JP2018067799A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 分離型の無線通信装置を改良し使い勝手を高めること。【解決手段】 実施形態によれば、無線通信装置は、送信帯域のディジタル変調信号を増幅する増幅器を備える第１ユニットと、第１ユニットに信号ケーブルで接続可能な第２ユニットとを具備する。第１ユニットは、記憶部と、転送部とを備える。記憶部は、増幅器の個体ごとに固有の歪特性をテーブル化したルックアップテーブルを記憶する。転送部は、ルックアップテーブルを第２ユニットに転送する。第２ユニットは、変調部と、前置歪み補償回路とを備える。変調部は、送信信号をディジタル変調してディジタル変調信号を生成する。前置歪み補償回路は、第１ユニットから転送されたルックアップテーブルに基づいて送信信号に前置歪みを与える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、無線通信技術に関する。

自治体などの防災通信システムにおいて、その通信回線は、光通信ネットワーク、衛星通信、デジタル多重無線等が用いられている。

特開２０１１−１６０１５９号公報 特開２０１４−２２５７５０号公報 特開平７−１３５４７６号公報 特開２００９−２１８９３０号公報

従来のデジタル多重無線では６．５／７．５ＧＨｚ帯が利用されていたが、近年では１２ＧＨｚ帯、あるいは１８ＧＨｚ帯を利用することが検討されているので、通信帯域の拡張に対応できるようにする必要がある。

目的は、分離型の無線通信装置を改良し使い勝手を高めることにある。

実施形態によれば、無線通信装置は、送信帯域のディジタル変調信号を増幅する増幅器を備える第１ユニットと、第１ユニットに信号ケーブルで接続可能な第２ユニットとを具備する。第１ユニットは、記憶部と、転送部とを備える。記憶部は、増幅器の個体ごとに固有の歪特性をテーブル化したルックアップテーブルを記憶する。転送部は、ルックアップテーブルを第２ユニットに転送する。第２ユニットは、変調部と、前置歪み補償回路とを備える。変調部は、送信信号をディジタル変調してディジタル変調信号を生成する。前置歪み補償回路は、第１ユニットから転送されたルックアップテーブルに基づいて送信信号に前置歪みを与える。

この発明に係わる無線通信装置の構成の一例を示すブロック図。 変調回路２２１の一例を示すブロック図。 スプリッタ２３、１４の一例を示すブロック図。 ＯＤＵ１のダウンコンバータ１２２、アップコンバータ１３２の一例を示すブロック図。 ＩＤＵ２のインタフェース部２１の一例を示すブロック図。

本発明の実施形態について説明する。本実施の形態の装置は、装置の小型化を促すために、従来の一体型装置から、第１ユニットとしての屋外装置（ＯＤＵ（Out Door Unit））１と、ユーザ端末１００に接続可能な、第２ユニットとしての屋内装置（ＩＤＵ（In Door Unit））２とに分離され、同軸ケーブルを介して接続する構成をとる。

図１は、この発明に係わる無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１において、無線通信装置は、主に無線信号の送受信処理を行う、第１ユニットとしての屋外装置（ＯＤＵ（Out Door Unit））１と、ユーザ端末１００に接続可能な、第２ユニットとしての屋内装置（ＩＤＵ（In Door Unit））２とを備える。ＯＤＵ１は、アンテナを介して無線信号を送受信する高周波回路を備える。ＩＤＵ２は、ユーザ端末１００からの通信信号の変復調処理を行うアナログ・デジタル回路などを備える。

ＯＤＵにおける送信増幅器（アンプ回路）の線形性を確保するために、ＩＤＵ側で送信信号にアンプ回路固有の前置歪みを与えることが考えられている。既存の一体型装置においては前置歪みを与える回路（例えば変復調回路）とアンプ回路（ＯＤＵ）とが不可分であったので、アンプ回路の特性を唯一通りメモリに記憶させておけばよい。しかしながら分離型においてはアンプ回路がＯＤＵ内に、変復調回路がＩＤＵ内に設けられ、しかもそれぞれの組み合わせは任意である。そこで、アンプ回路ごとに特性が異なっていても正しい歪み補償を行うため、ＯＤＵ内に前置歪み特性を記憶させておき、ＩＤＵに転送して、前置歪みを与える構成をとる。

