JP7289006B1 - SYSTEM, BASE STATION, METHOD AND PROGRAM FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION - Google Patents

SYSTEM, BASE STATION, METHOD AND PROGRAM FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION Download PDF

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Abstract

【課題】基地局の無線処理部における低消費電力化及び無線電力伝送(WPT)用の信号の高出力化を図ることができるシステムを提供する。【解決手段】基地局は、複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、通信用の無線リソースを用いる通信信号と無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成し、送信信号に含まれる通信信号及び無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して端末装置に送信する。端末装置は、基地局から送信された無線電力伝送用信号を含む送信信号を受信し、無線電力伝送用信号を含む送信信号を受信した受信信号の電力を出力する。【選択図】図3A system capable of reducing power consumption in a radio processing unit of a base station and increasing the output of a signal for wireless power transmission (WPT) is provided. A base station is allocated a radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission in mutually different periods of a plurality of radio resources, and a base station generates a communication signal using the radio resource for communication and a radio for wireless power transmission. A transmission signal including a dummy signal for wireless power transmission using resources is generated, and the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal are individually amplified by a first power amplifier and a second power amplifier that are different from each other. and send it to the terminal device. A terminal device receives a transmission signal including a signal for wireless power transmission transmitted from a base station, and outputs the power of the received signal including the signal for wireless power transmission. [Selection drawing] Fig. 3

Description

本発明は、無線電力伝送(WPT)を行うことができるシステム、基地局、方法及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a system, base station, method and program capable of wireless power transfer (WPT).

従来、無線フレームに設定された複数の無線リソースの少なくとも一部を用いて基地局と端末装置との間で通信を行う通信システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a communication system in which communication is performed between a base station and a terminal device using at least part of a plurality of radio resources set in a radio frame (see Patent Document 1, for example).

国際公開第2017/164220号WO2017/164220

従来の通信システムにおいて基地局に接続して通信する端末装置として、内蔵電池から供給される電力を主に利用する携帯型の端末装置がある。この端末装置では、内蔵電池の残量が少なくなったときに内蔵電池を充電する煩雑な作業が必要である。また、内蔵電池ではなく有線接続の電源ラインから供給される電力を利用する端末装置は、そのような電源ラインを利用可能な場所での使用に制限される。このように基地局に接続して通信を行う様々な端末装置への給電をまかなうことができるような給電インフラが未整備である。 2. Description of the Related Art In a conventional communication system, there is a portable terminal device that mainly uses power supplied from a built-in battery as a terminal device that communicates by connecting to a base station. This terminal device requires a complicated task of charging the internal battery when the remaining amount of the internal battery is low. Moreover, a terminal device that uses power supplied from a wired power line rather than a built-in battery is limited to use where such a power line is available. A power supply infrastructure capable of supplying power to various terminal devices that perform communication by connecting to a base station has not yet been developed.

第5世代及びその後の次世代の移動通信システムでは、基地局に接続して通信する端末装置(例えば、ユーザ装置、IoTデバイス等)が急増してくるのが予想され、膨大なトラフィックを捌く通信インフラの整備が進められている。しかしながら、上記通信を行う膨大な数の端末装置への給電をまかなうことができる給電インフラは未整備のままである。 In the 5th generation and subsequent generation mobile communication systems, it is expected that the number of terminal devices (e.g., user equipment, IoT devices, etc.) that connect to base stations and communicate will increase rapidly, and communication that will handle a huge amount of traffic. Infrastructure development is underway. However, a power supply infrastructure capable of supplying power to a huge number of terminal devices that perform the above communication remains undeveloped.

上記端末装置へ給電する給電インフラとして、移動通信の基地局を用いて無線電力伝送(WPT)を行うシステムが検討されている。かかるシステムの課題の一つとして、基地局の無線処理部(無線機送信部)における低消費電力化及び無線電力伝送(WPT)用の信号の高出力化を図ることがある。 A system that performs wireless power transmission (WPT) using a mobile communication base station is being studied as a power supply infrastructure for supplying power to the terminal device. One of the problems of such a system is to reduce power consumption in a radio processing unit (radio transmitting unit) of a base station and to increase the output of signals for wireless power transmission (WPT).

本発明の一態様に係るシステムは、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を備え、前記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る。前記基地局は、前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成する通信信号処理部と、
前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して前記端末装置に送信する無線処理部と、を有する。前記端末装置は、前記基地局から送信された前記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。
A system according to one aspect of the present invention is a system that includes a base station capable of communication by selectively using a plurality of radio resources, and performs wireless power transmission from the base station to a terminal device. The base station is assigned a radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission in mutually different periods of the plurality of radio resources. a communication signal processing unit that generates a transmission signal including a dummy signal for wireless power transmission using resources;
a wireless processing unit that amplifies the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal separately by a first power amplifier and a second power amplifier that are different from each other, and transmits the amplified signal to the terminal device. The terminal device includes: a radio processing unit that receives a transmission signal including the dummy signal transmitted from the base station; and

前記システムにおいて、前記基地局の前記通信信号処理部は、前記複数の無線リソースのうち通信用の無線リソースを用いる通信信号と通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信ベースバンド信号を生成する送信ベースバンド信号処理部と、前記送信ベースバンド信号の時間軸上における前記通信信号の期間と前記無線電力伝送用のダミー信号の期間との境界を識別可能なトリガー信号を生成するトリガー信号生成部と、前記トリガー信号に基づいて、前記送信ベースバンド信号処理部で生成された前記送信ベースバンド信号を、前記通信信号からなる第1送信ベースバンド信号と前記無線電力伝送用のダミー信号からなる第2送信ベースバンド信号とに分離する信号分離部と、を有してもよい。又、前記基地局の前記無線処理部は、前記第1送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第1送信無線信号を生成する第1送信無線処理部と、前記第2送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第2送信無線信号を生成する第2送信無線処理部と、前記第1送信無線信号を増幅する第1電力増幅器と、前記第2送信無線信号を増幅する第2電力増幅器と、前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを合成して送信無線信号を出力する信号合成部と、を有してもよい。 In the system, the communication signal processing unit of the base station includes a communication signal using radio resources for communication among the plurality of radio resources, and a radio power transmission using communication unused radio resources not used for communication. and a transmission baseband signal processing unit that generates a transmission baseband signal including a dummy signal of and a boundary between the period of the communication signal and the period of the dummy signal for wireless power transmission on the time axis of the transmission baseband signal. a trigger signal generation unit that generates a trigger signal that can identify the transmission baseband signal generated by the transmission baseband signal processing unit based on the trigger signal; and a signal separator for separating the signal and the second transmission baseband signal composed of the dummy signal for wireless power transmission. Further, the radio processing unit of the base station includes a first transmission radio processing unit that generates a first transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the first transmission baseband signal, and the second transmission baseband a second transmission radio processing unit that generates a second transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the signal; a first power amplifier that amplifies the first transmission radio signal; and amplifies the second transmission radio signal. a second power amplifier; and signal synthesis for synthesizing the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio signal output from the second power amplifier to output a transmission radio signal. You may have a part and a.

前記システムにおいて、前記第1電力増幅器は、ドハティ増幅器、エンベロープトラッキング増幅器又はアウトフェージング増幅器であってもよく、前記第2電力増幅器は、C級増幅器、E級増幅器、F級増幅器又はJ級増幅器であってもよい。 In the system, the first power amplifier may be a Doherty amplifier, an envelope tracking amplifier, or an outphasing amplifier, and the second power amplifier may be a class C amplifier, a class E amplifier, a class F amplifier, or a class J amplifier. There may be.

前記システムにおいて、前記信号合成部は、前記第1電力増幅器の出力側に接続された第1アイソレータと、前記第2電力増幅器の出力側に接続された第2アイソレータと、前記第1アイソレータから出力された前記第1送信無線信号と前記第2アイソレータから出力された前記第2送信無線信号とを同相で合成して前記送信無線信号を出力する同相合成回路と、を有してもよい。 In the system, the signal synthesizing unit includes a first isolator connected to the output side of the first power amplifier, a second isolator connected to the output side of the second power amplifier, and an output from the first isolator. and an in-phase combining circuit that combines in-phase the first transmission radio signal output from the second isolator and the second transmission radio signal output from the second isolator and outputs the transmission radio signal.

前記システムにおいて、前記信号合成部は、前記トリガー信号生成部で生成されたトリガー信号を所定時間遅延させて出力する遅延回路と、前記遅延回路で遅延させたトリガー信号が入力され、前記トリガー信号に基づいて、前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを切り替え、前記送信無線信号として出力する信号切替合成部と、を有してもよい。 In the system, the signal synthesizing unit includes a delay circuit that delays the trigger signal generated by the trigger signal generating unit by a predetermined time and outputs the trigger signal, and a trigger signal that is delayed by the delay circuit. a signal switching/combining unit that switches between the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio signal output from the second power amplifier and outputs the transmission radio signal based on , may have

本発明の他の態様に係る基地局は、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である。この基地局は、前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成する通信信号処理部と、前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して端末装置に送信する無線処理部と、を備える。 A base station according to another aspect of the present invention is a base station capable of communicating by selectively using a plurality of radio resources. In this base station, radio resources for communication and radio resources for wireless power transmission are allocated to different periods of the plurality of radio resources, and a communication signal using the radio resources for communication and a radio for wireless power transmission are allocated. a communication signal processing unit that generates a transmission signal including a dummy signal for wireless power transmission using resources; a first power amplifier that differs from the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal; and a wireless processing unit that amplifies the signals individually by a second power amplifier and transmits the signals to the terminal device.

