JP7281592B1 - 通信及び無線電力伝送を行うシステム、基地局、無線処理装置及びアンテナシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本書に記載された実施形態に係るシステムは、移動通信の基地局から給電対象の端末装置(例えば、移動通信のUE(移動局)やIoTデバイス)に対して無線電力伝送(WPT)することができるシステムである。実施形態のシステムは、例えば、UEなどの端末装置への下りリンクの無線フレームに設定された複数の無線リソース(リソースブロック)のうち通信に使用されていない通信未使用の無線リソース(リソースブロック)を端末装置への無線電力伝送(WPT)に有効活用したシステムである。実施形態のシステムは、基地局から端末装置への無線電力伝送(WPT)機能を有する、基地局と端末装置との間の無線通信システムであってもよい。また、実施形態のシステムは、基地局と端末装置との間の無線通信機能を有する、基地局から端末装置への無線電力伝送(WPT)システムであってもよい。
である。
10A :通信エリア
10A' :WPTエリア
10B :ビーム
20 :端末装置
30 :フレーム
31D :DL通信用フレーム
31U :UL通信用フレーム
32 :WPT用フレーム
110 :アンテナ
110 :アレーアンテナ
110C :通信アレーアンテナ
110W :WPTアレーアンテナ
120 :通信信号処理部
130 :無線処理装置(無線処理部)
131 :入出力信号処理部
132 :RF信号処理部
132C :通信用のRF信号処理部
132W :無線電力伝送(WPT)用のRF信号処理部
133 :アンテナシステム
1101 :アンテナ素子
1311 :信号分離部
1312 :第1混合器
1313 :第2混合器
1314 :第3混合器
1315 :局部発振器
1320 :RF信号処理ユニット
1320C :通信RF信号処理ユニット
1320W :WPTダミーRF信号処理ユニット
1321D :第2移相器
1321U :第3位相器
1321W :第1移相器
1322D :第2増幅器(電力増幅器)
1322U :第3増幅器(低ノイズ増幅器)
1322W :第1増幅器(電力増幅器)
1323 :信号切替スイッチ
1325 :RF信号処理ユニット
1326 :アンテナ共用器
1327D :送信フィルタ
1327U :受信フィルタ
1327W :送信フィルタ
1328 :信号切替スイッチ
1329 :アンテナ共用器
Claims (11)
- 複数の無線リソースを選択的に用いて通信可能な基地局に備えるアンテナシステムであって、
複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、下りリンクの無線電力伝送用のダミー信号、下りリンクの通信信号及び上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して、前記複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の無線信号処理ユニットと、
を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項1のアンテナシステムにおいて、
前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、
前記アンテナ素子から送信される前記無線電力伝送用のダミー信号の位相を制御するための第1移相器と、
前記無線電力伝送用のダミー信号を増幅する第1増幅器と、
前記アンテナ素子から送信される前記下りリンクの通信信号の位相を制御するための第2移相器と、
前記下りリンクの通信信号を増幅する第2増幅器と、
前記アンテナ素子を介して受信された前記上りリンクの通信信号を増幅する第3増幅器と、
前記上りリンクの通信信号の位相を制御するための第3位相器と、
を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項2のアンテナシステムにおいて、
前記第1増幅器は、バイアス調整型の高効率増幅器又は波形処理型の高効率増幅器であり、
前記第2増幅器は、線形領域での効率改善を行う増幅器であり、
前記第3増幅器は、低ノイズ増幅器である、
ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項1のアンテナシステムにおいて、
前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号を時分割複信(TDD)方式で多重化する多重化処理部を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項4のアンテナシステムにおいて、
前記無線電力伝送用のダミー信号に用いられる無線電力伝送用のフレーム、前記下りリンクの通信信号に用いられる下りリンク通信用のフレーム及び前記上りリンクの通信信号に用いられる上りリンク通信用のフレームが時分割されて通信フレームに割り当てられ、
前記多重化処理部は、前記無線電力伝送用のフレーム、前記下りリンク通信用のフレーム及び前記上りリンク通信用のフレームに同期させて、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号それぞれの信号処理経路と前記アンテナ素子との接続を切り替える、
ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項1のアンテナシステムにおいて、
前記複数の無線信号処理ユニットはそれぞれ、前記無線電力伝送用のダミー信号、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号を周波数分割複信(FDD)方式で多重化する多重化処理部を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項1のアンテナシステムにおいて、
前記アレーアンテナは、
前記無線電力伝送用のダミー信号の送信に用いられる無線電力伝送用のアレーアンテナと、
前記下りリンクの通信信号の送信及び前記上りリンクの通信信号の受信に用いられる通信用のアレーアンテナと、を有し、
前記複数の無線信号処理ユニットは、
前記無線電力伝送用のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、前記無線電力伝送用のダミー信号の高周波信号を無線電力伝送用の増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して送信する複数の無線電力伝送用の無線信号処理ユニットと、
前記通信用のアレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに接続され、前記下りリンクの通信信号及び前記上りリンクの通信信号の複数の高周波信号を互いに異なる増幅器で増幅し、前記アンテナ素子を介して前記複数の高周波信号を多重化して送受信する複数の通信用の無線信号処理ユニットと、を有する、
ことを特徴とするアンテナシステム。 - 請求項1乃至7のいずれかのアンテナシステムと、前記アンテナシステムに接続された入出力信号処理部と、を備える無線処理装置であって、
前記入出力信号処理部は、
前記無線電力伝送用のダミー信号及び前記下りリンクの通信信号を含む下りリンク中間周波信号を、前記無線電力伝送用のダミー信号の中間周波信号と前記下りリンクの通信信号の中間周波信号とに分離する信号分離部と、
前記無線電力伝送用のダミー信号の中間周波信号と所定周波数の局部発振信号とを混合して前記無線電力伝送用のダミー信号の高周波信号を生成する第1混合器と、
前記下りリンクの通信信号の中間周波信号と前記局部発振信号とを混合して前記下りリンクの通信信号の高周波信号を生成する第2混合器と、
前記上りリンクの通信信号の高周波信号と前記局部発振信号とを混合して前記上りリンクの通信信号の中間周波信号を生成する第3混合器と、
を有する、ことを特徴とする無線処理装置。 - 移動通信システムの基地局であって、
請求項6の無線処理装置と、前記無線電力伝送用のダミー信号及び前記下りリンクの通信信号を含む下りリンク中間周波信号を生成し、前記上りリンクの通信信号を含む上りリンク中間周波信号を処理する通信信号処理部と、を備える、ことを特徴とする基地局。 - 請求項9の基地局において、
前記無線処理装置を有する遠隔無線ヘッド装置と、
前記遠隔無線ヘッド装置から離れた位置に配置され、有線の通信回線を介して前記遠隔無線ヘッド装置に接続された、前記通信信号処理部を有するベースバンドユニット装置と、
を備える、
ことを特徴とする基地局。 - 請求項9の基地局から端末装置に無線電力伝送を行うシステムであって、
前記端末装置は、前記基地局から送信された前記無線電力伝送用のダミー信号を含む送信信号を受信する無線処理部と、前記無線電力伝送用のダミー信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を、受電電力として出力する電力出力部と、を有する、
ことを特徴とするシステム。
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HASEGAWA Naoki et al.,Function Expansion of B5G/6G Mobile Base Stations for Wireless Power Transfer,2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC),2022年12月02日,pp.348-349 |
中本 悠太 Yuta Nakamoto,電子情報通信学会2022年総合大会講演論文集 通信1 PROCEEDINGS OF THE 2022 IEICE GENERAL CONFERENCE,2022年03月01日,p.571 |
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