ＯＤＵ１とＩＤＵ２は１本の同軸ケーブル３で接続される。

旧来の６．５／７．５ＧＨｚ帯でのＦＷＡはチャネル数も少なく、周波数帯域も狭かったので、ＩＦ（Intermediate Frequency）周波数は１４０ＭＨｚ程度とすることができた。しかし１２ＧＨｚ、あるいは１８ＧＨｚ帯ＦＷＡの周波数帯域は１．２ＧＨｚ程度になることから、ＩＦ周波数を高くする必要が生じる。

ＯＤＵ１のアンテナ（図示せず）で受信された電波は、デュプレクサ（ＤＵＰ）１１を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２１で増幅され、ダウンコンバータ１２２で中間周波数（ＩＦ）に周波数変換される。このＩＦ信号はスプリッタ（ＭＰＸ）１４を介して同軸ケーブル３に送出され、ＩＤＵ２に伝送される。

ＩＤＵ２において、同軸ケーブル３から伝送されたＩＦ信号は、スプリッタ（ＭＰＸ）２３を介して復調器（ＤＥＭ）２２２で復調される。この復調された信号はインタフェース部（ＩＮＦ）２１を介してユーザ端末１００に入力される。インタフェース部２１は例えば１０Ｂａｓｅ−Ｔ、１００Ｂａｓｅ−ＴなどのＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースである。

ユーザ端末１００から送信されるユーザ信号は、インタフェース部２１からＩＤＵ２に入力され、変調回路（ＭＯＤ）２２１で変調される。この変調された信号はスプリッタ（ＭＰＸ）２３から同軸ケーブル３に送出され、ＯＤＵ１に伝送される。変調方式としては例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式、あるいは６４ＱＡＭ方式等がある。

ここで、スプリッタ１４、２３は、ユーザ信号と受信信号、ＩＤＵ２とＯＤＵ１との間の制御信号などを周波数多重化し、同軸ケーブル３に流している。さらにスプリッタ１４、２３は、ＩＤＵ２からのＤＣ電源を同軸ケーブル３経由でＯＤＵ１に供給する。

ＯＤＵ１のスプリッタ１４では、ＩＤＵ２から入力された周波数多重化信号から、上記の各信号を分離して抽出し、ユーザ信号をアップコンバータ１３２に送出し、制御信号を制御部１７に送出する。また、ＤＣ電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８に送出されて各部への電源として使用される。

ユーザ信号は、アップコンバータ１３２で送信帯域にまで周波数変換され、送信増幅器１３１により送信レベルにまで増幅される。この送信信号はデュプレクサＤＵＰ１１からアンテナを介して空間に放射される。

ところで、ＯＤＵ１の制御部１７は、実施形態に係る処理機能としての転送部１７１と、メモリ１７２とを備える。メモリ１７２はルックアップテーブル（ＬＵＴ）１７３を記憶する。ＬＵＴ１７３は送信増幅器１３１の、デバイスごとに固有の歪特性を予め記録したテーブルである。

転送部１７１は、例えば無線通信装置の電源投入時に、メモリ１７２からＬＵＴ１７３を読み出し、同軸ケーブル３を経由してＩＤＵに転送する。このＬＵＴ１７３は、ＩＤＵ２の制御部２４の設定部２４１により、変調回路２２１に転送される。

図２は、変調回路２２１の一例を示す機能ブロック図である。変調回路２２１は、デジタルプリディストータ（ＤＰＤ）回路２２０と直交変調部２２３を備える。さらに、ＤＰＤ回路２２０はメモリ２２４を備え、設定部２４１から転送されたルックアップテーブル１７３をメモリ２２４に記憶する。