前記基地局において、前記通信信号処理部は、前記複数の無線リソースのうち通信用の無線リソースを用いる通信信号と通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信ベースバンド信号を生成する送信ベースバンド信号処理部と、前記送信ベースバンド信号の時間軸上における前記通信信号の期間と前記無線電力伝送用のダミー信号の期間との境界を識別可能なトリガー信号を生成するトリガー信号生成部と、前記トリガー信号に基づいて、前記送信ベースバンド信号処理部で生成された前記送信ベースバンド信号を、前記通信信号からなる第1送信ベースバンド信号と前記無線電力伝送用のダミー信号からなる第2送信ベースバンド信号とに分離する信号分離部と、を有してもよい。また、前記無線処理部は、前記第1送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第1送信無線信号を生成する第1送信無線処理部と、前記第2送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第2送信無線信号を生成する第2送信無線処理部と、前記第1送信無線信号を増幅する第1電力増幅器と、前記第2送信無線信号を増幅する第2電力増幅器と、前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを合成して送信無線信号を出力する信号合成部と、を有してもよい。 In the base station, the communication signal processing unit generates a communication signal using a radio resource for communication among the plurality of radio resources and a dummy signal for wireless power transmission using a communication unused radio resource not used for communication. and a boundary between the period of the communication signal and the period of the dummy signal for wireless power transmission on the time axis of the transmission baseband signal. a trigger signal generation unit for generating a trigger signal; and the transmission baseband signal generated by the transmission baseband signal processing unit based on the trigger signal is combined with a first transmission baseband signal made up of the communication signal and the and a signal separating unit for separating into a second transmission baseband signal composed of a dummy signal for wireless power transmission. Further, the radio processing unit includes a first transmission radio processing unit that generates a first transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the first transmission baseband signal, and a first transmission radio processing unit that generates a first transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the first transmission baseband signal, A second transmission radio processing unit that generates a second transmission radio signal having a predetermined transmission frequency, a first power amplifier that amplifies the first transmission radio signal, and a second power amplifier that amplifies the second transmission radio signal. and a signal combiner that combines the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio signal output from the second power amplifier and outputs a transmission radio signal. may have.

前記基地局において、前記第1電力増幅器は、ドハティ増幅器、エンベロープトラッキング増幅器又はアウトフェージング増幅器であってもよく、前記第2電力増幅器は、C級増幅器、E級増幅器、F級増幅器又はJ級増幅器であってもよい。 In the base station, the first power amplifier may be a Doherty amplifier, an envelope tracking amplifier, or an outphasing amplifier, and the second power amplifier may be a class C amplifier, a class E amplifier, a class F amplifier, or a class J amplifier. may be

前記基地局において、前記信号合成部は、前記第1電力増幅器の出力側に接続された第1アイソレータと、前記第2電力増幅器の出力側に接続された第2アイソレータと、前記第1アイソレータから出力された前記第1送信無線信号と前記第2アイソレータから出力された前記第2送信無線信号とを同相で合成して前記送信無線信号を出力する同相合成回路と、を有してもよい。 In the base station, the signal synthesizing unit includes: a first isolator connected to the output side of the first power amplifier; a second isolator connected to the output side of the second power amplifier; An in-phase combining circuit that combines the output first transmission radio signal and the second transmission radio signal output from the second isolator in-phase and outputs the transmission radio signal.

前記基地局において、前記信号合成部は、前記トリガー信号生成部で生成されたトリガー信号を所定時間遅延させて出力する遅延回路と、前記遅延回路で遅延させたトリガー信号が入力され、前記トリガー信号に基づいて、前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを切り替え、前記送信無線信号として出力する信号切替合成部と、を有してもよい。 In the base station, the signal synthesizing unit includes a delay circuit for delaying the trigger signal generated by the trigger signal generating unit by a predetermined time and outputting the trigger signal, and a trigger signal delayed by the delay circuit. A signal switching combining unit that switches between the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio signal output from the second power amplifier based on and outputs as the transmission radio signal and may have

本発明の更に他の態様に係る方法は、前記基地局が、前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成することと、前記基地局が、前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して前記端末装置に送信することと、前記端末装置が、前記基地局から送信された前記ダミー信号を含む送信信号を受信することと、前記端末装置が、前記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ことと、を含む。 In a method according to still another aspect of the present invention, the base station is allocated radio resources for communication and radio resources for radio power transmission in mutually different periods of the plurality of radio resources, and and a dummy signal for wireless power transmission using the wireless resource for wireless power transmission; A dummy signal for power transmission is individually amplified by a first power amplifier and a second power amplifier, which are different from each other, and transmitted to the terminal device; and the terminal device includes the dummy signal transmitted from the base station. receiving a transmission signal; and outputting, as received power, power of a reception signal received by the terminal device from the transmission signal including the dummy signal.

本発明の更に他の態様に係るプログラムは、複数の無線リソースを選択的に用いて端末装置と通信を行う基地局に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成するためのプログラムコードと、前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して前記端末装置に送信するためのプログラムコードと、を含む。 A program according to still another aspect of the present invention is a program executed by a computer or processor provided in a base station that selectively uses a plurality of radio resources to communicate with a terminal device. This program allocates a radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission to different periods of the plurality of radio resources, and assigns a communication signal using the radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission. a program code for generating a transmission signal including a dummy signal for wireless power transmission using a program code for separately amplifying by two power amplifiers and transmitting to the terminal device.

前記プログラムは、機械学習に用いられる学習済モデルを含む。 The program includes a trained model used for machine learning.

本発明によれば、基地局における低消費電力化及び無線電力伝送(WPT)用の信号の高出力化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce power consumption in a base station and increase the output of signals for wireless power transmission (WPT).

実施形態に係るシステムの全体構成の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the whole structure of the system which concerns on embodiment. 実施形態に係るシステムを構成する基地局及び端末装置の構成の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a base station and a terminal device that configure the system according to the embodiment; (a)は、実施形態に係る基地局から送信されるWPT用ダミー信号を含む送信信号の無線リソース(リソースブロック)におけるWPTブロックの割り当ての一例を示す説明図である。(b)は、実施形態に係る基地局から送信される送信信号のOFDM方式の二次変調における周波数軸上のスペクトルの一例を示す説明図である。(a) is an explanatory diagram showing an example of allocation of WPT blocks in radio resources (resource blocks) of transmission signals including WPT dummy signals transmitted from a base station according to the embodiment; (b) is an explanatory diagram showing an example of a spectrum on the frequency axis in OFDM secondary modulation of a transmission signal transmitted from the base station according to the embodiment; 本実施形態に係る基地局の電力増幅器の入出力電力特性及び効率特性の一例を示すグラフ。5 is a graph showing an example of input/output power characteristics and efficiency characteristics of the power amplifier of the base station according to the present embodiment; (a)は、実施形態に係る基地局から送信される通信信号のQAM方式の一次変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。(b)は、同基地局から送信されるWPT用ダミー信号の変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。(a) is an explanatory diagram showing an example of arrangement of symbol points in QAM primary modulation of a communication signal transmitted from a base station according to the embodiment. (b) is an explanatory diagram showing an example of arrangement of symbol points in modulation of WPT dummy signals transmitted from the same base station. 実施形態に係る基地局の基地局装置の構成の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a base station apparatus of the base station according to the embodiment; 同基地局装置における通信信号及びWPT用ダミー信号の分離及び合成それぞれの制御に用いるトリガー信号の一例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a trigger signal used for controlling separation and combination of communication signals and WPT dummy signals in the same base station apparatus; (a)~(d)はそれぞれ、通信信号及びWPT用ダミー信号を分離する前の送信信号、分離後の通信信号、分離後のWPT用ダミー信号及び合成後の送信信号の一例を示す説明図。(a) to (d) are explanatory diagrams showing an example of a transmission signal before separation of a communication signal and a WPT dummy signal, a communication signal after separation, a WPT dummy signal after separation, and a transmission signal after combination, respectively. . 図6の基地局装置における信号合成部の一構成例を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a signal synthesizing section in the base station apparatus of FIG. 6; 図6の基地局装置における信号合成部の他の構成例を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing another configuration example of the signal synthesizing unit in the base station apparatus of FIG. 6; 実施形態に係る基地局から複数の端末装置へのビームフォーミングによる端末装置毎の給電の一例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of power supply for each terminal device by beamforming from the base station according to the embodiment to a plurality of terminal devices;

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The system according to the embodiments described in this document can perform wireless power transmission (WPT) from a mobile communication base station to a terminal device to be powered (for example, a mobile communication UE (mobile station) or an IoT device). It is a system that can In the system of the embodiment, for example, communication unused radio resources (resource blocks) that are not used for communication among a plurality of radio resources (resource blocks) set in a downlink radio frame to a terminal device such as a UE. is effectively used for wireless power transmission (WPT) to terminal devices. A system of an embodiment may be a wireless communication system between a base station and a terminal device with wireless power transfer (WPT) functionality from the base station to the terminal device. Moreover, the system of the embodiment may be a wireless power transfer (WPT) system from a base station to a terminal device, which has a wireless communication function between the base station and the terminal device.

