JP6705918B2 - 無線機及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
周波数の有効利用の観点から、準ミリ波以上の周波数帯では近接する周波数帯でTDD 無線システムとFDD無線システムが利用されているが、TDD無線システムに対応した TDD無線機とFDD無線システムに対応したFDD無線機との共存は、アンテナと無線 機間のフィルタ構成の違いにより、従来技術では実現が非常に難しかった。
このため、実際には、TDD無線システムとFDD無線システムとで別々の無線機が用 いられてきた。
すなわち、第1周波数で送信を行う一方で第2周波数で受信を行うFDD方式の無線通 信と、前記第1周波数で送信及び受信を行うTDD方式の無線通信とに対応した無線機で あって、前記第1周波数の信号を送信処理する送信回路部と、前記第1周波数の信号を受 信処理する第1受信回路部と、前記第2周波数の信号を受信処理する第2受信回路部と、 アンテナに接続されると共に、前記第1周波数の帯域に通過特性を持つ第1フィルタ及び 前記第2周波数の帯域に通過特性を持つ第2フィルタを有する分波部と、前記送信回路部 からの信号を分岐して前記分波部及び前記第1受信回路部へ出力すると共に、前記分波部 からの受信信号を前記第1受信回路部へ出力する経路切替部とを備え、前記分波部は、前 記第1フィルタ側に前記経路切替部が接続されると共に、前記第2フィルタ側に前記第2 受信回路部が接続されており、前記第1受信回路部を、FDD方式及びTDD方式の送信 フィードバックと、TDD方式の受信とに用いることを特徴とする。
これにより、TDD方式の無線通信でもFDD方式の無線通信でも無線特性の劣化を抑 えることができ、無線機の小型化及び高効率化を実現することができる。
本発明に係る無線機は、概略として、FDD無線システムに対応した送信DPD(Digi tal Pre-Distortion;デジタルプリディストーション)歪補償付き無線機の構成に、送信 DPD用フィードバック信号を抽出するために送信出力とデュプレクサー間にサーキュレ ータを設けてある。送信増幅器が発生する非線形歪は、多値QAM(Quadrature Amplitu de Modulation;直角位相振幅変調)の通信品質を大きく劣化させるため、DPD信号処 理と信号のピーク電圧を抑圧する信号処理を行うことによって非線形歪を打ち消す手法が 、無線基地局で一般に用いられている。
第1実施例の無線機は、デジタル信号処理部(DPD含む)1と、DAコンバータ2及 び送信部5を有する送信系と、ADコンバータ3及びDPD用受信部6を有する第1受信 系と、ADコンバータ4及び受信部7を有する第2受信系と、サーキュレータ8と、デュ プレクサー9と、アンテナ10とを備える。
ここで、FDD方式の無線通信では、送信に周波数f1を用いる一方で受信に周波数f 2を用い、TDD方式の無線通信では、送信及び受信に周波数f1を用いることとする。
送信部5から第1ポートに入力される送信信号は、第2ポートからデュプレクサー9に 出力される。また、デュプレクサー9から第2ポートに入力される受信信号は、第3ポー トからDPD用受信部6に出力される。また、第1ポートに入力された送信信号は、全て が第2ポートから出力されるのではなく、その一部が第3ポート側に漏れる。すなわち、 第1ポートに入力された送信信号の一部が、アイソレーションポートである第3ポートを 通じて減衰されて、帰還信号としてDPD用受信部6にも出力される。
デジタル信号処理部1で生成された送信変調信号は、DAコンバータ2でアナログ信号 に変換され、送信部5で所要の周波数(周波数f1)にアップコンバート後、必要な電力 に増幅される。