ＤＰＤ回路２２０は、メモリ２２４に記憶されたルックアップテーブル１７３を参照し、入力されるユーザ信号の振幅または位相、あるいはその双方に基づいて、ユーザ信号に前置歪みを与える。直交変調部２２３は、この前置歪みを与えられた入力信号を直交変調してＩＦ帯域の信号を生成する。このＩＦ信号は、スプリッタ２３から同軸ケーブル３を介してＯＤＵ１のスプリッタ１４に伝送される。

図３は、スプリッタ２３、１４の一例を示す機能ブロック図である。ＩＤＵ２側のスプリッタ２３は、ＩＦフィルタ２３１、ローパスフィルタ２３２、電源フィルタ２３３、合分波器２３４を備える。また、ＯＤＵ１側のスプリッタ１４は、ＩＦフィルタ１４１、ローパスフィルタ１４２、電源フィルタ１４３、合分波器１４４を備える。

ＩＦフィルタ２３１は、合分波器２３４経由で同軸ケーブル３内にＩＦ信号を流し込む。このＩＦ信号はＯＤＵ１の合分波器１４４に達し、ＩＦフィルタ１４１で分離されてアップコンバータ１３２に入力される。これにより他の信号と干渉することなく、１本の同軸ケーブル３でＩＦ信号を伝送することができる。なお図示しないが、各ＩＦフィルタの帯域は双方向伝送用にさらに分離され、ＯＤＵ１からＩＤＵ２への方向のＩＦ信号の伝送も可能となっている。

制御信号も、ＯＤＵ１とＩＤＵ２との双方光で伝送される。この制御信号には、例えば上記ＬＵＴ１７３のデータを重畳した信号が含まれても良い。例えばＩＦ帯域よりも低い帯域の信号通過させるローパスフィルタ２３２、１４２を対向させることで、ＩＦ信号と同様にして制御信号を授受することも可能である。

さらに、直流レベルの電源電圧をＩＤＵ２からＯＤＵ１に印加するために、互いに対向する電源フィルタ２３３、１４３が設けられる。電源フィルタ２３３、１４３により各信号とのアイソレーションを確保することで、電源電圧を同軸ケーブル３経由でＯＤＵ１に印加することができる。

図４は、ＯＤＵ１のダウンコンバータ１２２、アップコンバータ１３２の一例を示す機能ブロック図である。ダウンコンバータ１２２およびアップコンバータ１３２は、例えば同じ局部発振器３１とハイブリッド回路３２とを共用する回路であっても良い。局部発振器３１からのローカル信号とハイブリッド回路３２からの信号は、いずれも受信部１３４、送信部１３３に入力される。受信部１３４は図１のＬＮＡ１２１を備え、ローカル信号はＬＮＡ１２１の出力とミキシングされてＩＦ帯域に変換される。

また、送信部１３３は図１の送信増幅器１３を備える。スプリッタ１４からのＩＦ信号がローカル信号とミキシングされ（ダブルコンバージョン）、送信帯域にまでアップコンバートされて送信増幅器１３に入力される。

上記構成では、例えば、１８ＧＨｚ帯信号を生成するためのローカル信号を固定周波数とし、２ｎｄ ＩＦ信号にて高群／低群も含めたチャネルの周波数差を持たせるようにする。

図５は、ＩＤＵ２のインタフェース部２１の一例を示すブロック図である。インタフェース部２１は、複数のＬＡＮポート２１１〜２１ｎを備える。各ＬＡＮポート２１１〜２１ｎは物理的に分離された構成をとり、それぞれ個別にユーザ信号（ユーザ信号1〜ユーザ信号ｎ）を受け入れることができる。これにより最大でｎチャネルのユーザ信号をインタフェース部２１に接続することができる。
ＬＡＮポート２１１〜２１ｎは、多重処理部２５に接続される。多重処理部２５は、各ユーザ信号を時分割多重して１本のストリームにまとめ、変調回路２２１に入力する。

