WO2024203294A1 - 通信及び無線電力伝送を行うシステム、無線処理装置及びアンテナシステム - Google Patents

通信及び無線電力伝送を行うシステム、無線処理装置及びアンテナシステム Download PDF

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wireless power
antenna
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直輝 長谷川
悠太 中本
昂 平川
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
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    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering

Definitions

  • the present invention relates to a system, a wireless processing device, and an antenna system capable of performing communication and wireless power transmission (WPT).
  • WPT wireless power transmission
  • a communication system in which communication is performed between a base station and a terminal device using at least some of a plurality of radio resources set in a radio frame (see, for example, Patent Document 1).
  • terminal devices that connect to base stations to communicate include portable terminal devices that mainly use power supplied from an internal battery. These terminal devices require the cumbersome task of charging the internal battery when the remaining charge is low. Furthermore, terminal devices that use power supplied from a wired power line rather than from an internal battery are limited to use in locations where such a power line is available. As such, there is no power supply infrastructure in place that can supply power to the various terminal devices that connect to base stations to communicate.
  • next generation mobile communication systems a rapid increase in terminal devices (e.g., user equipment, IoT devices, etc.) that connect to base stations and communicate is expected, and progress is being made in developing a communications infrastructure that can handle the huge amount of traffic.
  • terminal devices e.g., user equipment, IoT devices, etc.
  • a power supply infrastructure capable of supplying power to the huge number of terminal devices that will be communicating as described above remains underdeveloped.
  • a system that uses a mobile communication base station for wireless power transmission (WPT) is being considered as a power supply infrastructure for supplying power to the above-mentioned terminal devices.
  • WPT wireless power transmission
  • One of the issues with such a system is that, due to restrictions on the transmission power of radio waves sent from the base station during wireless power transmission, the wireless power transmission area in which the terminal device can receive the power of the radio waves from the base station is sometimes narrower than the communication area in which the base station can communicate with the terminal device.
  • An antenna system is an antenna system that can be used for communication and wireless power transmission in a mobile communication system.
  • This antenna system includes a first array antenna that is used for both communication and wireless power transmission, and a plurality of second array antennas dedicated to wireless power transmission that are distributed around the area around the first array antenna and spaced apart from the first array antenna.
  • the antenna system may include a plurality of first radio signal processing units connected to each of the plurality of antenna elements of the first array antenna, amplifying a plurality of high-frequency signals corresponding to a dummy signal for downlink wireless power transmission, a downlink communication signal, and an uplink communication signal, using different amplifiers, and multiplexing and transmitting the plurality of high-frequency signals via the antenna elements; and a plurality of second radio signal processing units provided for each of the plurality of second array antennas, connected to each of the plurality of antenna elements of the second array antenna, amplifying a high-frequency signal corresponding to a dummy signal for downlink wireless power transmission, and transmitting the high-frequency signal via the antenna elements.
  • each of the first wireless signal processing units may include a first phase shifter for controlling the phase of the dummy signal for wireless power transmission transmitted from the antenna element, a first amplifier for amplifying the dummy signal for wireless power transmission, a second phase shifter for controlling the phase of the downlink communication signal transmitted from the antenna element, a second amplifier for amplifying the downlink communication signal, a third amplifier for amplifying the uplink communication signal received via the antenna element, and a third phase shifter for controlling the phase of the uplink communication signal.
  • the first amplifier may be a bias adjustment type high efficiency amplifier or a waveform processing type high efficiency amplifier
  • the second amplifier may be an amplifier that improves efficiency in a linear region
  • the third amplifier may be a low noise amplifier.
  • each of the second wireless signal processing units may include a fourth phase shifter for controlling the phase of the dummy signal for wireless power transmission transmitted from the antenna element, and a fourth amplifier for amplifying the dummy signal for wireless power transmission.
  • the fourth amplifier may be a bias adjustment type high efficiency amplifier or a waveform processing type high efficiency amplifier.
  • each of the first wireless signal processing units may include a multiplexing processor that multiplexes the dummy signal for wireless power transmission, the downlink communication signal, and the uplink communication signal by a time division duplex (TDD) method.
  • a frame for wireless power transmission used for the dummy signal for wireless power transmission, a frame for downlink communication used for the downlink communication signal, and a frame for uplink communication used for the uplink communication signal may be time-divided and assigned to a communication frame, and the multiplexing processor may switch the connection between the antenna element and each of the signal processing paths for the dummy signal for wireless power transmission, the downlink communication signal, and the uplink communication signal in synchronization with the frame for wireless power transmission, the frame for downlink communication, and the frame for uplink communication.
  • each of the first wireless signal processing units may include a multiplexing processor that multiplexes the wireless power transmission dummy signal, the downlink communication signal, and the uplink communication signal by frequency division duplexing (FDD).
  • the first array antenna may include a wireless power transmission array antenna used to transmit the wireless power transmission dummy signal, and a communication array antenna used to transmit the downlink communication signal and receive the uplink communication signal
  • the first wireless signal processing units may include a plurality of wireless power transmission wireless signal processing units that are connected to each of the antenna elements of the wireless power transmission array antenna, amplify the high-frequency signal of the wireless power transmission dummy signal with a wireless power transmission amplifier, and transmit it via the antenna element, and a plurality of communication wireless signal processing units that are connected to each of the antenna elements of the communication array antenna, amplify the high-frequency signals of the downlink communication signal and the uplink communication signal with different amplifiers, and multiplex the high-frequency signals via the antenna elements to transmit and receive the multiple high-frequency signals.