送信部5の出力信号の一部は、サーキュレータ8の第3ポート(アイソレーションポー ト)を通じて減衰され、帰還信号としてDPD用受信部6へ出力される。DPD用受信部 6に入力された帰還信号は、周波数のダウンコンバート後、増幅されて、後置のADコン バータ3でデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部1にフィードバックされる。
これにより、結果的に、送信部5での電力増幅により発生する非線形歪がキャンセルさ れた送信変調信号が生成され、サーキュレータ8とデュプレクサー9を通過してアンテナ 10より無線送信される。
デジタル信号処理部1は、受信部7を経由して入力された個々の受信信号を処理する。
なお、無線機をFDD方式で動作させる場合には、送信が低出力のときや、低出力送信 機でDPDを動作させなくても通信品質が保たれるのであれば、DPD用受信部6の電源 をOFFにすることで低消費電力化を図ることができる。
デジタル信号処理部1で生成された時間分割送信変調信号は、DAコンバータ2でアナ ログ信号に変換され、送信部5で所要の周波数(周波数f1)にアップコンバート後、必 要な電力に増幅される。なお、送信データが無い時間は、電力増幅に用いる増幅器の電源 をOFFにすることで受信特性の劣化を低減することができる。
送信部5の出力信号の一部は、サーキュレータ8の第3ポート(アイソレーションポー ト)を通じて減衰され、帰還信号としてDPD用受信部6へ出力される。DPD用受信部 6に入力された帰還信号は、周波数のダウンコンバート後、増幅されて、後置のADコン バータ3でデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部1にフィードバックされる。
これにより、結果的に、送信部5での電力増幅により発生する非線形歪がキャンセルさ れた送信変調信号が生成され、サーキュレータ8とデュプレクサー9を通過してアンテナ 10より無線送信される。
デジタル信号処理部1は、DPD用受信部6を経由して入力された個々の受信信号を処 理する。
なお、無線機をTDD方式で動作させる場合には、受信部7は使用しないので、受信部 7の電源をOFFにすることで低消費電力化を図ることができる。
図2〜3には、本発明の第2実施例に係る無線機の構成例を示してある。
第2実施例の無線機は、デジタル信号処理部(DPD含む)1と、DAコンバータ2及 び送信回路部(13,16,19,25)を有する送信系29と、ADコンバータ3及び 第1受信回路部(26,23,22,20,17,14,27,11)を有する第1受信 系30と、ADコンバータ4及び第2受信回路部(24,21,18,15,28,12 )を有する第2受信系31と、サーキュレータ8と、デュプレクサー9と、アンテナ10 とを備える。
第1受信回路部は、RFスイッチ26と、ロー帯域外ノイズ増幅器23と、RFスイッ チ22と、バンドパスフィルタ20と、ミキサ(DPD用ダウンコンバータ)17と、R Fスイッチ14と、DPD帯域バンドパスフィルタ27と、IF増幅器11とを有してお り、第1実施例のDPD用受信部6に対応する。
第2受信回路部は、ロー帯域外ノイズ増幅器24と、バンドパスフィルタ21と、ミキ サ(受信用ダウンコンバータ)18と、RFスイッチ15と、受信帯域バンドパスフィル タ28と、IF増幅器12とを有しており、第1実施例の受信部7に対応する。
RFスイッチ15は、ミキサ17と受信帯域バンドパスフィルタ28とを接続するか、 ミキサ18と受信帯域バンドパスフィルタ28とを接続するかを切り替える。
RFスイッチ22,26は、第2受信回路部に入力された信号をロー帯域外ノイズ増幅 器23で増幅するか否かを切り替える。
デジタル信号処理部1で生成された送信変調信号は、DAコンバータ2でアナログ信号 に変換され、DAコンバータ2で発生するスプリアスと帯域外ノイズを低減するローパス フィルタ15を通過させる。その後、後置のミキサ16で所要の周波数(周波数f1)に アップコンバートされ、ミキサ16で発生するスプリアスと帯域外ノイズを減衰させるバ ンドパスフィルタ19を通過させ、送信増幅器25で必要な電力に増幅される。