上記構成では、送信増幅器１３１ごとに固有である歪特性を予め記録したルックアップテーブル１７３を、ＯＤＵ１のメモリ１７２に予め記憶させる。そして、運用開始時（例えば電源投入時）に、ルックアップテーブル１７３をＩＤＵ２側に転送し、ＤＰＤ回路２２０のメモリ２２４に記憶させるようにする。

すなわち実施形態では、送信増幅器１３１の歪み補償特性を、送信増幅器１３１自身が実装されている部位（ＯＤＵ１）に記憶させ、その内容を、歪み補償回路が設けられている装置（ＩＤＵ２）に転送するようにした。このようにすることで、ＯＤＵ１とＩＤＵ２の組み合わせが変わっても、送信増幅器１３１の歪み補償特性を常に正しく設定することが可能になる。

上記構成では、１本の同軸ケーブル３でＯＤＵ１とＩＤＵ２とを接続するとともに、同軸ケーブル３の両端にスプリッタ２３、１４を設けた。そして各スプリッタに、ＩＦ信号を通過させる第１のフィルタと、制御信号を通過させる第２のフィルタと、直流の電源電圧を印加させるための第３のフィルタを備えるようにした。これにより主信号（ＩＦ帯域）と、制御信号と、電源電圧とを周波数多重して共通の同軸ケーブル３で授受することが可能になり、低コスト化を促進することができる。また、防水対策が取りやすくなるなどのメリットも得られる。

上記構成では、ＩＤＵ２の変調回路２２１で送信信号の帯域をＩＦ帯域にまで高めるとともに、このＩＦ信号の帯域をＯＤＵ１のアップコンバータ１３２でさらに送信帯域レベルにまで高めるようにしている。すなわち旧来のシングルコンバージョン方式でなく、ダブルコンバージョン方式で送信信号の帯域を高めるようにしている。第１段階のＩＦ信号（１ｓｔ ＩＦ）は、例えば送信帯域：３００ＭＨｚ／受信帯域：１４０ＭＨｚとして、互いに異なる帯域とすることでＯＤＵ１〜ＩＤＵ２間を１本の同軸ケーブル３で周波数多重伝送することが可能となる。さらにＯＤＵ１での第２段階のＩＦ信号（２ｎｄ ＩＦ）は、例えば２ＧＨｚ帯にまで変換することで、１８ＧＨｚ帯の広帯域ＦＷＡの帯域をカバーすることが可能になる。このような構成により、どのチャネルにおいても、内部フィルタなどでローカル信号等の不要波を簡易に除去することが可能となる。

既存の無線通信装置は、周波数帯域が狭くチャネル数も少ないので、ＩＦ周波数は１４０ＭＨｚ程度でも良かった。しかしながら近年の１８ＧＨｚ帯ＦＷＡの帯域は１．２ＧＨｚ程度と広いので、ＩＦ周波数を高くする必要がある。上記構成によればそのような仕様上の要請にも十分に応えることが可能になる。

上記構成では、ＩＤＵ２のインタフェース部２１にユーザ信号のインタフェース（ＬＡＮポート）を複数設け、複数チャネルにわたるユーザ信号を時分割多重して１本のストリームにまとめる。多重に際して、各信号の配分を伝送容量の範囲で可変するようにしてもよい。このような構成によりチャネルごとに物理的なアイソレーションを確保することができ、例えば用途や所有者の異なる複数のユーザ信号を、高いセキュリティのもとで伝送することが可能となる。

