JP6623915B2 - 送信システム、及びアンテナシステム - Google Patents
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Description
ΔΣ変調器102は、送信信号にΔΣ変調を行い、ΔΣ変調信号を出力する。ΔΣ変調信号は、信号伝送路104を通じてバンドパスフィルタ103に与えられる。
バンドパスフィルタ103は、前記送信信号を通過させる通過帯域を有している。よって、バンドパスフィルタ103は、前記送信信号を通過させつつ当該ΔΣ変調信号に含まれている量子化雑音を除去する。これによって、バンドパスフィルタ103は送信信号を出力する。
バンドパスフィルタ103から出力された送信信号は、後段のパワーアンプ105によって増幅され、アンテナ106から無線波として送信される。
つまり、信号処理装置110と、無線装置111とは、信号伝送路104を介してΔΣ変調器が出力するΔΣ変調信号の送信を行う送信システムを構成している。
しかし、ΔΣ変調器102が出力するΔΣ変調信号は、主信号成分として送信信号を含んでいる帯域についてはノイズシェイピングされて雑音が抑制されているが、他の領域については広帯域に亘って量子化雑音を含んでいる。
このため、ΔΣ変調器102が出力するΔΣ変調信号が与えられる信号伝送路104を用いて制御信号を伝送させようとすると、制御信号がΔΣ変調信号の量子化雑音と重畳してしまい、当該制御信号を適切な信号品質で伝送させることが困難であった。
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
(1)一実施形態である送信システムは、通信信号に対してΔΣ変調されたΔΣ変調信号の送信を行う送信システムであって、前記ΔΣ変調信号を受信する受信装置と、前記ΔΣ変調信号を、信号伝送路を介して前記受信装置へ送信する送信装置と、を備え、前記送信装置及び前記受信装置の少なくとも一方は、前記送信装置又は前記受信装置の制御に関する制御信号を前記信号伝送路に与えることで前記制御信号を前記送信装置及び前記受信装置の他方に送信し、前記ΔΣ変調信号は、前記制御信号の周波数において量子化雑音が抑圧されている。
この場合、通信信号の周波数と、制御信号の周波数とを異なるように設定し、通信信号と、制御信号とを多重化して送信することができる。
(4)また、上記(1)の送信システムにおいて、前記送信装置は、前記通信信号にΔΣ変調を行うΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器の出力が与えられるとともに前記制御信号の周波数を含む信号除去帯域を有する帯域除去フィルタとを備え、前記帯域除去フィルタの出力を前記ΔΣ変調信号として出力するものであってもよい。
(6)また、前記受信装置は、前記信号伝送路に伝送される信号から前記送信装置が送信した前記制御信号を抽出する制御信号抽出部を備えていることが好ましい。
これにより、送信装置及び受信装置は、制御信号を取得することができる。
この場合、信号伝送路を通じて受信装置に与えられるΔΣ変調信号が伝送される間に減衰したとしても、2値のパルス信号であるΔΣ変調信号を2値化器によって2値化することで、減衰の影響が緩和されたΔΣ変調信号を得ることができる。
この場合、信号伝送路に、分配部の制御に関する信号を伝送させることができ、新たに信号経路を設けることなく、分配部の制御を行うことができる。
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔第1実施形態について〕
図1は、第1実施形態による通信システムの構成を示すブロック図である。
この通信システム1は、無線通信を行うためのシステムであり、信号処理装置2と、無線装置3とを備えている。
信号処理装置2は、送信信号を無線装置3に与える。
無線装置3と、信号処理装置2とは、信号伝送路としての信号ケーブル4によって互いに接続されている。信号処理装置2は、信号ケーブル4を介して、送信信号や、無線装置3の制御に関する制御信号を無線装置3に与える。