特に、本実施形態のシステムでは、基地局の無線処理部において送信信号に含まれる通信信号及び無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器を個別に設け、無線電力伝送用のダミー信号を増幅する第2電力増幅器として、入出力電力特性における飽和領域(高出力電力領域)で電力効率が高い低消費電力の電力増幅器を用いることができるため、基地局の無線処理部における低消費電力化及び無線電力伝送(WPT)用の信号の高出力化が可能である。 In particular, in the system of the present embodiment, a first power amplifier and a second power amplifier are separately provided for different communication signals and dummy signals for wireless power transmission included in transmission signals in the wireless processing unit of the base station, and the wireless power As the second power amplifier that amplifies the dummy signal for transmission, a power amplifier with high power efficiency and low power consumption in the saturation region (high output power region) of the input/output power characteristics can be used. It is possible to reduce the power consumption in the unit and increase the output of the signal for wireless power transmission (WPT).

図1は、本実施形態に係るシステムの概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態のシステムは、通信エリア(セル)10Aを形成するセルラー方式の基地局10と、通信エリア10Aに在圏しているときに基地局10に接続して基地局10と無線通信可能な給電対象の端末装置(以下「UE」(ユーザ装置)ともいう。)20と、を有する。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a system according to this embodiment. The system of the present embodiment includes a cellular base station 10 forming a communication area (cell) 10A, and a base station 10 capable of wirelessly communicating with the base station 10 while in the communication area 10A. a terminal device to which power is to be supplied (hereinafter also referred to as “UE” (user equipment)) 20;

UE20は、移動通信システムの移動局でもよいし、通信装置(例えば移動通信モジュール)と各種デバイスとを組み合わせたものであってもよい。UE20は、例えば複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナを備える。UE20はIoTデバイス(「IoT機器」ともいう。)であってもよい。 The UE 20 may be a mobile station of a mobile communication system, or may be a combination of a communication device (eg mobile communication module) and various devices. The UE 20 comprises, for example, an array antenna having a plurality of antenna elements. The UE 20 may be an IoT device (also referred to as "IoT equipment").

図1において、基地局10は、多数のアンテナ素子を有する複数のアレーアンテナ110を備え、複数のUE20との間でmassive MIMO(以下「mMIMO」ともいう。)伝送方式の通信を行うことができる。mMIMOは、アレーアンテナ110を用いてデータ送受信を行うことにより大容量・高速通信を実現する無線伝送技術である。また、複数のUE20のそれぞれに対して時分割で又は同時にビーム10Bを形成するビームフォーミングを行うMU(Multi User)-MIMO伝送方式で通信を行うことができる。多素子のアレーアンテナを用いてMU-MIMO伝送を行うことにより、各UE20の通信環境に応じてUE20ごとに適切なビームを向けて通信できるため、セル全体の通信品質を改善できる。また、同一の無線リソース(時間・周波数リソース)を用いて複数のUE20との通信ができるため、システム容量を拡大することができる。 In FIG. 1, a base station 10 includes a plurality of array antennas 110 having a large number of antenna elements, and can perform communication with a plurality of UEs 20 using a massive MIMO (hereinafter also referred to as "mMIMO") transmission method. . mMIMO is a wireless transmission technology that achieves high-capacity, high-speed communication by transmitting and receiving data using the array antenna 110 . Also, it is possible to perform communication with each of a plurality of UEs 20 in a time division manner or by a MU (Multi User)-MIMO transmission system that performs beamforming to form a beam 10B at the same time. By performing MU-MIMO transmission using a multi-element array antenna, an appropriate beam can be directed to each UE 20 according to the communication environment of each UE 20 for communication, so the communication quality of the entire cell can be improved. Moreover, since communication with a plurality of UEs 20 can be performed using the same radio resource (time/frequency resource), the system capacity can be expanded.

また、図1において、通信エリア10A内の一部は、基地局10から端末装置20に向けて無線電力伝送を行う無線電力伝送エリア(以下「WPTエリア」という。)10A'になっている。WPTエリア10A'は図示のように通信エリア10Aよりも狭いエリアでもよいし、通信エリア10Aと同じ又はほぼ同じサイズ及び位置のエリアであってもよい。 1, part of the communication area 10A is a wireless power transmission area (hereinafter referred to as "WPT area") 10A' in which wireless power transmission is performed from the base station 10 to the terminal device 20. FIG. The WPT area 10A' may be a smaller area than the communication area 10A as shown, or it may be an area of the same or approximately the same size and location as the communication area 10A.

WPTエリア10A'では、基地局10からの下りリンクの無線フレームを構成する複数の無線リソース(時間・周波数リソース)であるリソースブロックのうち通信に用いら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)を無線電力伝送ブロックとして活用している。基地局10は、UE20への下りリンクの無線フレームにおいて、通信未使用の無線リソースである無線電力伝送ブロック(WPTブロック)に無線電力伝送用のダミー信号(以下「WPT用ダミー信号」ともいう。)を割り当てた送信信号を生成してUE20に送信する。 In the WPT area 10A', communication unused radio resources (resource blocks ) is used as a wireless power transmission block. In a downlink radio frame to the UE 20, the base station 10 adds a dummy signal for wireless power transmission (hereinafter also referred to as "WPT dummy signal") to a wireless power transmission block (WPT block), which is a wireless resource not used for communication. ) is generated and transmitted to the UE 20 .

特に、第5世代又はそれ以降の世代の移動通信システムにおいては、無線フレームの一部のサブキャリアのみに必要最小限の参照信号(RS)や制御信号を配置するリーンキャリアという技術が提案されており、無線フレームにおける通信未使用の無線リソースの部分を有効活用してUE20への無線電力伝送を行うことが期待される。 In particular, in the fifth generation or later generation mobile communication systems, a technology called lean carrier has been proposed in which the minimum necessary reference signals (RS) and control signals are arranged only in some subcarriers of a radio frame. Therefore, it is expected that wireless power transmission to the UE 20 will be performed by effectively utilizing the radio resource portion that is not used for communication in the radio frame.

基地局10とUE20との間で送受信される通信の信号の電波及び基地局10からUE20に送信されるWPT用ダミー信号を割り当てた送信信号の電波は、例えば、ミリ波又はマイクロ波である。 The radio waves of communication signals transmitted and received between the base station 10 and the UE 20 and the radio waves of transmission signals to which WPT dummy signals are allocated are transmitted from the base station 10 to the UE 20, for example, millimeter waves or microwaves.

図2は、実施形態に係るシステムを構成する基地局10及び端末装置(UE)20の主要構成の一例を示すブロック図である。基地局10は、基地局装置100とアンテナ110とを備える。アンテナ110は、例えば、図1に示すように多数のアンテナ素子を有するアレーアンテナである。アンテナ110は単数でもよいし複数であってもよい。例えば、アンテナ110は複数のセクタセルに対応させて複数配置してもよい。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the main configuration of the base station 10 and terminal equipment (UE) 20 that configure the system according to the embodiment. Base station 10 includes base station apparatus 100 and antenna 110 . Antenna 110 is, for example, an array antenna having a large number of antenna elements as shown in FIG. The antenna 110 may be singular or plural. For example, a plurality of antennas 110 may be arranged corresponding to a plurality of sector cells.

基地局装置100は、通信信号処理部120と無線処理部130とを備える。通信信号処理部120は、UE20との間で送受信される各種のユーザデータや制御情報等の信号を処理する。 Base station apparatus 100 includes communication signal processing section 120 and radio processing section 130 . The communication signal processing unit 120 processes signals such as various user data and control information transmitted and received with the UE 20 .

通信信号処理部120は、UE20に対する下りリンクの通信の際に、複数の無線リソース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を用いたWPT用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を生成する。例えば、WPT用ダミー信号は、通信信号よりもPAPR(ピーク電力対平均電力比)(「波高比」ともいう。)が小さい変調方式で変調して生成することができる。例えば、WPT用ダミー信号は、Zadoff-Chu系列の符号を用いて変調され、時間に対して振幅が一定で位相が変化する変調信号であってもよく、また、デジタル変調方式の複数のシンボル点のうち振幅が最大又は最大近傍の複数のシンボル点で変調された信号であってもよい。また例えば、送信信号の生成は、通信信号用のQAM(直交振幅変調)やWPT用ダミー信号用のPAPRが小さい変調等の一次変調、並びに、OFDM(直交周波数多重)変調等の二次変調を含んでもよい。 During downlink communication with the UE 20, the communication signal processing unit 120 generates a downlink transmission signal including a WPT dummy signal using unused radio resources that are not used for communication among a plurality of radio resources. Generate. For example, the WPT dummy signal can be generated by modulating with a modulation scheme having a smaller PAPR (peak power to average power ratio) (also referred to as "crest ratio") than the communication signal. For example, the WPT dummy signal may be a modulation signal that is modulated using a Zadoff-Chu sequence code and has a constant amplitude and a variable phase with respect to time. It may be a signal modulated by a plurality of symbol points having the maximum amplitude or near the maximum amplitude. For example, the transmission signal is generated by primary modulation such as QAM (Quadrature Amplitude Modulation) for communication signals and low PAPR modulation for dummy signals for WPT, and secondary modulation such as OFDM (orthogonal frequency multiplexing) modulation. may contain.

無線処理部130は、通信信号処理部120で生成した送信信号をアンテナ110からUE20に送信したり、UE20からアンテナ110を介して受信した受信信号を通信信号処理部120に出力したりする。 The radio processing unit 130 transmits a transmission signal generated by the communication signal processing unit 120 to the UE 20 from the antenna 110 and outputs a reception signal received from the UE 20 via the antenna 110 to the communication signal processing unit 120 .