これにより、結果的に、送信増幅器25での電力増幅により発生する非線形歪がキャン セルされた送信変調信号が生成され、サーキュレータ8とデュプレクサー9を通過してア ンテナ10より無線送信される。
デジタル信号処理部1は、第2受信回路部を経由して入力された個々の受信信号を処理 する。
デジタル信号処理部1で生成された時間分割送信変調信号は、DAコンバータ2でアナ ログ信号に変換され、DAコンバータ2で発生するスプリアスと帯域外ノイズを低減する ローパスフィルタ15を通過させる。その後、後置のミキサ16で所要の周波数(周波数 f1)にアップコンバートされ、ミキサ16で発生するスプリアスと帯域外ノイズを減衰 させるバンドパスフィルタ19を通過させ、送信増幅器25で必要な電力に増幅される。 なお、送信データが無い時間は、送信増幅器25の電源をOFFにすることで受信特性の 劣化を低減することができる。
これにより、結果的に、送信増幅器25での電力増幅により発生する非線形歪がキャン セルされた送信変調信号が生成され、サーキュレータ8とデュプレクサー9を通過してア ンテナ10より無線送信される。
アンテナ10から入力される時間分割受信信号は、送信周波数と同じ周波数f1である ため、デュプレクサー9を通じて送信信号と同じ側に分波されて、サーキュレータ8を通 じて第1受信回路部へ出力される。TDD方式の送受信時は、送信データが無い時間にお いては、ロー帯域外ノイズ増幅器23を経由するようにRFスイッチ22,26が設定さ れており、帯域外ノイズ増幅器23で増幅させ、後置のミキサ17で発生するスプリアス と帯域外ノイズを減衰させるバンドパスフィルタ20を通過させた後に、ミキサ17で周 波数をダウンコンバートする。TDD方式の送受信時は、送信データが無い時間において は、ミキサ17と受信帯域バンドパスフィルタ28とを接続するようにRFスイッチ14 ,15が設定されており、受信帯域バンドパスフィルタ28を通過させて受信帯域外のス プリアスやノイズが低減され、IF増幅器12で増幅されて、後置のADコンバータ4で デジタル信号に変換され、デジタル信号処理部1へ出力される。
なお、無線機をTDD方式で動作させる場合には、ロー帯域外ノイズ増幅器24とミキ サ18は使用しないので、ロー帯域外ノイズ増幅器24とミキサ18の電源をOFFにす ることで低消費電力化を図ることができる。
例えば、上記実施例では、本発明に係る分波部として、デュプレクサー9を用いている が、周波数f1の帯域に通過特性を持つ第1フィルタ及び周波数f2の帯域に通過特性を 持つ第2フィルタを有する他の回路素子を用いても構わない。
また、上記実施例では、本発明に係る経路切替部として、サーキュレータ8を用いてい るが、送信回路部からの信号を分岐してデュプレクサー9及び第1受信回路部へ出力する と共に、デュプレクサー9からの受信信号を第1受信回路部へ出力する他の回路素子を用 いても構わない。
9:デュプレクサー、 10:アンテナ、 11,12:IF増幅器、 13:ローパ スフィルタ、 14,15,22,26:RFスイッチ、 16:ミキサ(送信アップコ ンバータ)、 17:ミキサ(DPD用ダウンコンバータ)、 18:ミキサ(受信用ダ ウンコンバータ)、 19,20,21:バンドパスフィルタ、 23,24:ロー帯域 外ノイズ増幅器、 25:送信増幅器、 27:DPD帯域バンドパスフィルタ、 28 :受信帯域バンドパスフィルタ、 29:送信系、 30:第1受信系、 31:第2受 信系
Claims (4)
- 第1周波数で送信を行う一方で第2周波数で受信を行うFDD方式の無線通信と、前記 第1周波数で送信及び受信を行うTDD方式の無線通信とに対応した無線機であって、
前記第1周波数の信号を送信処理する送信回路部と、