直交変調部10は、デジタルのベースバンド信号(I(In−phase)信号及びQ(Quadrature−phase)信号)に対して、直交変調を行うとともに、無線周波数にアップコンバートする。直交変調部10は、無線周波数の信号であるRF信号(Radio Fequency信号)を出力する。この直交変調部10が出力するRF信号は、無線装置3によって無線送信される送信信号である。
直交変調部10が出力するRF信号(送信信号)は、変調装置9に与えられる。
ここで本実施形態におけるΔΣ変調器11は、2つの入力ポートから信号を入力することができるマルチキャリア型のΔΣ変調器によって構成されている。
ΔΣ変調器11は、第1信号U1が入力される第1入力ポート16、第2信号U2が入力される第2入力ポート17、及びΔΣ変調信号を出力する単一の出力ポート18を備えている。ΔΣ変調器11は、複数の入力ポート16,17それぞれに対応する複数のループフィルタ(第1ループフィルタ19、第2ループフィルタ20)と、加算器21と、量子化器22と、を備えている。
複数のループフィルタ19,20は、それぞれ、対応する入力ポート16,17に接続された第1入力部19a,20aと、フィードバック経路23,24を介して量子化器22の出力側に接続された第2入力部19b,20bと、を備えている。
各加算器19g,20gには、第1入力部19a,20aに入力される入力信号U1,U2を加算器19g,20gに入力させるためのフィードフォワード経路19h,20hが接続されている。したがって、各加算器19g,20gは、入力信号U1,U2と、内部フィルタ19f,20fの出力L1(z)(U1(z)−V(z)),L2(z)(U2(z)−V(z))と、を加算する。
図3に示すように、ΔΣ変調器11による出力(ΔΣ変調信号)は、送信信号の周波数f1を中心周波数とする帯域B1、及び制御信号の周波数f2を中心周波数とする帯域B2において、量子化雑音が抑圧(ノイズシェイピング)されている。帯域B1と、帯域B2とは、互いに異なる周波数帯域とされている。
ΔΣ変調器11は、出力ポート18からΔΣ変調信号を出力する。
ΔΣ変調器11から出力されたΔΣ変調信号は、第1バンドエリミネーションフィルタ12に与えられる。
よって、第1バンドエリミネーションフィルタ12は、ΔΣ変調器11からΔΣ変調信号が与えられると、前記ΔΣ変調信号の内、帯域B2における量子化雑音を除去する。
図4中、破線Hは、ΔΣ変調器11から出力されたΔΣ変調信号における帯域B2の雑音のプロファイルを示している。また、実線Jは、第1バンドエリミネーションフィルタ12を通過した後のΔΣ変調信号における帯域B2の雑音のプロファイルを示している。
このため、ΔΣ変調器11から出力されたΔΣ変調信号は、第1バンドエリミネーションフィルタ12を通過すると、図4に示すように、帯域B2における量子化雑音のレベルが破線Hから実線Jまで低下する。
このように、第1バンドエリミネーションフィルタ12は、ΔΣ変調信号において量子化雑音が抑圧されている帯域B2の量子化雑音のレベルをさらに低下させることができる。
また、加算器13には、制御信号生成部30が生成した制御信号が与えられる。
制御信号生成部30は、周波数f2の制御信号を生成する。制御信号生成部30が生成する制御信号は、無線装置3が有する無線送信部46(後に説明する)を制御するために必要な情報を含んでいる。
制御信号生成部30は、周波数f2の搬送波を変調することで、無線送信部46を制御するために必要な情報を含んだ制御信号を生成する。制御信号生成部30が生成する制御信号は、アナログ信号である。
よって、第1バンドパスフィルタ31は、制御信号生成部30から制御信号が与えられると、制御信号を通過させ、当該制御信号を加算器13に与える。
加算器13の出力である、ΔΣ変調信号と制御信号とを加算した信号は、コネクタ33を通じて信号ケーブル4に与えられる。