UE20に対する下りリンク通信の送信信号に通信未使用の無線リソースを用いたWPT用ダミー信号を含める処理や、後述の信号の分離や信号の合成等に用いるトリガー信号の生成は、移動通信の無線フレームを構成するサブフレームに基づいて行ってもよい。 The process of including a WPT dummy signal using unused radio resources in the transmission signal of downlink communication to the UE 20, and the generation of a trigger signal used for signal separation and signal synthesis, which will be described later, are performed in the radio frame of mobile communication. may be performed based on the subframes that make up the

また、UE20に対する下りリンク通信の送信信号に、通信未使用の無線リソースを用いたWPT用ダミー信号を含める処理は、基地局10が自律的に行ってもよいし、UE20からの要求若しくは指示又は外部プラットフォーム(例えば、サーバ、クラウドシステム)からの要求若しくは指示に基づいて行ってもよい。 In addition, the process of including WPT dummy signals using unused radio resources in downlink communication transmission signals for the UE 20 may be performed autonomously by the base station 10, or may be performed upon request or instruction from the UE 20. It may be performed based on a request or instruction from an external platform (eg, server, cloud system).

また、本実施形態において、無線処理部130は、BF制御信号に基づいてアレーアンテナ110で形成される一又は複数のビームを制御する。また、無線処理部130は、通信信号処理部120で生成されたWPT用ダミー信号を含む下りリンクの送信信号を、アンテナ110を介してUE20に送信する。 Also, in this embodiment, the radio processing unit 130 controls one or more beams formed by the array antenna 110 based on the BF control signal. Also, the radio processing unit 130 transmits a downlink transmission signal including the WPT dummy signal generated by the communication signal processing unit 120 to the UE 20 via the antenna 110 .

基地局10は、UE20に対する下りリンクの通信の際に、UE20毎に又は複数のUE20が属するターゲットエリアのUEグループ毎に、個別のビーム10Bを形成するビームフォーミング(BF)制御を行い、UE20毎に又はUEグループ毎に無線電力伝送を行ってもよい。UE20毎又はUEグループ毎のBF制御は、通信信号処理部120における周波数領域のデジタルBF制御で行ってもよいし、無線処理部130におけるアナログBF制御で行ってもよい。 During downlink communication with the UE 20, the base station 10 performs beam forming (BF) control to form an individual beam 10B for each UE 20 or for each UE group in a target area to which a plurality of UEs 20 belongs. Alternatively, wireless power transmission may be performed for each UE group. BF control for each UE 20 or each UE group may be performed by digital BF control in the frequency domain in the communication signal processing unit 120 or by analog BF control in the radio processing unit 130 .

図2において、UE20は、アンテナ210と無線処理部220と通信信号処理部230と電力出力部240と電池250とを含む。アンテナ210は、例えば複数のアンテナ素子を有する小型のアレーアンテナである。無線処理部220は、通信信号処理部230で生成したフィードバック情報やユーザデータ等の送信信号をアンテナ210から基地局10に送信したり、基地局10からアンテナ210を介して受信した受信信号を通信信号処理部230に出力したりする。 In FIG. 2 , UE 20 includes antenna 210 , radio processing section 220 , communication signal processing section 230 , power output section 240 and battery 250 . Antenna 210 is, for example, a small array antenna having a plurality of antenna elements. The radio processing unit 220 transmits transmission signals such as feedback information and user data generated by the communication signal processing unit 230 from the antenna 210 to the base station 10, and communicates reception signals received from the base station 10 via the antenna 210. It outputs to the signal processing unit 230 .

本実施形態において、無線処理部220は、基地局10から送信されたWPT用ダミー信号を含む送信信号を受信する。また、電力出力部240は、例えば整流器を有し、基地局10からのWPT用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、電池充電用の受電電力として出力する。電力出力部240から出力された受電電力により、電池250を充電することができる。 In this embodiment, the radio processing unit 220 receives transmission signals including WPT dummy signals transmitted from the base station 10 . Further, the power output unit 240 has, for example, a rectifier, and outputs the power of the reception signal received from the transmission signal including the WPT dummy signal from the base station 10 as the reception power for charging the battery. The battery 250 can be charged with the received power output from the power output unit 240 .

図3(a)は、本実施形態に係る基地局10から送信されるWPT用ダミー信号を含む送信信号の無線リソース(リソースブロック)におけるWPTブロックの割り当ての一例を示す説明図である。また、図3(b)は、本実施形態に係る基地局10から送信される送信信号のOFDM方式の二次変調における周波数軸上のスペクトルの一例を示す説明図である。図3(a)に示すように、本実施形態のシステムにおける下りリンク通信及び上りリンク通信で用いられる複数の無線リソースは、周波数軸上のサブキャリアと時間軸上のスロットとにより定義される複数のリソースブロック30である。各リソースブロック30は、図3(b)に示すように周波数軸上で互いに直交する所定帯域幅のサブキャリア33を有する。 FIG. 3A is an explanatory diagram showing an example of allocation of WPT blocks in radio resources (resource blocks) of transmission signals including WPT dummy signals transmitted from the base station 10 according to the present embodiment. FIG. 3(b) is an explanatory diagram showing an example of a spectrum on the frequency axis in OFDM secondary modulation of a transmission signal transmitted from the base station 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 3A, the plurality of radio resources used in downlink communication and uplink communication in the system of the present embodiment are defined by subcarriers on the frequency axis and slots on the time axis. is a resource block 30 of . Each resource block 30 has subcarriers 33 with a predetermined bandwidth that are orthogonal to each other on the frequency axis, as shown in FIG. 3(b).

図3(a)の無線リソースを構成するリソースブロック30は、移動通信の無線フレームを構成する連続の複数のサブフレームに割り当てられる。図示の例では、各サブフレームは所定数(例えば20個)のリソースブロックで構成され、通信用のサブフレーム(以下「通信用フレーム」という。)F1とWPT用のサブフレーム(以下「WPT用フレーム」という。)F2が交互に位置する。通信用フレームF1は、上りリンク及び下りリンクの通信用のリソースブロック31を含み、WPT用フレームF2は、図中のクロスハッチングを付しているWPT用のリソースブロック32を含む。通信用フレームF1のリソースブロック31のうち、上りリンクの複数のリソースブロックには、ユーザデータの上りリンク通信の信号及びUE20からのWPT用のフィードバック情報の通信の信号に割り当てられ、下りリンクの複数のリソースブロックには、ユーザデータや情報の下りリンク通信の信号に割り当てられる。また、WPT用フレームF2のリソースブロック32には、下りリンクのWPT用信号が割り当てられる。 A resource block 30 forming the radio resource in FIG. 3(a) is allocated to a plurality of continuous subframes forming a radio frame for mobile communication. In the illustrated example, each subframe is composed of a predetermined number (for example, 20) of resource blocks, and includes a communication subframe (hereinafter referred to as "communication frame") F1 and a WPT subframe (hereinafter referred to as "WPT frame") F2 are alternately positioned. The communication frame F1 includes resource blocks 31 for uplink and downlink communications, and the WPT frame F2 includes WPT resource blocks 32, which are cross-hatched in the figure. Of the resource blocks 31 of the communication frame F1, a plurality of uplink resource blocks are assigned to a signal for uplink communication of user data and a signal for communication of feedback information for WPT from the UE 20. These resource blocks are allocated to downlink communication signals of user data and information. A downlink WPT signal is assigned to the resource block 32 of the WPT frame F2.

図4は、本実施形態に係る基地局10の電力増幅器の入力電力Pin[dBm]に対する出力電力Pout[dBm]及び効率PAE[%]の特性の一例を示すグラフである。図中の曲線Aは、電力増幅器の交流の入力電力Pin[dBm]に対する交流の出力電力Pout[dBm]のシミュレーション計算結果であり、「□」のプロット点は出力電力Pout[dBm]の測定結果である。また、図中の曲線Bは、電力増幅器の入力電力Pin[dBm]に対する効率の指標値の一つであるPAE(電力付加効率)[%]のシミュレーション計算結果であり、「○」のプロット点は効率PAE[%]の測定結果である。ここで、電力増幅器のPAE[%]は、(Pout-Pin)/Pdcで定義される。Pdcは電力増幅器に入力(印加)される直流電力である。また、図中の線形領域は、入力電力Pinと出力電力Poutとの関係が線形又はほぼ線形の関係にある領域である。図中の飽和領域は、入力電力Pinの増加に対して出力電力Poutが飽和又はほぼ飽和している領域である。線形領域と飽和領域の境界の近傍に、電力増幅器の効率PAEのピークが位置する。 FIG. 4 is a graph showing an example of characteristics of output power Pout [dBm] and efficiency PAE [%] with respect to input power Pin [dBm] of the power amplifier of the base station 10 according to this embodiment. Curve A in the figure is the result of simulation calculation of the AC output power Pout [dBm] with respect to the AC input power Pin [dBm] of the power amplifier, and the plot points of "□" are the measurement results of the output power Pout [dBm]. is. Curve B in the figure is a simulation calculation result of PAE (power added efficiency) [%], which is one of the index values of efficiency with respect to the input power Pin [dBm] of the power amplifier. is the measurement result of efficiency PAE [%]. Here, the PAE [%] of the power amplifier is defined by (Pout-Pin)/Pdc. Pdc is the DC power input (applied) to the power amplifier. A linear region in the figure is a region in which the relationship between the input power Pin and the output power Pout is linear or substantially linear. A saturation region in the figure is a region where the output power Pout is saturated or nearly saturated with respect to an increase in the input power Pin. A peak of the efficiency PAE of the power amplifier is located near the boundary between the linear region and the saturation region.