  • a radio processing device includes any one of the antenna systems and an input/output signal processing unit connected to the plurality of first radio signal processing units and connected to the plurality of second radio signal processing units via a signal transmission line.
  • the input/output signal processing unit includes a signal separation unit that separates a downlink intermediate frequency signal including the dummy signal for wireless power transmission and the downlink communication signal into an intermediate frequency signal of the dummy signal for wireless power transmission and an intermediate frequency signal of the downlink communication signal, a first mixer that mixes the intermediate frequency signal of the dummy signal for wireless power transmission separated by the signal separation unit with a local oscillation signal of a predetermined frequency to generate a high frequency signal of the dummy signal for wireless power transmission, a second mixer that mixes the intermediate frequency signal of the downlink communication signal with the local oscillation signal to generate a high frequency signal of the downlink communication signal, and a third mixer that mixes the high frequency signal of the uplink communication signal with the local oscillation signal to generate an intermediate frequency signal of the uplink communication signal.
  • a radio processing device comprises any one of the antenna systems and an input/output signal processing unit connected to the plurality of first radio signal processing units and connected to the plurality of second radio signal processing units via a signal transmission line.
  • the input/output signal processing unit includes a signal separation unit that separates a first branch signal, obtained by branching a downlink intermediate frequency signal including the dummy signal for wireless power transmission and the downlink communication signal, into an intermediate frequency signal of the dummy signal for wireless power transmission and an intermediate frequency signal of the downlink communication signal; a first mixer that mixes the intermediate frequency signal of the dummy signal for wireless power transmission separated by the signal separation unit with a local oscillation signal of a predetermined frequency to generate a high frequency signal of the dummy signal for wireless power transmission; a termination unit that terminates the intermediate frequency signal of the downlink communication signal separated by the signal separation unit; a second mixer that mixes a second branch signal, obtained by branching a downlink intermediate frequency signal including the dummy signal for wireless power transmission and the downlink communication
  • a system is a system for wireless power transmission to a terminal device of a mobile communication system.
  • This system includes any one of the wireless processing devices described above, and a communication signal processing unit that generates a downlink intermediate frequency signal including a dummy signal for wireless power transmission and the downlink communication signal, and processes an uplink intermediate frequency signal including the uplink communication signal.
  • the system may include a central station having the first array antenna, the plurality of first radio signal processing units, and the input/output signal processing unit, and a plurality of base stations connected to the input/output signal processing unit of the central station via the signal transmission line, each having the first array antenna and the plurality of first radio signal processing units.
  • the multiple base stations may perform beamforming control independent of each other and perform wireless power transmission individually to each of the multiple terminal devices.
  • the base station may acquire position information of terminal devices located in the vicinity, and perform beamforming control for the terminal devices based on the position information of the terminal devices.
  • the base station may also capture images of the vicinity of the base station, and acquire position information of the terminal devices based on the captured images.
  • the central station may include a remote radio head device having the first array antenna and the plurality of first radio signal processing units, and a baseband unit device having the communication signal processing unit, which is disposed at a position away from the remote radio head device and connected to the remote radio head device via a signal transmission line.
  • the system may include a terminal device capable of wireless power transmission via the first array antenna or the second array antenna of the wireless processing device, and the terminal device may have a wireless processing unit that receives a transmission signal including a dummy signal for wireless power transmission transmitted from the wireless processing device, and a power output unit that outputs, as received power, the power of a received signal that receives the transmission signal including the dummy signal for wireless power transmission.
  • the area in which wireless power can be transmitted from a base station can be expanded to approach the area in which communication is possible.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of the overall configuration of a system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a communication area and a WPT area in a system according to a comparative reference example.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a communication area and a WPT area in the system according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a base station (aggregate station), a base station, and a terminal device that constitute the system according to the embodiment.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example of an arrangement of symbol points in primary modulation of the QAM method of a communication signal transmitted from a base station (aggregate station) according to the embodiment.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram showing an example of an arrangement of symbol points in modulation of a WPT dummy signal transmitted from a base station (aggregation station) according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of input/output power characteristics and efficiency characteristics of the power amplifiers of the base station (aggregate station) and the base station according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of an antenna system applicable to the base station according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of an antenna system applicable to the base station (aggregation station) according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of a radio signal processing unit that constitutes the antenna system of FIG. FIG.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a frame configuration of a signal transmitted and received by the antenna system of FIG.
  • FIG. 11 is a block diagram showing another example of the configuration of an antenna system applicable to the base station (aggregation station) according to the embodiment.
  • 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a radio signal processing unit that constitutes the antenna system of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of an antenna system having a separate antenna configuration applicable to the base station (aggregation station) according to the embodiment.
  • FIG. 14A is a block diagram showing an example of the configuration of a wireless signal processing unit for wireless power transmission (WPT) that constitutes the antenna system of FIG. 13 .
  • WPT wireless power transmission
  • FIG. 14B is a block diagram showing an example of the configuration of a wireless signal processing unit for communication that constitutes the antenna system of FIG. 13.
