部
５７…信号出力部
５８、５９…サーキュレータ

Claims

有線通信装置が有線信号の伝送に使用している伝送線であって無線通信装置とアンテナ装置との間の無線周波数信号の伝送に使用されている伝送線に接続されている帯域制御装置において、
前記伝送線で伝送される信号に含まれる第１の信号であって前記有線信号に割り当てられている周波数帯域の第１の信号を増幅して出力する増幅部と、
前記伝送線で伝送される信号のうち前記第１の信号以外の信号と、前記増幅部が出力する信号とを合成し、合成により得られた信号を前記有線通信装置に向けて出力する信号合成部と
を備えることを特徴とする帯域制御装置。
請求項１に記載の帯域制御装置であって、
前記第１の信号の信号レベルと、前記無線周波数信号の信号レベルとを検出するレベル検出部を更に備え、
前記増幅部は、
前記第１の信号の信号レベルに対する前記無線周波数信号の信号レベルの比に基づいて、前記第１の信号に対する増幅率を変化させる
ことを特徴とする帯域制御装置。
有線通信装置が有線信号の伝送に使用している伝送線であって無線通信装置とアンテナ装置との間の無線周波数信号の伝送に使用されている伝送線に接続されている帯域制御装置における帯域制御方法であって、
前記伝送線で伝送される信号に含まれる第１の信号であって前記有線信号に割り当てられている周波数帯域の第１の信号を増幅する増幅ステップと、
前記伝送線で伝送される信号のうち前記第１の信号以外の信号と、前記増幅ステップにおいて増幅された信号とを合成し、合成により得られた信号を前記有線通信装置に向けて出力する信号合成ステップと
を有することを特徴とする帯域制御方法。