基地局10において、PAPR(ピーク電力対平均電力比)の高い変調信号からなる通信信号を電力増幅器で増幅するときは、電力増幅器の低出力電力及び低効率の線形領域が使用される。例えば、図4の飽和領域の開始点(左端)から低電力側に相応のバックオフをとった点(線形領域の中央部)に、通信信号(変調信号)の平均電力が位置するように、電力増幅器の動作パラメータ(例えば、平均電力の動作点)が設定される。例えば、FETを用いた電力増幅器の場合、所定の平均電力の動作点になるように、FETに印加するドレイン電圧が設定される。 In the base station 10, when a power amplifier amplifies a communication signal composed of a modulated signal with a high PAPR (Peak Power to Average Power Ratio), a low output power and low efficiency linear region of the power amplifier is used. For example, so that the average power of the communication signal (modulated signal) is positioned at the point (central part of the linear region) obtained by appropriately backing off the low power side from the starting point (left end) of the saturation region in FIG. An operating parameter (eg, average power operating point) of the power amplifier is set. For example, in the case of a power amplifier using FETs, the drain voltage applied to the FETs is set so as to achieve a predetermined average power operating point.

また、無線電力伝送(WPT)において電力増幅器の高出力電力の領域でWPT用ダミー信号を増幅できるように、WPT用ダミー信号として、PAPR(ピーク電力対平均電力比)が通信信号よりも低いOFDM変調信号を用いてもよい。 Further, in order to amplify the WPT dummy signal in the high output power region of the power amplifier in wireless power transmission (WPT), the WPT dummy signal has a lower PAPR (peak power to average power ratio) than the communication signal. A modulated signal may also be used.

図5(a)は、本実施形態に係る基地局10から送信される通信信号のQAM方式の一次変調におけるシンボル点41の配置の一例を示す説明図である。図5(a)は、64QAM方式の場合の複数のシンボル点(64値のシンボル点)の配置を示すコンスタレーションの図である。また、図5(b)は、本実施形態に係る基地局10から送信されるWPT用ダミー信号の変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。図5(a)及び図5(b)において、横軸は同相チャネル成分を示し,縦軸は直交チャネル成分を示している。 FIG. 5(a) is an explanatory diagram showing an example of arrangement of symbol points 41 in the QAM primary modulation of a communication signal transmitted from the base station 10 according to this embodiment. FIG. 5(a) is a constellation diagram showing the arrangement of a plurality of symbol points (64-level symbol points) in the case of the 64QAM system. FIG. 5(b) is an explanatory diagram showing an example of arrangement of symbol points in modulation of the WPT dummy signal transmitted from the base station 10 according to this embodiment. In FIGS. 5(a) and 5(b), the horizontal axis indicates the in-phase channel component and the vertical axis indicates the quadrature channel component.

本実施形態では、WPT用ダミー信号として、PAPR(ピーク電力対平均電力比)が通信信号よりも低いOFDM変調信号を用いる。例えば、図5(a)において、通信信号用のQAM方式の複数のシンボル点41のうち、振幅が最大である最外周又は最外周周辺の複数のシンボル点41Sのみで変調されたOFDM変調信号からなるWPT用ダミー信号を用いてもよい。 In this embodiment, as the WPT dummy signal, an OFDM modulated signal having a PAPR (peak power to average power ratio) lower than that of the communication signal is used. For example, in FIG. 5A, from an OFDM modulated signal modulated only by a plurality of symbol points 41S on or around the outermost circumference having the maximum amplitude among a plurality of symbol points 41 of the QAM system for communication signals, A dummy signal for WPT may be used.

また、図5(b)のコンスタレーション図に示すように、時間に対して振幅が一定の条件で位相が変化するシンボル点42で変調されたOFDM変調信号からなるWPT用ダミー信号を用いてもよい。図5(b)のシンボル点42でOFDM変調信号は、例えばZadoff-Chu系列の符号を用いて生成することができる。 Further, as shown in the constellation diagram of FIG. 5(b), a WPT dummy signal composed of an OFDM modulated signal modulated by a symbol point 42 whose phase changes under the condition that the amplitude is constant with respect to time may be used. good. The OFDM modulated signal at the symbol point 42 in FIG. 5(b) can be generated using, for example, a Zadoff-Chu sequence code.

上記構成の基地局10において、WPT用ダミー信号の高出力化とともに、基地局装置100の電力増幅器を含む無線処理部130における消費電力を低減したい、という課題がある。 In the base station 10 configured as described above, it is desired to increase the power of the dummy signal for WPT and reduce the power consumption in the radio processing section 130 including the power amplifier of the base station apparatus 100 .

そこで、本実施形態では、通信信号処理部120から出力される送信信号に含まれる通信信号及びWPT用ダミー信号を互いに異なる2つの第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅している。すなわち、第1電力増幅器は、下りリンクの送信信号のうち出力電力が低い通信信号の期間(フレーム)について選択的に増幅動作し、第2電力増幅器は、下りリンクの送信信号のうち出力電力が高いWPT用ダミー信号の期間(フレーム)について選択的に増幅動作する。WPT用ダミー信号の電力を増幅する高出力電力の第2電力増幅器は、広いダイナミック特性や高い線形性が要求されない。そのため、第2電力増幅器として、入出力電力特性における飽和領域(高出力電力領域)で電力効率(前述のPAE[%])が高く低消費電力の電力増幅器を用いることができ、第1電力増幅器及び第2電力増幅器を含む基地局装置100の低消費電力化を図ることができる。 Therefore, in this embodiment, the communication signal and the WPT dummy signal included in the transmission signal output from the communication signal processing unit 120 are individually amplified by two different first power amplifiers and second power amplifiers. That is, the first power amplifier selectively amplifies a period (frame) of a communication signal having a low output power among downlink transmission signals, and the second power amplifier performs an amplifying operation of a downlink transmission signal having a low output power. Amplification is selectively performed for a period (frame) of a high WPT dummy signal. Wide dynamic characteristics and high linearity are not required for the high output power second power amplifier that amplifies the power of the WPT dummy signal. Therefore, as the second power amplifier, a power amplifier with high power efficiency (the PAE [%] described above) in the saturation region (high output power region) of the input/output power characteristics and low power consumption can be used. And the power consumption of the base station apparatus 100 including the second power amplifier can be reduced.

図6は、実施形態に係る基地局10の基地局装置100の構成の一例を示すブロック図である。図6において、基地局装置100の通信信号処理部120は、送信ベースバンド信号処理部121と、トリガー信号生成部122と、信号分離部としての信号分離スイッチ123を備える。 FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the base station apparatus 100 of the base station 10 according to the embodiment. 6, communication signal processing section 120 of base station apparatus 100 includes transmission baseband signal processing section 121, trigger signal generation section 122, and signal separation switch 123 as a signal separation section.

送信ベースバンド信号処理部121は、所定のベースバンドのスケジューリング情報に基づいて、無線フレームを構成する複数のサブフレームのうち通信用の無線リソースである通信用フレームF1を用いる通信信号と、通信に使用されていない通信未使用の無線リソースであるWPT用フレームF2を用いるWPT用ダミー信号とを含む中間周波数の送信ベースバンド信号(図8(a)参照)を生成する。 Based on predetermined baseband scheduling information, the transmission baseband signal processing unit 121 generates a communication signal using a communication frame F1, which is a radio resource for communication among a plurality of subframes forming a radio frame, and An intermediate-frequency transmission baseband signal (see FIG. 8(a)) including a WPT dummy signal using the WPT frame F2, which is an unused radio resource for communication, is generated.

トリガー信号生成部122は、上記ベースバンドのスケジューリング情報に基づいて、送信ベースバンド信号の時間軸上における通信信号の期間(通信用フレームF1)とWPT用ダミー信号の期間(WPT用フレームF2)との境界を識別可能なトリガー信号を生成し、信号分離スイッチ123に出力する。例えば、トリガー信号生成部122は、図7に示すように、通信用フレームF1の期間中が低電位の「0」レベルになり、WPT用フレームF2の期間中が高電位の「1」レベルになるように変化する方形状のトリガー信号を生成して出力する。 Based on the baseband scheduling information, the trigger signal generator 122 generates a communication signal period (communication frame F1) and a WPT dummy signal period (WPT frame F2) on the time axis of the transmission baseband signal. A trigger signal capable of identifying the boundary of is generated and output to the signal separation switch 123 . For example, as shown in FIG. 7, the trigger signal generator 122 is set to the low potential “0” level during the period of the communication frame F1, and is set to the high potential “1” level during the period of the WPT frame F2. It generates and outputs a rectangular trigger signal that changes as follows.

信号分離スイッチ123は、トリガー信号生成部122から出力されたトリガー信号に基づいて、送信ベースバンド信号処理部121で生成された中間周波数の送信ベースバンド信号を、通信信号からなる第1送信ベースバンド信号と、WPT用ダミー信号からなる第2送信ベースバンド信号とに分離する。 Based on the trigger signal output from the trigger signal generator 122, the signal separation switch 123 separates the intermediate-frequency transmission baseband signal generated by the transmission baseband signal processor 121 into the first transmission baseband signal composed of the communication signal. signal and a second transmission baseband signal consisting of a dummy signal for WPT.

図6の例では、信号分離スイッチ123は、トリガー信号が「0」レベルにある通信用フレームF1の期間に、送信ベースバンド信号の出力パスを図中の「0」の通信信号用パスに切り換えた状態で、中間周波数の通信信号からなる第1送信ベースバンド信号(図8(b)参照)を出力する。また、信号分離スイッチ123は、トリガー信号が「1」レベルにあるWPT用フレームF2の期間に、送信ベースバンド信号の出力パスを図中の「1」の通信信号用パスに切り換えた状態で、中間周波数のWPT用ダミー信号からなる第2送信ベースバンド信号(図8(c)参照)を出力する。 In the example of FIG. 6, the signal separation switch 123 switches the output path of the transmission baseband signal to the communication signal path of "0" in the figure during the period of the communication frame F1 in which the trigger signal is at the "0" level. In this state, the first transmission baseband signal (see FIG. 8(b)) composed of intermediate frequency communication signals is output. Further, the signal separation switch 123 switches the output path of the transmission baseband signal to the communication signal path of "1" in FIG. A second transmission baseband signal (see FIG. 8(c)) composed of an intermediate-frequency WPT dummy signal is output.