  • FIG. 15 is a block diagram showing another example of the configuration of the wireless signal processing unit for communication that constitutes the antenna system of FIG.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a system including a base station (aggregate station) and a plurality of base stations according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing another example of the overall configuration of a system including a base station (aggregate station) and a plurality of base stations according to the embodiment.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram illustrating an example of power supply to each of a plurality of terminal devices by beamforming according to the embodiment.
  • the system according to the embodiment described in this specification is a system capable of wireless power transmission (WPT) from a mobile communication base station to a terminal device (e.g., a mobile communication UE (mobile station) or an IoT device) to be powered.
  • the system according to the embodiment is a system that effectively utilizes unused wireless resources (resource blocks) that are not used for communication among a plurality of wireless resources (resource blocks) set in a downlink wireless frame to a terminal device such as a UE, for wireless power transmission (WPT) to the terminal device.
  • the system according to the embodiment may be a wireless communication system between a base station and a terminal device having a wireless power transmission (WPT) function from the base station to the terminal device.
  • the system according to the embodiment may also be a wireless power transmission (WPT) system from a base station to a terminal device having a wireless communication function between the base station and the terminal device.
  • WPT wireless power transmission
  • the transmission signal for wireless power transmission sent from the base station is transmitted from the communication/WPT antenna (first array antenna) of the aggregation station, and can also be transmitted from WPT antennas (second array antennas) dedicated to wireless power transmission of multiple base stations that are distributed away from the communication/WPT antenna in an area centered on the communication/WPT antenna, so that the area where wireless power transmission from the base station is possible can be expanded so as to approach the area where communication is possible (hereinafter also referred to as the "communication area").
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a system according to an embodiment.
  • the system according to this embodiment has a cellular base station (hereinafter also referred to as an "aggregator station") 10 that forms a communication area (cell) 10A and a wireless power transmission area (hereinafter also referred to as a "WPT area”) 11A, and a number of base stations 50 connected to the base station (aggregator station) 10 via a signal transmission line 60.
  • the system may also include a terminal device (hereinafter also referred to as a "UE" (user equipment)) 20 that is a power supply target and can connect to the base station 10 and wirelessly communicate with the base station 10 when present in the communication area 10A.
  • UE user equipment
  • UE20 may be a mobile station of a mobile communication system, or may be a combination of a communication device (e.g., a mobile communication module) and various devices. UE20 is equipped with, for example, an array antenna having multiple antenna elements. UE20 may be an IoT device (also called "IoT equipment").
  • the base station 10 is equipped with multiple array antennas 110 having many antenna elements, and can communicate with multiple UEs 20 using a massive MIMO (hereinafter also referred to as "mMIMO") transmission method.
  • mMIMO is a wireless transmission technology that achieves large-capacity, high-speed communication by transmitting and receiving data using the array antennas 110.
  • the base station 10 can also communicate with multiple UEs 20 using a multi-user (MU)-MIMO transmission method, which performs beamforming to form beams 10B for each of the multiple UEs 20 in a time-division or simultaneous manner.
  • MU multi-user
  • the central part of communication area 10A centered on array antenna 110 as a first array antenna used for both communication and wireless power transmission of base station (aggregation station) 10, is WPT area 11A where wireless power transmission is performed directly from base station 10 to UE 20.
  • WPT area 11A is narrower than communication area 10A as shown in the figure.
  • array antennas 510(1) to 510(6) of multiple base stations 50(1) to 50(6) are provided as multiple second array antennas dedicated to wireless power transmission, which are distributed away from the array antenna 110 of the base station 10.
  • the WPT area 11A of the base station 10 is substantially expanded to an area size equivalent to that of the communication area 10A. Note that, in the example of Fig. 3, the number of array antennas 510(1) to 510(6) of the base stations 50(1) to 50(6) is illustrated as six, but the number of base stations 50 and array antennas 510 may be two to five, or seven or more.
  • unused radio resources are used as wireless power transmission blocks.
  • the base station 10 generates a transmission signal in which a dummy signal for wireless power transmission (hereinafter also referred to as a "WPT dummy signal") is assigned to the wireless power transmission block (WPT block), which is an unused radio resource, in the downlink radio frame to the UE 20, and transmits the signal to the UE 20 in the WPT area 11A, and also transmits the signal to each of the base stations 50(1) to 50(6) via the signal transmission line 60.
  • the base stations 50(1) to 50(6) each transmit the transmission signal received from the base station 10 to the UE 20 in the WPT area 51A.
  • a technology called lean carrier has been proposed in which the minimum necessary reference signals (RS) and control signals are placed on only some of the subcarriers of a radio frame, and it is expected that the unused radio resources in the radio frame can be effectively utilized to transmit wireless power to UE 20.
  • RS minimum necessary reference signals
  • control signals are placed on only some of the subcarriers of a radio frame, and it is expected that the unused radio resources in the radio frame can be effectively utilized to transmit wireless power to UE 20.
  • the radio waves of the communication signals transmitted and received between the base station 10 and the UE 20 and the radio waves of the transmission signals assigned with the WPT dummy signal transmitted from the base station 10 to the UE 20 are, for example, millimeter waves or microwaves.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the main configuration of a base station (aggregation station) 10, a base station 50, and a terminal device (UE) 20 that constitute the system according to the embodiment.
  • the base station 10 includes an antenna 110, a communication signal processing unit 120, and a radio processing device (radio processing unit) 130.
  • the base station 10 in FIG. 4 may also include a remote radio head (RRH) having a radio processing device 130, and a baseband unit (BBU) having a communication signal processing unit 120.