前記第1周波数の信号を受信処理する第1受信回路部と、
前記第2周波数の信号を受信処理する第2受信回路部と、
アンテナに接続されると共に、前記第1周波数の帯域に通過特性を持つ第1フィルタ及 び前記第2周波数の帯域に通過特性を持つ第2フィルタを有する分波部と、
前記送信回路部からの信号を分岐して前記分波部及び前記第1受信回路部へ出力すると 共に、前記分波部からの受信信号を前記第1受信回路部へ出力する経路切替部とを備え、
前記分波部は、前記第1フィルタ側に前記経路切替部が接続されると共に、前記第2フ ィルタ側に前記第2受信回路部が接続されており、
前記第1受信回路部を、FDD方式及びTDD方式の送信フィードバックと、TDD方 式の受信とに用いることを特徴とする無線機。 - 請求項1に記載の無線機において、
前記第1受信回路部は、第1前段増幅器と、前記第1周波数の帯域に通過特性を持つ第 1前段フィルタと、歪補償用の帯域に通過特性を持つ第1後段フィルタと、第1後段増幅 器とを有し、
前記第2受信回路部は、第2前段増幅器と、前記第2周波数の帯域に通過特性を持つ第 2前段フィルタと、受信用の帯域に通過特性を持つ第2後段フィルタと、第2後段増幅器 とを有しており、
前記送信回路部からの信号を前記第1受信回路部側に分岐した信号を、前記第1前段フ ィルタで処理した後に前記第1後段フィルタ及び前記第1後段増幅器で処理し、
前記第1周波数で受信した信号を、前記第1前段増幅器及び前記第1前段フィルタで処 理した後に前記第2後段フィルタ及び前記第2後段増幅器で処理し、
前記第2周波数で受信した信号を、前記第2前段増幅器及び前記第2前段フィルタで処 理した後に前記第2後段フィルタ及び前記第2後段増幅器で処理することを特徴とする無 線機。 - 第1周波数で送信を行う一方で第2周波数で受信を行うFDD方式の無線通信と、前記 第1周波数で送信及び受信を行うTDD方式の無線通信とに対応した無線機による無線通 信方法であって、
前記無線機は、
前記第1周波数の信号を送信処理する送信回路部と、
前記第1周波数の信号を受信処理する第1受信回路部と、
前記第2周波数の信号を受信処理する第2受信回路部と、
アンテナに接続されると共に、前記第1周波数の帯域に通過特性を持つ第1フィルタ及 び前記第2周波数の帯域に通過特性を持つ第2フィルタを有する分波部と、
前記送信回路部からの信号を分岐して前記分波部及び前記第1受信回路部へ出力すると 共に、前記分波部からの受信信号を前記第1受信回路部へ出力する経路切替部とを備え、
前記分波部は、前記第1フィルタ側に前記経路切替部が接続されると共に、前記第2フ ィルタ側に前記第2受信回路部が接続されており、
前記第1受信回路部を、FDD方式及びTDD方式の送信フィードバックと、TDD方 式の受信とに用いることを特徴とする無線通信方法。 - 請求項3に記載の無線通信方法において、
前記第1受信回路部は、第1前段増幅器と、前記第1周波数の帯域に通過特性を持つ第 1前段フィルタと、歪補償用の帯域に通過特性を持つ第1後段フィルタと、第1後段増幅 器とを有し、
前記第2受信回路部は、第2前段増幅器と、前記第2周波数の帯域に通過特性を持つ第 2前段フィルタと、受信用の帯域に通過特性を持つ第2後段フィルタと、第2後段増幅器 とを有しており、
前記送信回路部からの信号を前記第1受信回路部側に分岐した信号を、前記第1前段フ ィルタで処理した後に前記第1後段フィルタ及び前記第1後段増幅器で処理し、
前記第1周波数で受信した信号を、前記第1前段増幅器及び前記第1前段フィルタで処 理した後に前記第2後段フィルタ及び前記第2後段増幅器で処理し、
前記第2周波数で受信した信号を、前記第2前段増幅器及び前記第2前段フィルタで処 理した後に前記第2後段フィルタ及び前記第2後段増幅器で処理することを特徴とする無 線通信方法。
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