このように、信号処理装置2は、第1バンドエリミネーションフィルタ12が出力したΔΣ変調信号を信号ケーブル4に与える。
なお、信号処理装置2の筐体34は、直交変調部10や、変調装置9、加算器13等を内部に収容している。
このため、加算器13によってΔΣ変調信号に加算された制御信号は、ΔΣ変調信号に含まれる量子化雑音と重畳するおそれがある。
このため、周波数f2である制御信号を信号ケーブル4に与えれば、当該制御信号がΔΣ変調信号の量子化雑音と重畳するのを抑制することができる。これにより、変調装置9によるΔΣ変調信号を伝送するための信号ケーブル4に、制御信号を伝送させることができる。
この結果、一の伝送線路である信号ケーブル4を用いて、デジタル信号であるΔΣ変調信号と、アナログ信号である制御信号とを多重化して伝送することができる。
無線装置3は、第2バンドエリミネーションフィルタ40と、2値化器41と、第2バンドパスフィルタ42と、制御信号抽出部43とを備えている。
このように、信号ケーブル4は、信号処理装置2と無線装置3とを接続し、加算器13の出力を無線装置3に伝送する。
加算器13の出力は、変調装置9からのΔΣ変調信号と、制御信号生成部30からの制御信号とを加算したものである。よって、第2バンドエリミネーションフィルタ40は、加算器13の出力が与えられると、この出力の内、帯域B2に含まれる制御信号を除去する。
これにより、第2バンドエリミネーションフィルタ40よりも後段の処理において、制御信号に起因する影響が生じるのを防止することができる。
第2バンドエリミネーションフィルタ40が出力するΔΣ変調信号は、2値化器41に与えられる。
2値化器41は、コンパレータ等によって構成されており、信号処理装置2から信号ケーブル4を伝送して与えられるΔΣ変調信号を2値化し、2値化したΔΣ変調信号を出力する。
第2バンドパスフィルタ42は、RF信号である送信信号を通過させる通過帯域を有している。これにより、第2バンドパスフィルタ42は、ΔΣ変調信号における送信信号の帯域外に存在する量子化雑音を除去し、送信信号を通過させることができる。
よって、ΔΣ変調信号が与えられた第2バンドパスフィルタ42は、送信信号を出力する。
よって、出力端子50に信号を計測するための機器を接続し、その出力信号を計測することで、2値化器41が出力するΔΣ変調信号を確認することができる。これにより、信号処理装置2からのΔΣ変調信号が無線装置3に正常に伝送されているか否かを確認することができる。
無線送信部46は、第2バンドパスフィルタ42が出力するRF信号である送信信号に対して位相調整を行う移相器や、振幅調整を行う振幅調整器、送信信号を増幅するためのパワーアンプを備えており、与えられた送信信号の位相及び振幅を調整し、増幅する機能を有している。
アンテナ48に与えられた送信信号は、無線信号として空間に放射され送信される。
制御信号抽出部43は、バンドパスフィルタ43aと、信号処理部43bとを備えている。
バンドパスフィルタ43aが出力する制御信号は、信号処理部43bに与えられ、信号処理部43bによって復調や増幅等の信号処理がなされた後、無線送信部46に与えられる。
制御信号は、無線送信部46を制御するための信号であり、無線送信部46を制御するために必要な情報として、送信信号の位相や振幅、増幅率等の無線送信の設定に関する情報を含んでいる。
無線送信部46は、制御信号が与えられると、制御信号に含まれる前記情報に基づいて送信信号の無線送信に関する設定を行う。
この構成によれば、ΔΣ変調信号を無線装置3に対して伝送するための信号ケーブル4に、無線送信部46の制御に関する信号を伝送させることができ、新たに信号経路を設けることなく、信号処理装置2側から無線送信部46に関する制御を行うことができる。
よって、例えば、第1バンドエリミネーションフィルタ12によって、制御信号として必要な信号品質が確保できる程度に量子化雑音を抑制できる場合には、ΔΣ変調器11が出力するΔΣ変調信号において、制御信号の周波数f2を含む帯域の量子化雑音を抑圧することなく、第1バンドエリミネーションフィルタ12のみで、制御信号の周波数f2に存在する量子化雑音を抑圧してもよい。