  • the baseband unit (BBU) is disposed at a location away from the remote radio head (RRH) and is connected to the remote radio head via a wired communication line (e.g., an optical line made of optical fiber).
  • the antenna 110 is, for example, an array antenna having a large number of antenna elements as shown in FIG. 1. There may be a single antenna 110 or multiple antennas. For example, multiple antennas 110 may be arranged to correspond to multiple sector cells.
  • the communication signal processing unit 120 is composed of, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), and processes signals such as various user data and control information transmitted and received between the UE 20.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the communication signal processing unit 120 generates a downlink transmission signal including a WPT dummy signal using unused radio resources among the multiple radio resources during downlink communication with the UE 20.
  • the WPT dummy signal can be generated by modulating it with a modulation method that has a smaller PAPR (peak-to-average power ratio) (also called "peak height ratio") than the communication signal.
  • the WPT dummy signal may be a modulated signal modulated with a code of a Zadoff-Chu sequence, with a constant amplitude and a variable phase over time, or may be a signal modulated with multiple symbol points whose amplitude is maximum or near maximum among multiple symbol points of a digital modulation method.
  • the generation of the transmission signal may include primary modulation such as QAM (quadrature amplitude modulation) for communication signals and modulation with a small PAPR for the WPT dummy signal, as well as secondary modulation such as OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) modulation.
  • primary modulation such as QAM (quadrature amplitude modulation) for communication signals and modulation with a small PAPR for the WPT dummy signal
  • secondary modulation such as OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) modulation.
  • the wireless processing device 130 transmits the transmission signal generated by the communication signal processing unit 120 from the antenna 110 to the UE 20, outputs the reception signal received from the UE 20 via the antenna 110 to the communication signal processing unit 120, and transmits the high-frequency wireless signal (RF signal) of the WPT dummy signal to the base station 50.
  • RF signal high-frequency wireless signal
  • the process of including a WPT dummy signal using unused radio resources in the transmission signal for downlink communication to UE 20, and the generation of a control signal (trigger signal) used for signal separation and signal synthesis, etc., described below, may be performed based on subframes that constitute the radio frame of mobile communication.
  • the process of including a WPT dummy signal using unused radio resources in a transmission signal for downlink communication to UE 20 may be performed autonomously by base station 10, or may be performed based on a request or instruction from UE 20 or a request or instruction from an external platform (e.g., a server, a cloud system).
  • an external platform e.g., a server, a cloud system.
  • the radio processing device 130 controls one or more beams formed by the array antenna 110 based on the BF control signal.
  • the radio processing device 130 also transmits a downlink transmission signal including a WPT dummy signal generated by the communication signal processing unit 120 to the UE 20 via the antenna 110.
  • the base station 10 may perform beamforming (BF) control to form an individual beam 10B for each UE 20 or for each UE group in a target area to which multiple UEs 20 belong during downlink communication with the UE 20, and may perform wireless power transmission for each UE 20 or for each UE group.
  • the BF control for each UE 20 or for each UE group may be performed by digital BF control in the frequency domain in the communication signal processing unit 120, or may be performed by analog BF control in the radio processing device 130.
  • the wireless processing device 130 includes an input/output signal processing unit 131, an antenna system 133 having a wireless signal processing unit (hereinafter also referred to as an "RF signal processing unit") 132 and an antenna 110, and a transmission signal conversion unit 134.
  • the transmission signal conversion unit 134 converts the RF signal of the WPT dummy signal (WPT dummy RF signal) transmitted to the base station 50 into a transmission signal that can be transmitted through the signal transmission line 60.
  • the transmission signal conversion unit 134 can use an E/O (electrical signal/optical signal) converter that converts the electrical signal of the WPT dummy RF signal into an optical signal (transmission signal).
  • E/O electrical signal/optical signal
  • the base station 50 includes an antenna system 512 having a radio signal processing unit (hereinafter also referred to as an "RF signal processing unit") 511 and an antenna 510, and a transmission signal conversion unit 513.
  • the RF signal processing unit 511 controls the phase of the WPT dummy RF signal supplied to each antenna element of the antenna 510 to a predetermined phase, thereby performing beamforming control via the antenna 510 to transmit the WPT dummy RF signal.
  • the transmission signal conversion unit 513 converts the transmission signal received from the base station (aggregation station) 10 via the signal transmission line 60 into a WPT dummy RF signal that can be processed by the RF signal processing unit 511.
  • the transmission signal conversion unit 513 can use an O/E (optical signal/electrical signal) converter that converts an optical signal (transmission signal) into an electrical signal of the WPT dummy RF signal.
  • O/E optical signal/electrical signal
  • the UE 20 includes an antenna 210, a radio processing unit 220, a communication signal processing unit 230, a power output unit 240, and a battery 250.
  • the antenna 210 is, for example, a small array antenna having multiple 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 outputs received signals received from the base station 10 via the antenna 210 to the communication signal processing unit 230.
  • the wireless processing unit 220 receives a transmission signal (WPT dummy RF signal) including a WPT dummy signal transmitted from the base station (aggregation station) 10 or the base station 50.
  • the power output unit 240 has, for example, a rectifier, and outputs the power of the received signal that received the transmission signal (WPT dummy RF signal) including a WPT dummy signal from the base station (aggregation station) 10 or the base station 50 as received power for charging the battery.