無線処理部130は、第1送信無線処理部(送信RF処理部)132(1)と、第2送信無線処理部(送信RF処理部)132(2)と、第1電力増幅器131(1)と、第2電力増幅器131(2)と、信号合成部133と、出力回路134を備える。 The radio processing unit 130 includes a first transmission radio processing unit (transmission RF processing unit) 132(1), a second transmission radio processing unit (transmission RF processing unit) 132(2), and a first power amplifier 131(1). , a second power amplifier 131 ( 2 ), a signal synthesizing section 133 , and an output circuit 134 .

第1送信無線処理部132(1)は、信号分離スイッチ123から出力された中間周波数の第1送信ベースバンド信号と、所定周波数の局部発振信号とに基づいて、所定の送信周波数の通信信号からなる第1送信無線信号を生成する(図8(a)参照)。 Based on the intermediate-frequency first transmission baseband signal output from the signal separation switch 123 and the local oscillation signal of the predetermined frequency, the first transmission radio processing unit 132(1) converts the communication signal of the predetermined transmission frequency into A first transmission radio signal is generated (see FIG. 8(a)).

第2送信無線処理部132(2)は、信号分離スイッチ123から出力された中間周波数の第2送信ベースバンド信号と、所定周波数の局部発振信号とに基づいて、所定の送信周波数のWPT用ダミー信号からなる第2送信無線信号を生成する(図8(b)参照)。 The second transmission radio processing unit 132(2) generates a WPT dummy signal of a predetermined transmission frequency based on the second transmission baseband signal of the intermediate frequency output from the signal separation switch 123 and the local oscillation signal of the predetermined frequency. A second transmission radio signal composed of signals is generated (see FIG. 8(b)).

第1電力増幅器131(1)は、広ダイナミックレンジで高効率及び線形性に優れた電力増幅器であり、通信信号からなる第1送信無線信号を増幅する。第1電力増幅器131(1)は、例えば、ドハティ増幅器、エンベロープトラッキング増幅器又はアウトフェージング増幅器である。 The first power amplifier 131(1) is a power amplifier with a wide dynamic range, high efficiency and excellent linearity, and amplifies a first transmission radio signal, which is a communication signal. The first power amplifier 131(1) is, for example, a Doherty amplifier, an envelope tracking amplifier, or an outphasing amplifier.

第2電力増幅器131(2)は、入出力電力特性における飽和領域(高出力電力領域)で電力効率が高い低消費電力の電力増幅器であり、WPT用ダミー信号からなる第2送信無線信号を増幅する。第2電力増幅器131(2)は、例えば、C級増幅器、E級増幅器、F級増幅器又はJ級増幅器である。 The second power amplifier 131(2) is a power amplifier with high power efficiency and low power consumption in the saturation region (high output power region) of the input/output power characteristics, and amplifies the second transmission radio signal composed of the WPT dummy signal. do. The second power amplifier 131(2) is, for example, a class C amplifier, a class E amplifier, a class F amplifier, or a class J amplifier.

第1電力増幅器131(1)及び第2電力増幅器131(2)はそれぞれ、例えば、高周波用のFETを用いて構成することができる。 The first power amplifier 131(1) and the second power amplifier 131(2) can each be configured using, for example, a high frequency FET.

信号合成部133は、第1電力増幅器131(1)から出力された通信信号からなる第1送信無線信号(図8(b)参照)と、第2電力増幅器131(2)から出力されたWPT用ダミー信号からなる第2送信無線信号(図8(c)参照)とを合成し、合成した送信無線信号(図8(d)参照)を出力する。 The signal combiner 133 combines the first transmission radio signal (see FIG. 8B) composed of the communication signal output from the first power amplifier 131(1) with the WPT output from the second power amplifier 131(2). second transmission radio signal (see FIG. 8(c)) composed of a dummy signal for transmission, and outputs the combined transmission radio signal (see FIG. 8(d)).

出力回路134は、例えば、所定の送信周波数の送信無線信号を選択的に通過させる帯域通過フィルタ(BPF)と、無線信号の送信と受信とでアンテナ110を共用するためのアンテナ共用器(DUP:Duplexer)を含む。 The output circuit 134 includes, for example, a bandpass filter (BPF) that selectively passes a transmission radio signal of a predetermined transmission frequency, and an antenna duplexer (DUP: Duplexer).

図9は、図6の基地局装置100における信号合成部133の一構成例を示すブロック図である。図9の信号合成部133は、第1電力増幅器131(1)の出力側に接続された第1アイソレータ1331(1)と、第2電力増幅器131(2)の出力側に接続された第2アイソレータ1331(2)と、RF同相合成回路1332を有する。第1アイソレータ1331(1)及び第2アイソレータ1331(2)は、第1電力増幅器131(1)と第2電力増幅器131(2)との間のパス間のアイソレーションを行い、送信無線信号の逆流を防止する。RF同相合成回路1332は、第1アイソレータ1331(1)から出力された通信信号からなる第1送信無線信号と、第2アイソレータ1331(2)から出力されたWPT用ダミー信号からなる第2送信無線信号とを同相で合成し、合成した信号を送信無線信号として出力する。 FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of signal combining section 133 in base station apparatus 100 of FIG. The signal combiner 133 of FIG. 9 includes a first isolator 1331(1) connected to the output side of the first power amplifier 131(1) and a second isolator 1331(1) connected to the output side of the second power amplifier 131(2). It has an isolator 1331 ( 2 ) and an RF in-phase combining circuit 1332 . The first isolator 1331(1) and the second isolator 1331(2) provide isolation between the paths between the first power amplifier 131(1) and the second power amplifier 131(2), and transmit radio signals. Prevent backflow. The RF in-phase synthesis circuit 1332 generates a first transmission radio signal composed of a communication signal output from the first isolator 1331(1) and a second transmission radio signal composed of a WPT dummy signal output from the second isolator 1331(2). signals in-phase, and outputs the combined signal as a transmission radio signal.

第1アイソレータ1331(1)及び第2アイソレータ1331(2)はそれぞれ、例えば、高周波のサーキュレータと終端抵抗で構成することができる。また、RF同相合成回路1332は、例えば、ウィルキンソン分配器で構成することができる。なお、RF同相合成回路1332の入力側の第1電力増幅器131(1)と第2電力増幅器131(2)との間のパス間のアイソレーションが高い場合、第1アイソレータ1331(1)及び第2アイソレータ1331(2)は設けなくてもよい。 Each of the first isolator 1331(1) and the second isolator 1331(2) can be composed of, for example, a high frequency circulator and a terminating resistor. Also, the RF in-phase combining circuit 1332 can be configured by, for example, a Wilkinson divider. Note that when the isolation between paths between the first power amplifier 131(1) and the second power amplifier 131(2) on the input side of the RF in-phase combining circuit 1332 is high, the first isolator 1331(1) and the second 2 isolator 1331(2) may not be provided.

図10は、図6の基地局装置100における信号合成部133の他の構成例を示すブロック図である。図10の信号合成部133は、遅延回路1333と、信号切替合成部としての合成スイッチ回路1334とを有する。 FIG. 10 is a block diagram showing another configuration example of signal combining section 133 in base station apparatus 100 of FIG. The signal synthesizing section 133 of FIG. 10 has a delay circuit 1333 and a synthesizing switch circuit 1334 as a signal switching synthesizing section.

遅延回路1333は、通信信号処理部120のトリガー信号生成部122で生成されたトリガー信号を所定時間遅延させて出力する。遅延回路1333で遅延させる遅延時間は、前述の第1送信無線処理部(送信RF処理部)132(1)、第2送信無線処理部(送信RF処理部)132(2)、第1電力増幅器131(1)及び第2電力増幅器131(2)における高周波信号処理に要した遅延時間に対応する。 The delay circuit 1333 delays the trigger signal generated by the trigger signal generator 122 of the communication signal processor 120 by a predetermined time and outputs the delayed signal. The delay time to be delayed by the delay circuit 1333 is determined by the first transmission wireless processing unit (transmission RF processing unit) 132(1), the second transmission wireless processing unit (transmission RF processing unit) 132(2), and the first power amplifier. 131(1) and the delay time required for high-frequency signal processing in the second power amplifier 131(2).

合成スイッチ回路1334は、遅延回路1333で遅延させたトリガー信号が入力され、そのトリガー信号に基づいて、通信用フレームF1とWPT用フレームF2との切り替わりタイミングに合わせて、第1電力増幅器131(1)から出力された第1送信無線信号(通信信号)と、第2電力増幅器131(2)から出力された第2送信無線信号(WPT用信号)とを切り替え、前記送信無線信号として出力する。 The synthesis switch circuit 1334 receives the trigger signal delayed by the delay circuit 1333, and based on the trigger signal, synchronizes the first power amplifier 131 (1) with the timing of switching between the communication frame F1 and the WPT frame F2. ) and the second transmission wireless signal (WPT signal) output from the second power amplifier 131(2), and output as the transmission wireless signal.