この場合においても、制御信号の周波数f2に存在する量子化雑音が抑圧されたΔΣ変調信号を変調装置9に出力させることができる。
図5は、第2実施形態による通信システムの構成を示すブロック図である。
本実施形態と第1実施形態との相違点は、無線装置3が、制御信号生成部51を備え、信号処理装置2が制御信号抽出部36を備えている点である。その他の構成については、第1実施形態と同様である。
制御信号生成部51は、無線送信部46の温度等、無線送信部46の状態を示す情報を無線送信部46から取得する。
また、無線装置3の筐体45内には、筐体45内の温度等といった筐体45内の環境を示す値を測定するセンサ52が設けられている。センサ52は、筐体45内の環境を示す値を制御信号生成部51に出力する。
制御信号生成部51は、周波数f2の搬送波を変調することで、無線送信部46及びセンサ52から取得した情報を含んだ制御信号を生成する。制御信号生成部51が生成する制御信号は、アナログ信号であり、無線送信部46の状態を示す情報と、筐体45内の環境状態を示す情報とを含んでいる。
第3バンドパスフィルタ53は、信号通過帯域が制御信号の周波数f2を含むとともに、送信信号の通過を阻止するように設定されている。よって、第3バンドパスフィルタ53は、制御信号生成部51から制御信号が与えられると、制御信号を通過させ、他の信号を除去する。
分配合成器54には、信号ケーブル4、第2バンドエリミネーションフィルタ40、及び第3バンドパスフィルタ53が接続されている。分配合成器54は、信号ケーブル4、第2バンドエリミネーションフィルタ40、及び第3バンドパスフィルタ53を相互に接続している。
よって、分配合成器54に与えられた制御信号は、信号ケーブル4に与えられる。
信号ケーブル4には、変調装置9から出力されたΔΣ変調信号も与えられる。よって、制御信号と、ΔΣ変調信号とは、信号ケーブル4において互いに加算される。信号ケーブル4には、受信信号と、ΔΣ変調信号とが加算された信号が伝送される。
このため、信号ケーブル4に与えられた制御信号は、ΔΣ変調信号に含まれる量子化雑音と重畳するおそれがある。
このため、周波数f2である制御信号を信号ケーブル4に与えれば、当該制御信号がΔΣ変調信号の量子化雑音と重畳するのを抑制することができる。これにより、変調装置9によるΔΣ変調信号を無線装置3に対して伝送するための信号ケーブル4に、制御信号を伝送させることができる。
この結果、一の伝送線路である信号ケーブル4を用いて、デジタル信号であるΔΣ変調信号と、アナログ信号である制御信号とを多重化して伝送することができる。
分配合成器35には、第1バンドエリミネーションフィルタ12及び信号ケーブル4の他、制御信号抽出部36が接続されている。分配合成器35は、これらを相互に接続している。
よって、制御信号抽出部36には、信号ケーブル4に伝送される信号(ΔΣ変調信号と制御信号とが加算された信号)が与えられる。
バンドパスフィルタ36aは、制御信号を通過させる通過帯域を有している。これにより、バンドパスフィルタ36aは、ΔΣ変調信号における制御信号の帯域外に存在する量子化雑音を除去することができる。よって、バンドパスフィルタ36aは、信号ケーブル4に伝送される信号が与えられると、制御信号を出力する。
バンドパスフィルタ36aが出力する制御信号は、信号処理部36bに与えられ、信号処理部36bによって復調や増幅等の信号処理がなされた後、出力される。
制御信号は、無線送信部46を制御するための信号であり、無線送信部46を制御するために必要な情報として、無線送信部46の状態を示す情報と、筐体45内の環境状態を示す情報とを含んでいる。
信号処理装置2は、制御信号に含まれるこれら情報に基づいて、無線装置3(無線送信部46)の制御を行う。