  • the battery 250 can be charged by the received power output from the power output unit 240.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of symbol points 41 in the primary modulation of the QAM method of a communication signal transmitted from the base station 10 according to this embodiment.
  • FIG. 5A is a constellation diagram showing the arrangement of multiple symbol points (64-value symbol points) in the case of the 64QAM method.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of symbol points in the modulation of a WPT dummy signal transmitted from the base station 10 according to this embodiment.
  • the horizontal axis indicates the in-phase channel component
  • the vertical axis indicates the orthogonal channel component.
  • an OFDM modulated signal with a lower PAPR (peak-to-average power ratio) than the communication signal is used as the WPT dummy signal.
  • a WPT dummy signal may be used that is an OFDM modulated signal modulated only by the outermost or surrounding symbol points 41S with the largest amplitude among the multiple symbol points 41 of the QAM method for the communication signal.
  • a WPT dummy signal may be used that is an OFDM modulated signal modulated at symbol point 42 where the phase changes with constant amplitude over time.
  • the OFDM modulated signal at symbol point 42 in FIG. 5B can be generated using, for example, a code of the Zadoff-Chu sequence.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the characteristics of the output power Pout [dBm] and the amplifier efficiency PAE [%] with respect to the input power Pin [dBm] of the amplifier of the base station 10 according to this embodiment.
  • Curve A in the figure is a simulation calculation result of the input/output characteristics showing the AC output power Pout [dBm] with respect to the AC input power Pin [dBm] of the amplifier.
  • dashed curves B, C, and D in the figure are respectively a simulation calculation result of the PAE (power added efficiency) [%], which is one of the index values of the efficiency with respect to the input power Pin [dBm] of the amplifier suitable for the uplink (UL) communication signal, the downlink (DL) communication signal, and the WPT dummy signal.
  • the PAE [%] of the amplifier is defined as (Pout-Pin)/Pdc.
  • Pdc is the DC power input (applied) to the amplifier.
  • the region where the relationship between the input power Pin and the output power Pout is linear or nearly linear is suitable for low noise amplification of UL communication signals and power amplification of DL communication signals.
  • the characteristics of an amplifier suitable for amplifying UL communication signals require, for example, a high PAPR (peak-to-average power ratio), high linearity, a wide dynamic range, and low noise.
  • the characteristics of a power amplifier suitable for amplifying DL communication signals require, for example, a high PAPR, high linearity, and a wide dynamic range. Examples of such power amplifiers include amplifiers that improve efficiency in the linear region, such as Doherty amplifiers, envelope tracking amplifiers, and outphasing amplifiers. It is.
  • the saturation region of the input/output characteristic A in FIG. 6 is a region where the output power Pout is saturated or nearly saturated with respect to an increase in the input power Pin.
  • the peak of the power amplifier efficiency PAE is located in the region near the boundary between the linear region and the saturation region, and this region is suitable for high-output and high-efficiency power amplification of the WPT dummy signal.
  • the characteristics of a power amplifier suitable for amplifying the WPT dummy signal require, for example, high efficiency, low PAPR, and large output power.
  • Examples of such power amplifiers include high-efficiency amplifiers of bias adjustment type such as class A amplifiers, class B amplifiers, class C amplifiers, and class AB amplifiers, and high-efficiency amplifiers of waveform processing type such as class E amplifiers, class F amplifiers, and class J amplifiers.
  • bias adjustment type such as class A amplifiers, class B amplifiers, class C amplifiers, and class AB amplifiers
  • high-efficiency amplifiers of waveform processing type such as class E amplifiers, class F amplifiers, and class J amplifiers.
  • PAPR peak-to-average power ratio
  • the WPT dummy signal, DL communication signal, and UL communication signal may each be amplified by an amplifier suitable for each signal.
  • the antenna system 133 of the base station (aggregator station) 10 or base station 50 multiple signal processing paths corresponding to the WPT dummy signal, DL communication signal, and UL communication signal, respectively, may be configured, and each of the multiple signal processing paths may be provided with an individual amplifier suitable for each signal.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of an antenna system applicable to the base station 50 according to the embodiment.
  • the antenna system 512 includes an array antenna (WPT array antenna) 510 for wireless power transmission (WPT) consisting of multiple (Nw) antenna elements 5101(1) to 5101(Nw), and an RF signal processing unit 511 for wireless power transmission (WPT) connected to the WPT array antenna 510.
  • WPT array antenna for wireless power transmission
  • Nw multiple
  • WPT RF signal processing unit 511 for wireless power transmission
  • the RF signal processing unit 511 for wireless power transmission has a plurality of (Nw) wireless signal processing units (hereinafter also referred to as "WPT dummy RF signal processing units") 5110(1) to 5110(Nw) that correspond one-to-one to the plurality of (Nw) antenna elements 5101(1) to 5101(Nw) of the array antenna 510.
  • the plurality of WPT dummy RF signal processing units 5110(1) to 5110(Nw) are respectively connected to the corresponding antenna elements 5101(1) to 5101(Nw).
  • the WPT dummy RF signal processing units 5110(1) to 5110(Nw) transmit the WPT dummy RF signal by controlling the phase of the WPT dummy RF signal to a predetermined phase and performing beamforming control via the antenna elements 5101(1) to 5101(Nw).
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of an antenna system 133 applicable to a base station (aggregator station) 10 according to an embodiment.