上記構成の図1~図10のシステムによれば、基地局10からUE20への下りリンク通信において、通信未使用の無線リソースを無線電力伝送ブロック(WPTブロック)として有効活用し、基地局10からUE20への無線電力伝送(WPT)を行うことができる。また、UE20への通信と無線電力伝送(WPT)に兼用される基地局10の基地局装置100の低消費電力化及びWPT用ダミー信号の高出力化を図ることができる。 According to the system of FIGS. 1 to 10 having the above configuration, in downlink communication from the base station 10 to the UE 20, wireless resources not used for communication are effectively used as wireless power transmission blocks (WPT blocks), and from the base station 10 Wireless power transfer (WPT) to the UE 20 may be performed. Also, it is possible to reduce the power consumption of the base station apparatus 100 of the base station 10 that is used both for communication to the UE 20 and for wireless power transmission (WPT), and to increase the output of dummy signals for WPT.

図11は、本実施形態に係る基地局10から複数のUE20へのビームフォーミングによるUE毎の給電の一例を示す説明図である。本実施形態において、図9に示すように通信エリア10A内のWPTエリア10A'(前述の図1参照)に複数のUE20(1)~20(3)が在圏し、UE毎に形成したビーム10B(1)~10B(3)を介して各UE20(1)~20(3)に給電してもよい。ビーム10B(1)~10B(3)は、例えば時分割で切り替えて形成してもよい。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of power supply for each UE by beamforming from the base station 10 to the plurality of UEs 20 according to this embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 9, a plurality of UEs 20(1) to 20(3) are located in a WPT area 10A' (see FIG. 1 described above) within the communication area 10A, and beams formed for each UE Each UE 20(1)-20(3) may be powered via 10B(1)-10B(3). The beams 10B(1) to 10B(3) may be formed by switching in a time division manner, for example.

以上、本実施形態によれば、基地局10における低消費電力化及び無線電力伝送(WPT)用の信号の高出力化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce power consumption in the base station 10 and increase the output of signals for wireless power transmission (WPT).

また、本実施形態によれば、通信信号よりも低いPAPRを有するWPT用ダミー信号を用いることにより、基地局10において、通信信号についてはスプリアスが発生しないように高いマージンをとった低めの出力電力の範囲で増幅できるとともに、WPT用ダミー信号を増幅するときの電力増幅器131の高出力化及び高効率化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, by using the WPT dummy signal having a lower PAPR than the communication signal, the communication signal at the base station 10 has a low output power with a high margin so as not to generate spurious signals. , and the output and efficiency of the power amplifier 131 when amplifying the WPT dummy signal can be increased.

また、本実施形態によれば、基地局10と端末装置20との間の通信未使用の無線リソースを利用して端末装置20への給電を行うことができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to supply power to the terminal device 20 using radio resources that are unused for communication between the base station 10 and the terminal device 20 .

また、本発明は、基地局10から送信された電波を受信可能な多数の端末装置20への給電をまかなうことができる給電インフラを提供できるため、持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「産業と技術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。 In addition, the present invention can provide a power supply infrastructure that can cover power supply to a large number of terminal devices 20 that can receive radio waves transmitted from the base station 10, so the Sustainable Development Goals (SDGs) Goal 9 " We can contribute to the achievement of "Let's build a foundation for industry and technological innovation."

なお、本明細書で説明された処理工程並びにシステム、端末装置(UE、IoTデバイス)、基地局、移動局、中継装置及び制御装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。 It should be noted that the processing steps and components of systems, terminals (UEs, IoT devices), base stations, mobile stations, relays and controllers described herein may be implemented by various means. For example, these processes and components may be implemented in hardware, firmware, software, or any combination thereof.

ハードウェア実装については、実体(例えば、各種無線通信装置、基地局装置(Node B、Node G)、端末装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。 For hardware implementation, in order to realize the above steps and components in entities (for example, various wireless communication devices, base station devices (Node B, Node G), terminal devices, hard disk drives, or optical disk drives) The processing unit or other means used may be one or more of an application specific integrated circuit (ASIC), a digital signal processor (DSP), a digital signal processor (DSPD), a programmable logic device (PLD), a field programmable - Gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof may be implemented in

また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、フラッシュメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。 Also, for firmware and/or software implementations, means such as processing units used to implement the above components may be programs (e.g., procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , etc.). In general, any computer/processor readable medium tangibly embodying firmware and/or software code means, such as a processing unit, used to implement the above steps and components described herein. may be used to implement For example, firmware and/or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, such as in a controller. The memory may be implemented within the computer or processor, or external to the processor. The firmware and/or software code may also be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), flash memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage devices, etc. good. The code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの2以上が混在したものであってもよい。 Also, the medium may be a non-temporary recording medium. Also, the code of the program is not limited to a specific format as long as it can be read and executed by a computer, processor, or other device or machine. For example, the program code may be source code, object code or binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。 Moreover, the description of the embodiments disclosed herein is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein are applicable to other variations without departing from the spirit or scope of this disclosure. This disclosure, therefore, is not to be limited to the examples and designs described herein, but is to be accorded the broadest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

10 :基地局
10A :通信エリア
10A' :WPTエリア
10B :ビーム
20 :端末装置(UE)
100 :基地局装置
110 :アンテナ
120 :通信信号処理部
121 :送信ベースバンド信号処理部
122 :トリガー信号生成部
123 :信号分離スイッチ
130 :無線処理部
131(1) :第1電力増幅器
131(2) :第2電力増幅器
132(1) :第1送信無線処理部
132(2) :第2送信無線処理部
133 :信号合成部
134 :出力回路
210 :アンテナ
220 :無線処理部
230 :通信信号処理部
240 :電力出力部
250 :電池
1331(1) :第1アイソレータ
1331(2) :第2アイソレータ
1332 :RF同相合成回路
1333 :遅延回路
1334 :合成スイッチ回路
10: Base station 10A: Communication area 10A': WPT area 10B: Beam 20: Terminal equipment (UE)
100: Base station apparatus 110: Antenna 120: Communication signal processing unit 121: Transmission baseband signal processing unit 122: Trigger signal generation unit 123: Signal separation switch 130: Radio processing unit 131 (1): First power amplifier 131 (2 ) : Second power amplifier 132(1) : First transmission wireless processing unit 132(2) : Second transmission wireless processing unit 133 : Signal synthesizing unit 134 : Output circuit 210 : Antenna 220 : Wireless processing unit 230 : Communication signal processing Unit 240: Power output unit 250: Battery 1331(1): First isolator 1331(2): Second isolator 1332: RF in-phase combining circuit 1333: Delay circuit 1334: Combining switch circuit

Claims (12)