これらのことから本実施形態によれば、分離型の無線通信装置を改良し、使い勝手を高めた無線通信装置および無線通信方法を提供することが可能になる。

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…屋外装置、２…屋内装置、３…同軸ケーブル、１１…デュプレクサ、１３…送信増幅器、１４…スプリッタ、１７…制御部、１８…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１…インタフェース部、２３…スプリッタ、２４…制御部、２５…多重処理部、３１…局部発振器、３２…ハイブリッド回路、１００…ユーザ端末、１２１…低雑音増幅器、１２２…ダウンコンバータ、１３１…送信増幅器、１３２…アップコンバータ、１３３…送信部、１３４…受信部、１４１…ＩＦフィルタ、１４２…ローパスフィルタ、１４３…電源フィルタ、１４４…合分波器、１７１…転送部、１７２…メモリ、１７３…ルックアップテーブル、２１１〜２１ｎ…ＬＡＮポート、２２０…デジタルプリディストータ回路、２２１…変調回路、２２２…復調器、２２３…直交変調部、２２４…メモリ、２３１…ＩＦフィルタ、２３２…ローパスフィルタ、２３３…電源フィルタ、２３４…合分波器、２４１…設定部。

Claims (9)

1. 送信帯域のディジタル変調信号を増幅する増幅器を備える第１ユニットと、
   前記第１ユニットに信号ケーブルで接続可能な第２ユニットとを具備し、
   前記第１ユニットは、
   前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性をテーブル化したルックアップテーブルを記憶する記憶部と、
   前記ルックアップテーブルを前記第２ユニットに転送する転送部とを備え、
   前記第２ユニットは、
   送信信号をディジタル変調して前記ディジタル変調信号を生成する変調部と、
   前記第１ユニットから転送されたルックアップテーブルに基づいて前記送信信号に前置歪みを与える前置歪み補償回路とを備える、無線通信装置。
2. 前記転送部は、電源投入時に前記ルックアップテーブルを前記第２ユニットに転送する、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記信号ケーブルを経由して前記第２ユニットから送られる前記ディジタル変調信号は、中間周波数帯域である、請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記第１ユニットは、
   前記中間周波数帯域を前記送信帯域にまでアップコンバートする周波数変換器を備える、請求項３に記載の無線通信装置。
5. さらに、前記信号ケーブルの両端に設けられる第１および第２のスプリッタを具備し、
   前記第１および第２のスプリッタは、
   前記ディジタル変調信号を通過させる第１フィルタと、
   前記ディジタル変調信号とは異なる帯域の信号を通過させる第２フィルタと、
   前記第２ユニットからの直流電源を前記第１ユニットに印加する第３フィルタとを具備する、請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記第２ユニットは、複数のユーザ信号を受け付けるインタフェース部を備え、
   前記インタフェース部は、
   互いに分離されそれぞれ前記ユーザ信号を受け付ける複数のポートと、
   前記複数のポートに接続されたユーザ信号を前記送信信号に時分割多重する多重部とを備える、請求項１に記載の無線通信装置。
7. 送信帯域のディジタル変調信号を増幅する増幅器を備える第１ユニットと、前記第１ユニットに信号ケーブルで接続可能な第２ユニットとを具備する無線通信装置の無線通信方法であって、
   前記第１ユニットが、前記増幅器の個体ごとに固有の歪特性をテーブル化したルックアップテーブルを前記第２ユニットに転送し、
   前記第２ユニットが、前記転送されたルックアップテーブルを記憶し、
   前記第２ユニットが、前記記憶したルックアップテーブルに基づいて送信信号に前置歪みを与え、
   前記第２ユニットが、前記前置歪みを与えられた送信信号をディジタル変調して前記ディジタル変調信号を生成する、無線通信方法。
8. 前記第１ユニットは、前記無線通信装置の電源投入時に前記ルックアップテーブルを前記第２ユニットに転送する、請求項７に記載の無線通信方法。
9. 前記第２ユニットは、前記ディジタル変調信号を中間周波数帯域で前記第１ユニットに送り、
   前記第１ユニットは、前記中間周波数帯域で送られた前記ディジタル変調信号を前記送信帯域にまでアップコンバートする、請求項７に記載の無線通信方法。