  • the antenna system 133 includes an array antenna 110 consisting of multiple (N) antenna elements 1101(1) to 1101(N), and a TDD (time division duplex) RF signal processing unit 132 connected to the array antenna 110.
  • N multiple antenna elements 1101(1) to 1101(N)
  • TDD time division duplex
  • the RF signal processing unit 132 has a plurality (N) of radio signal processing units (hereinafter also referred to as "RF signal processing units") 1320(1) to 1320(N) that correspond one-to-one to the plurality (N) of antenna elements 1101(1) to 1101(N) of the array antenna 110.
  • RF signal processing units radio signal processing units
  • the plurality of RF signal processing units 1320(1) to 1320(N) are respectively connected to the corresponding antenna elements 1101(1) to 1101(N) and amplify the WPT dummy RF signal, DL communication RF signal, and UL communication RF signal, which are high-frequency transmission signals of the downlink WPT dummy signal and DL communication signal, and the uplink UL communication signal, by a plurality of different amplifiers and multiplex them using the TDD (time division duplex) method.
  • TDD time division duplex
  • the RF signal processing units 1320(1) to 1320(N) each control the phase of the WPT dummy RF signal, DL communication RF signal, and UL communication RF signal to a predetermined phase, thereby performing beamforming control via the antenna elements 1101(1) to 1101(N) to transmit and receive each signal.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of an RF signal processing unit 1320 constituting the antenna system 133 of FIG. 8. Note that since the multiple RF signal processing units 1320(1) to 1320(N) have similar configurations, FIG. 9 describes one RF signal processing unit 1320 with the identification number in parentheses omitted.
  • the RF signal processing unit 1320 includes a first phase shifter 1321W for controlling the phase of the WPT dummy RF signal transmitted from the antenna element 1101, and a first amplifier (power amplifier) 1322W for amplifying the WPT dummy RF signal.
  • the RF signal processing unit 1320 further includes a second phase shifter 1321D for controlling the phase of the DL communication RF signal transmitted from the antenna element 1101, a second amplifier (power amplifier) 1322D for amplifying the DL communication RF signal, a third amplifier (low noise amplifier) 1322U for amplifying the UL communication RF signal received via the antenna element 1101, and a third phase shifter 1321U for controlling the phase of the UL communication RF signal.
  • the RF signal processing unit 1320 also includes a signal changeover switch 1323 as a multiplexing processing unit that multiplexes the WPT dummy RF signal, the DL communication RF signal, and the UL communication RF signal using a time division duplex (TDD) method.
  • the signal changeover switch 1323 switches the connection between the antenna element 1101 and each of the signal processing paths for the WPT dummy RF signal, the DL communication RF signal, and the UL communication RF signal based on a predetermined control signal.
  • the control signal may be generated, for example, in the communication signal processing unit 120 based on predetermined baseband scheduling information.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the frame configuration of a WPT dummy signal, DL communication signal, and UL communication signal transmitted and received by the antenna system 133 in FIG. 8.
  • the periods marked with "WPT”, "DL”, and “UL” in FIG. 10 are respectively a WPT frame 32 for transmitting a WPT dummy signal, a DL communication frame 31D for transmitting a DL communication signal, and a UL communication frame 31U for receiving a UL communication signal, which are assigned to a frame 30 of wireless communication between the base station 10 and the terminal device 20.
  • the hatched periods in FIG. 10 are guard periods during which no signals are transmitted or received.
  • the signal changeover switch 1323 may switch the connection between the antenna element 1101 and three signal processing paths via amplifiers 1322W, 1322D, and 1322U for the WPT dummy RF signal, DL communication RF signal, and UL communication RF signal, respectively, in synchronization with the WPT frame 32, DL communication frame 31D, and UL communication frame 31U. For example, by switching the signal processing paths of the signal changeover switch 1323, the WPT dummy RF signal output from the first amplifier (power amplifier) 1322W during the period of the WPT frame 32 is supplied to the antenna element 1101.
  • the DL communication RF signal output from the second amplifier (power amplifier) 1322D is supplied to the antenna element 1101, and during the UL communication frame 31U, the UL communication RF signal output from the antenna element 1101 is supplied to the third amplifier (low noise amplifier) 1322U.
  • FIG. 11 is a block diagram showing another example of the configuration of an antenna system 133 applicable to the base station (aggregation station) 10 according to the embodiment.
  • the antenna system 133 includes an array antenna 110 consisting of multiple (N) antenna elements 1101(1) to 1101(N), and an RF signal processing unit 132 of the FDD (frequency division duplex) type connected to the array antenna 110.
  • the RF signal processing unit 132 has a plurality (N) of radio signal processing units (RF signal processing units) 1325(1) to 1325(N) that correspond one-to-one to the plurality (N) of antenna elements 1101(1) to 1101(N) of the array antenna 110.
  • the plurality of RF signal processing units 1325(1) to 1325(N) are respectively connected to the corresponding antenna elements 1101(1) to 1101(N), and amplify the WPT dummy RF signal, DL communication RF signal, and UL communication RF signal using a plurality of different amplifiers, and multiplex them using the FDD (frequency division duplex) method.