変調装置9の出力を無線装置3に対して伝送するための信号ケーブル4に、無線送信部46の制御に関する信号を伝送させることができるので、新たに信号経路を設けることなく、信号処理装置2側から無線送信部46に関する制御を行うことができる。
図6は、第3実施形態による通信システムの構成の一部を示すブロック図である。
本実施形態と第1実施形態との相違点は、無線装置3が複数の無線送信部46を備えている点、及び変調装置9から出力されるΔΣ変調信号を複数の無線送信部46に分配する分配器60を備えている点である。
分配器60の後段には、複数の第2バンドパスフィルタ42(図例では4つ)が接続されている。さらに、複数の第2バンドパスフィルタ42の後段には、複数の無線送信部46(図例では4つ)が接続されている。
第2バンドエリミネーションフィルタ40に与えられた加算器13の出力は、第1実施形態と同様、第2バンドエリミネーションフィルタ40を通過した後、2値化器41によって2値化され、分配器60に与えられる。
分配器60に与えられる2値化器41の出力は、ΔΣ変調信号(デジタル信号)である。よって、分配器60は、デジタル処理によって、2値化器41の出力をコピーし、各無線送信部46に分配することができる。このため、2値化器41の出力を減衰させることなく適切に分配することができる。
複数のアンテナ48に与えられた送信信号は、無線信号として空間に放射され送信される。
このように、本実施形態では、複数のアンテナ48によって送信信号を送信するアレイアンテナを構成している。
制御信号抽出部43は、抽出した制御信号を、各無線送信部46と、分配器60とに与える。
分配器60を制御するための信号には、2値化器41の出力を与える無線送信部46を特定するための情報等、2値化器41の出力の分配の仕方に関する情報が含まれている。
制御信号が与えられた分配器60は、制御信号の内、分配器60を制御するための信号に含まれる情報に基づいて2値化器41の出力の分配を行う。
また、制御信号が与えられた各無線送信部46は、制御信号の内、各無線送信部46を制御するための信号に含まれる無線送信の設定に関する情報に基づいて無線送信を行う。
図9は、無線部61の構成を示すブロック図である。無線部61は、バンドエリミネーションフィルタ70、2値化器71、バンドパスフィルタ72、制御信号抽出部73、及び無線送信部76を備えている。無線部61は、第1実施形態の無線装置3と同様の構成であり、バンドエリミネーションフィルタ70は第2バンドエリミネーションフィルタ40に対応し、2値化器71は2値化器41に対応し、バンドパスフィルタ72は第2バンドパスフィルタ42に対応し、制御信号抽出部73は制御信号抽出部43に対応し、無線送信部76は無線送信部46に対応している。
各無線部61から出力された送信信号は、アンテナ48に与えられ、無線信号として送信される。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
上記各実施形態では、2入力のΔΣ変調器11を用いた場合を例示したが、3入力、4入力等のより多入力のΔΣ変調器11を用いてもよい。
例えば、3入力のΔΣ変調器11を用いれば、ΔΣ変調信号の帯域に量子化雑音が抑制される帯域を3箇所設けることができる。この結果、信号ケーブル4を用いて、ΔΣ変調器11が出力するΔΣ変調信号以外に、さらに2つの制御信号を伝送させることができる。
3 無線装置(受信装置) 4 信号ケーブル 9 変調装置
10 直交変調部 11 ΔΣ変調器
12 第1バンドエリミネーションフィルタ 13 加算器
16 第1入力ポート 17 第2入力ポート 18 出力ポート
19 第1ループフィルタ 19a 第1入力部 19b 第2入力部
19c 差分器 19d 第1経路 19e 第2経路
19f 内部フィルタ 19g 加算器
19h フィードフォワード経路 20 第2ループフィルタ
20a 第1入力部 20b 第2入力部 20c 差分器
20d 第1経路 20e 第2経路 20f 内部フィルタ