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を備え、前記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、
前記基地局は、
前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成する通信信号処理部と、
前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して前記端末装置に送信する無線処理部と、を有し、
前記端末装置は、
前記基地局から送信された前記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。
A system comprising a base station capable of communication by selectively using a plurality of radio resources, and performing wireless power transmission from the base station to a terminal device,
The base station
A radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission are allocated in mutually different periods of the plurality of radio resources, and a communication signal using the radio resource for communication and radio power using the radio resource for wireless power transmission a communication signal processing unit that generates a transmission signal including a dummy signal for transmission;
a radio processing unit that separately amplifies the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal by a first power amplifier and a second power amplifier that are different from each other, and transmits the amplified signal to the terminal device. ,
The terminal device
a radio processing unit that receives a transmission signal including the dummy signal transmitted from the base station;
a power output unit that outputs power of a received signal that has received a transmission signal including the dummy signal as received power;
A system characterized by:
請求項1のシステムにおいて、
前記基地局の前記通信信号処理部は、
前記複数の無線リソースのうち通信用の無線リソースを用いる通信信号と通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信ベースバンド信号を生成する送信ベースバンド信号処理部と、
前記送信ベースバンド信号の時間軸上における前記通信信号の期間と前記無線電力伝送用のダミー信号の期間との境界を識別可能なトリガー信号を生成するトリガー信号生成部と、
前記トリガー信号に基づいて、前記送信ベースバンド信号処理部で生成された前記送信ベースバンド信号を、前記通信信号からなる第1送信ベースバンド信号と前記無線電力伝送用のダミー信号からなる第2送信ベースバンド信号とに分離する信号分離部と、を有し、
前記基地局の前記無線処理部は、
前記第1送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第1送信無線信号を生成する第1送信無線処理部と、
前記第2送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第2送信無線信号を生成する第2送信無線処理部と、
前記第1送信無線信号を増幅する第1電力増幅器と、
前記第2送信無線信号を増幅する第2電力増幅器と、
前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを合成して送信無線信号を出力する信号合成部と、を有する、
ことを特徴とするシステム。
The system of claim 1, wherein
The communication signal processing unit of the base station,
A transmission base for generating a transmission baseband signal including a communication signal using radio resources for communication among the plurality of radio resources and a dummy signal for wireless power transmission using radio resources not used for communication and not used for communication. a band signal processing unit;
a trigger signal generation unit that generates a trigger signal capable of identifying a boundary between a period of the communication signal and a period of the dummy signal for wireless power transmission on the time axis of the transmission baseband signal;
Based on the trigger signal, the transmission baseband signal generated by the transmission baseband signal processing unit is converted into a first transmission baseband signal composed of the communication signal and a second transmission composed of the dummy signal for wireless power transmission. a signal separation unit for separating into a baseband signal,
The radio processing unit of the base station,
a first transmission radio processing unit that generates a first transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the first transmission baseband signal;
a second transmission radio processing unit that generates a second transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the second transmission baseband signal;
a first power amplifier that amplifies the first transmission radio signal;
a second power amplifier that amplifies the second transmission radio signal;
a signal combining unit that combines the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio signal output from the second power amplifier and outputs a transmission radio signal;
A system characterized by:
請求項2のシステムにおいて、
前記第1電力増幅器は、ドハティ増幅器、エンベロープトラッキング増幅器又はアウトフェージング増幅器であり、
前記第2電力増幅器は、C級増幅器、E級増幅器、F級増幅器又はJ級増幅器である、
ことを特徴とするシステム。
The system of claim 2, wherein
the first power amplifier is a Doherty amplifier, an envelope tracking amplifier or an outphasing amplifier;
wherein the second power amplifier is a class C amplifier, a class E amplifier, a class F amplifier or a class J amplifier;
A system characterized by:
請求項2又は3のシステムにおいて、
前記信号合成部は、
前記第1電力増幅器の出力側に接続された第1アイソレータと、
前記第2電力増幅器の出力側に接続された第2アイソレータと、
前記第1アイソレータから出力された前記第1送信無線信号と前記第2アイソレータから出力された前記第2送信無線信号とを同相で合成して前記送信無線信号を出力する同相合成回路と、を有する、
ことを特徴とするシステム。
In the system of claim 2 or 3,
The signal synthesizing unit
a first isolator connected to the output side of the first power amplifier;
a second isolator connected to the output side of the second power amplifier;
an in-phase combining circuit that combines the first transmission radio signal output from the first isolator and the second transmission radio signal output from the second isolator in-phase and outputs the transmission radio signal. ,
A system characterized by:
請求項2又は3のシステムにおいて、
前記信号合成部は、
前記トリガー信号生成部で生成されたトリガー信号を所定時間遅延させて出力する遅延回路と、
前記遅延回路で遅延させたトリガー信号が入力され、前記トリガー信号に基づいて、前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを切り替え、前記送信無線信号として出力する合成スイッチ回路と、を有する、
ことを特徴とするシステム。
In the system of claim 2 or 3,
The signal synthesizing unit
a delay circuit for delaying the trigger signal generated by the trigger signal generator by a predetermined time and outputting the trigger signal;
A trigger signal delayed by the delay circuit is input, and based on the trigger signal, the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio output from the second power amplifier and a synthesis switch circuit that switches signals and outputs them as the transmission radio signal,
A system characterized by:
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であって、
前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成する通信信号処理部と、
前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して端末装置に送信する無線処理部と、
を備える、ことを特徴とする基地局。
A base station capable of communication by selectively using a plurality of radio resources,
A radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission are allocated in mutually different periods of the plurality of radio resources, and a communication signal using the radio resource for communication and radio power using the radio resource for wireless power transmission a communication signal processing unit that generates a transmission signal including a dummy signal for transmission;
a radio processing unit that separately amplifies the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal by a first power amplifier and a second power amplifier that are different from each other, and transmits the amplified signal to a terminal device;
A base station comprising:
請求項6の基地局において、
前記通信信号処理部は、
前記複数の無線リソースのうち通信用の無線リソースを用いる通信信号と通信に使用されていない通信未使用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信ベースバンド信号を生成する送信ベースバンド信号処理部と、
前記送信ベースバンド信号の時間軸上における前記通信信号の期間と前記無線電力伝送用のダミー信号の期間との境界を識別可能なトリガー信号を生成するトリガー信号生成部と、
前記トリガー信号に基づいて、前記送信ベースバンド信号処理部で生成された前記送信ベースバンド信号を、前記通信信号からなる第1送信ベースバンド信号と前記無線電力伝送用のダミー信号からなる第2送信ベースバンド信号とに分離する信号分離部と、を有し、
前記無線処理部は、
前記第1送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第1送信無線信号を生成する第1送信無線処理部と、
前記第2送信ベースバンド信号に基づいて所定の送信周波数からなる第2送信無線信号を生成する第2送信無線処理部と、
前記第1送信無線信号を増幅する第1電力増幅器と、
前記第2送信無線信号を増幅する第2電力増幅器と、
前記第1電力増幅器から出力された前記第1送信無線信号と前記第2電力増幅器から出力された前記第2送信無線信号とを合成して送信無線信号を出力する信号合成部と、を有する、
ことを特徴とする基地局。
In the base station of claim 6,
The communication signal processing unit is
A transmission base for generating a transmission baseband signal including a communication signal using radio resources for communication among the plurality of radio resources and a dummy signal for wireless power transmission using radio resources not used for communication and not used for communication. a band signal processing unit;
a trigger signal generation unit that generates a trigger signal capable of identifying a boundary between a period of the communication signal and a period of the dummy signal for wireless power transmission on the time axis of the transmission baseband signal;
Based on the trigger signal, the transmission baseband signal generated by the transmission baseband signal processing unit is converted into a first transmission baseband signal composed of the communication signal and a second transmission composed of the dummy signal for wireless power transmission. a signal separation unit for separating into a baseband signal,
The wireless processing unit
a first transmission radio processing unit that generates a first transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the first transmission baseband signal;
a second transmission radio processing unit that generates a second transmission radio signal having a predetermined transmission frequency based on the second transmission baseband signal;
a first power amplifier that amplifies the first transmission radio signal;
a second power amplifier that amplifies the second transmission radio signal;
a signal combining unit that combines the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the second transmission radio signal output from the second power amplifier and outputs a transmission radio signal;
A base station characterized by:
請求項7の基地局において、
前記第1電力増幅器は、ドハティ増幅器、エンベロープトラッキング増幅器又はアウトフェージング増幅器であり、
前記第2電力増幅器は、C級増幅器、E級増幅器、F級増幅器又はJ級増幅器である、
ことを特徴とする基地局。
In the base station of claim 7,
the first power amplifier is a Doherty amplifier, an envelope tracking amplifier or an outphasing amplifier;
wherein the second power amplifier is a class C amplifier, a class E amplifier, a class F amplifier or a class J amplifier;
A base station characterized by:
請求項7又は8の基地局において、
前記信号合成部は、
前記第1電力増幅器の出力側に接続された第1アイソレータと、
前記第2電力増幅器の出力側に接続された第2アイソレータと、
前記第1アイソレータから出力された前記第1送信無線信号と前記第2アイソレータから出力された前記第2送信無線信号とを同相で合成して前記送信無線信号を出力する同相合成回路と、を有する、
ことを特徴とする基地局。
In the base station of claim 7 or 8,
The signal synthesizing unit
a first isolator connected to the output side of the first power amplifier;
a second isolator connected to the output side of the second power amplifier;
an in-phase combining circuit that combines the first transmission radio signal output from the first isolator and the second transmission radio signal output from the second isolator in-phase and outputs the transmission radio signal. ,
A base station characterized by:
請求項7又は8の基地局において、
前記信号合成部は、前記トリガー信号生成部で生成されたトリガー信号が所定時間遅延されて入力され、前記トリガー信号に基づいて、前記第1電力増幅器から出力される前記第1送信無線信号と前記第1電力増幅器から出力される前記第2送信無線信号とを同相で合成して出力する同相合成回路を、有する、
ことを特徴とする基地局。
In the base station of claim 7 or 8,
The signal synthesizing unit receives the trigger signal generated by the trigger signal generating unit with a delay of a predetermined time, and based on the trigger signal, the first transmission radio signal output from the first power amplifier and the an in-phase combining circuit that combines in-phase with the second transmission radio signal output from the first power amplifier and outputs the result,
A base station characterized by:
基地局及び端末装置が複数の無線リソースを選択的に用いて互いに通信を行う方法であって、
前記基地局が、前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成することと、
前記基地局が、前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して前記端末装置に送信することと、
前記端末装置が、前記基地局から送信された前記ダミー信号を含む送信信号を受信することと、
前記端末装置が、前記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ことと、
を含む、ことを特徴する方法。
A method in which a base station and a terminal device selectively use a plurality of radio resources to communicate with each other,
The base station assigns a radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission to different periods of the plurality of radio resources, and assigns a communication signal using the radio resource for communication and a radio for wireless power transmission. generating a transmission signal including a dummy signal for wireless power transmission using resources;
The base station separately amplifies the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal with a first power amplifier and a second power amplifier that are different from each other, and transmits the amplified signal to the terminal device;
the terminal device receiving a transmission signal including the dummy signal transmitted from the base station;
The terminal device outputs, as received power, the power of the received signal that received the transmission signal including the dummy signal;
A method characterized by comprising
複数の無線リソースを選択的に用いて端末装置と通信を行う基地局に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
前記複数の無線リソースの互いに異なる期間に通信用の無線リソース及び無線電力伝送用の無線リソースが割り当てられ、前記通信用の無線リソースを用いる通信信号と前記無線電力伝送用の無線リソースを用いる無線電力伝送用のダミー信号とを含む送信信号を生成するためのプログラムコードと、
前記送信信号に含まれる前記通信信号及び前記無線電力伝送用のダミー信号を互いに異なる第1電力増幅器及び第2電力増幅器で個別に増幅して前記端末装置に送信するためのプログラムコードと、
を含む、ことを特徴とするプログラム。
A program executed in a computer or processor provided in a base station that selectively uses a plurality of radio resources to communicate with a terminal device,
A radio resource for communication and a radio resource for wireless power transmission are allocated in mutually different periods of the plurality of radio resources, and a communication signal using the radio resource for communication and radio power using the radio resource for wireless power transmission program code for generating a transmit signal including a dummy signal for transmission;
a program code for separately amplifying the communication signal and the dummy signal for wireless power transmission included in the transmission signal by a first power amplifier and a second power amplifier, which are different from each other, and transmitting the amplified signal to the terminal device;
A program characterized by comprising:
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