  • FDD frequency division duplex
  • the RF signal processing units 1325(1) to 1325(N) each control the phase of the WPT dummy RF signal, DL communication RF signal, and UL communication RF signal to a predetermined phase, thereby performing beamforming control via the antenna elements 1101(1) to 1101(N) to transmit and receive each signal.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of an RF signal processing unit 1325 constituting the antenna system 133 of FIG. 11. Note that since the multiple RF signal processing units 1325(1) to 1325(N) have similar configurations, FIG. 12 describes one RF signal processing unit 1325 with the identification number in parentheses omitted.
  • the RF signal processing unit 1325 includes a first phase shifter 1321W for controlling the phase of the WPT dummy RF signal transmitted from the antenna element 1101, and a first amplifier (power amplifier) 1322W for amplifying the WPT dummy RF signal.
  • the RF signal processing unit 1325 further includes a second phase shifter 1321D for controlling the phase of the DL communication RF signal transmitted from the antenna element 1101, a second amplifier (power amplifier) 1322D for amplifying the DL communication RF signal, a third amplifier (low noise amplifier) 1322U for amplifying the UL communication RF signal received via the antenna element 1101, and a third phase shifter 1321U for controlling the phase of the UL communication RF signal.
  • the RF signal processing unit 1325 also includes an antenna duplexer (DUP: Duplexer) 1326 as a multiplexing processing unit that multiplexes the WPT dummy RF signal, the DL communication RF signal, and the UL communication RF signal using the frequency division duplex (FDD) method.
  • DUP Duplexer
  • FDD frequency division duplex
  • the antenna duplexer 1326 has, for example, a transmit filter 1327W connected to the output end of the first amplifier (power amplifier) 1322W, a transmit filter 1327D connected to the output end of the second amplifier (power amplifier) 1322D, and a receive filter 1327U connected to the input end of the third amplifier (low noise amplifier) 1322U.
  • the transmit filter 1327W is a bandpass filter (BPF) that has the frequency Fw of the WPT dummy RF signal as its passband and the frequency Fu of the UL communication RF signal as its stopband.
  • the transmit filter 1327D is a bandpass filter (BPF) that has the frequency Fd of the DL communication RF signal as its passband and the frequency Fu of the UL communication RF signal as its stopband.
  • the receive filter 1327U is a bandpass filter (BPF) that has the frequency Fu of the UL communication RF signal as its passband and the frequencies Fw and Fd of the WPT dummy RF signal and the DL communication RF signal as its stopband.
  • BPF bandpass filter
  • the output terminals of the transmit filters 1327W and 1327D of the antenna duplexer 1326 and the input terminal of the receive filter 1327U are connected to the antenna element 1101 via a phase shifter.
  • the WPT dummy RF signal of frequency Fw output from the first amplifier (power amplifier) 1322W and the DL communication RF signal of frequency Fd output from the second amplifier (power amplifier) 1322D are combined and supplied to the antenna element 1101.
  • the UL communication RF signal of frequency Fu output from the antenna element 1101 is supplied to the third amplifier (low noise amplifier) 1322U.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of the configuration of an antenna system 133 with a separate antenna configuration applicable to the base station (aggregator) 10 according to the embodiment.
  • the array antenna 110 described above is provided with an array antenna for wireless power transmission (WPT) (hereinafter also referred to as a "WPT array antenna”) 110W and an array antenna for communication (hereinafter also referred to as a "communication array antenna”) 110C separately.
  • WPT wireless power transmission
  • communication array antenna hereinafter also referred to as a "communication array antenna”
  • the antenna system 133 includes a WPT array antenna 110W consisting of a plurality (Nw pieces) of antenna elements 1101W(1) to 1101W(Nw), an RF signal processor 132W for wireless power transmission (WPT) connected to the WPT array antenna 110W, a communication array antenna 110C consisting of a plurality (Nc pieces) of antenna elements 1101C(1) to 1101C(Nc), and an RF signal processor 132C for communication connected to the communication array antenna 110C.
  • WPT wireless power transmission
  • the RF signal processing unit 132W for wireless power transmission has a plurality (Nw) of wireless signal processing units (hereinafter also referred to as "WPT dummy RF signal processing units") 1320W(1) to 1320W(Nw) that correspond one-to-one to the plurality (Nw) of antenna elements 1101W(1) to 1101W(Nw) of the array antenna 110.
  • the plurality of WPT dummy RF signal processing units 1320W(1) to 1320(Nw) are each connected to the corresponding antenna elements 1101W(1) to 1101W(Nw).
  • the WPT dummy RF signal processing units 1320W(1) to 1320W(Nw) each control the phase of the WPT dummy RF signal to a predetermined phase, thereby performing beamforming control via the antenna elements 1101W(1) to 1101W(Nw) to transmit the WPT dummy RF signal.
  • the communication RF signal processing unit 132C has a plurality (Nc) of radio signal processing units (hereinafter also referred to as "communication RF signal processing units") 1320C(1) to 1320C(Nc) that correspond one-to-one to the plurality (Nc) of antenna elements 1101C(1) to 1101C(Nc) of the communication array antenna 110C.
  • Nc radio signal processing units
  • the plurality of communication RF signal processing units 1320C(1) to 1320C(Nc) are respectively connected to the corresponding antenna elements 1101C(1) to 1101C(Nc), and amplify the downlink DL communication RF signal and the UL communication RF signal with a plurality of different amplifiers, and multiplex them using a TDD (time division duplex) system or an FDD (frequency division duplex) system.