20g 加算器 20h フィードフォワード経路
21 加算器 22 量子化器
23,24 フィードバック経路 30 制御信号生成部
31 第1バンドパスフィルタ 33 コネクタ
34 筐体 35 分配合成器 36 制御信号抽出部
36a バンドパスフィルタ 36b 信号処理部
40 第2バンドエリミネーションフィルタ 41 2値化器
42 第2バンドパスフィルタ 43 制御信号抽出部
43a バンドパスフィルタ 43b 信号処理部 44 コネクタ
45 筐体 46 無線送信部 48 アンテナ
50 出力端子 51 制御信号生成部 52 センサ
53 第3バンドパスフィルタ 54 分配合成器
60 分配器 61 無線部
70 バンドエリミネーションフィルタ 71 2値化器
72 バンドパスフィルタ 73 制御信号抽出部 76 無線送信部
Claims (9)
- 通信信号に対してΔΣ変調されたΔΣ変調信号の送信を行う送信システムであって、
前記ΔΣ変調信号を受信する受信装置と、
前記ΔΣ変調信号を、信号伝送路を介して前記受信装置へ送信する送信装置と、を備え、
前記送信装置及び前記受信装置の少なくとも一方は、前記送信装置又は前記受信装置の制御に関する制御信号を前記信号伝送路に与えることで前記制御信号を前記送信装置及び前記受信装置の他方に送信し、
前記ΔΣ変調信号は、前記制御信号の周波数において量子化雑音が抑圧されている
送信システム。 - 前記送信装置は、前記通信信号にΔΣ変調を行うΔΣ変調器を備え、
前記ΔΣ変調器は、前記通信信号の周波数を含む第1周波数帯域の量子化雑音を阻止するとともに、前記制御信号の周波数を含む第2周波数帯域の量子化雑音を阻止する特性を有する請求項1に記載の送信システム。 - 前記送信装置は、前記ΔΣ変調器の出力が与えられるとともに前記制御信号の周波数を含む信号除去帯域を有する帯域除去フィルタとを備え、前記帯域除去フィルタの出力を前記ΔΣ変調信号として出力する請求項2に記載の送信システム。
- 前記送信装置は、前記通信信号にΔΣ変調を行うΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器の出力が与えられるとともに前記制御信号の周波数を含む信号除去帯域を有する帯域除去フィルタとを備え、前記帯域除去フィルタの出力を前記ΔΣ変調信号として出力する請求項1に記載の送信システム。
- 前記送信装置は、
前記信号伝送路に伝送される信号から前記受信装置が送信した前記制御信号を抽出する制御信号抽出部を備えている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の送信システム。 - 前記受信装置は、
前記信号伝送路に伝送される信号から前記送信装置が送信した前記制御信号を抽出する制御信号抽出部を備えている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の送信システム。 - 前記受信装置は、
前記信号伝送路を通じて与えられる前記ΔΣ変調信号を2値化する2値化器を備えている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の送信システム。 - 請求項1に記載の送信システムを備えたアンテナシステムであって、
前記受信装置は、
1又は複数のアンテナ素子と、
前記ΔΣ変調信号から得られる前記通信信号を前記1又は複数のアンテナ素子に与えて無線送信する1又は複数の送信部と、を備え、
前記制御信号は、前記1又は複数の送信部の制御に関する信号を含み、
前記1又は複数の送信部は、前記送信装置から送信された前記制御情報に基づいて無線送信する
アンテナシステム。 - 前記受信装置は、前記ΔΣ変調信号を前記複数の送信部に分配する分配部を備え、
前記制御信号は、前記分配部の制御に関する信号を含む請求項8に記載のアンテナシステム。
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