  • the communication RF signal processing units 1320C(1) to 1320C(Nc) each control the phase of the DL communication RF signal and the UL communication RF signal to a predetermined phase, thereby performing beamforming control via the antenna elements 1101C(1) to 1101C(Nc) to transmit and receive each signal.
  • FIGS. 14A and 14B are block diagrams showing examples of the configuration of an RF signal processing unit 1320W for wireless power transmission (WPT) and an RF signal processing unit 1320C for communication, which constitute the antenna system 133 in FIG. 13. Note that since the multiple WPT dummy RF signal processing units 1320W and the communication RF signal processing unit 1320C each have a similar configuration, in FIGS. 14A and 14B, the RF signal processing units 1320W and 1320C will be described with the identification numbers in parentheses omitted.
  • the WPT dummy RF signal processing unit 1320W includes a first phase shifter 1321W for controlling the phase of the WPT dummy RF signal transmitted from the antenna element 1101W of the WPT array antenna 110W, and a first amplifier (power amplifier) 1322W for amplifying the WPT dummy RF signal.
  • the communication RF signal processing unit 1320C includes a second phase shifter 1321D for controlling the phase of the DL communication RF signal transmitted from the antenna element 1101C, a second amplifier (power amplifier) 1322D for amplifying the DL communication RF signal, a third amplifier (low noise amplifier) 1322U for amplifying the UL communication RF signal received via the antenna element 1101C, and a third phase shifter 1321U for controlling the phase of the UL communication RF signal.
  • the communication RF signal processing unit 1320C also includes a signal changeover switch 1328 as a multiplexing processing unit that multiplexes the DL communication RF signal and the UL communication RF signal using a time division duplex (TDD) method.
  • the signal changeover switch 1328 switches the connection between the signal processing paths for the DL communication RF signal and the UL communication RF signal and the antenna element 1101C based on a predetermined control signal.
  • the control signal may be generated, for example, in the communication signal processing unit 120 based on predetermined baseband scheduling information.
  • FIG. 15 is a block diagram showing another example of the configuration of the communication RF signal processing unit 1320C that constitutes the antenna system 133 of FIG. 13. Note that in FIG. 15, the communication RF signal processing unit 1320C is described with the identification numbers in parentheses omitted. Also, in FIG. 15, the description of the parts that are similar to the configuration of FIG. 9 described above is omitted.
  • the communication RF signal processing unit 1320C includes a second phase shifter 1321D for controlling the phase of the DL communication RF signal transmitted from the antenna element 1101C, a second amplifier (power amplifier) 1322D for amplifying the DL communication RF signal, a third amplifier (low noise amplifier) 1322U for amplifying the UL communication RF signal received via the antenna element 1101C, and a third phase shifter 1321U for controlling the phase of the UL communication RF signal.
  • the communication RF signal processing unit 1320C also includes an antenna duplexer (DUP) 1329 as a multiplexing processing unit that multiplexes the DL communication RF signal and the UL communication RF signal using the frequency division duplex (FDD) method.
  • DUP antenna duplexer
  • the DL communication RF signal with frequency Fd output from the second amplifier (power amplifier) 1322D is supplied to the antenna element 1101C
  • the UL communication RF signal with frequency Fu output from the antenna element 1101C is supplied to the third amplifier (low noise amplifier) 1322U.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a system including a base station (aggregation station) 10 and multiple base stations 50(1) to 50(Nr) according to an embodiment.
  • an input/output signal processing unit 131 constituting a wireless processing device (wireless processing unit) 130 of the base station (aggregation station) 10 includes a signal separation unit 1311, a first mixer 1312, a second mixer 1313, a third mixer 1314, and a local oscillator 1315.
  • the signal separation unit 1311 separates the downlink intermediate frequency signal (baseband signal) output from the communication signal processing unit 120 into an intermediate frequency signal of the WPT dummy signal (WPT-IT) and an intermediate frequency signal of the DL communication signal (DL-IF).
  • the first mixer 1312 generates a WPT dummy RF signal (WPT-RF) by mixing the intermediate frequency signal (WPT-IT) of the WPT dummy signal with a local oscillation signal (LO) of a predetermined frequency output from a local oscillator 1315.
  • WPT-RF WPT dummy RF signal
  • the WPT dummy RF signal (WPT-RF) is converted to an optical signal by a transmission signal conversion unit (E/O converter) 134 and transmitted to each of the multiple (Nr) base stations 50(1) to 50(Nr) via a signal transmission line (optical fiber) 60.
  • the optical signal received via the signal transmission line (optical fiber) 60 is converted into an electrical WPT dummy RF signal (WPT-RF) by the transmission signal conversion unit (O/E converter) 513(1) to 513(Nr), and is then supplied to an antenna system 512(1) to 512(Nr) having an array antenna.
  • WPT-RF transmission signal conversion unit
  • the second mixer 1313 in the input/output signal processing unit 131 constituting the radio processing device (radio processing unit) 130 of the base station (aggregator) 10 mixes the intermediate frequency signal (DL-IF) of the DL communication signal with a local oscillation signal (LO) of a predetermined frequency output from the local oscillator 1315 to generate a DL communication RF signal (Tx-RF).
  • the DL communication RF signal (Tx-RF) is supplied to the RF signal processing unit 132 provided in the antenna system 133 via an RF signal line.
  • the third mixer 1314 in the input/output signal processing unit 131 mixes the UL communication RF signal (Rx-RF) input from the RF signal processing unit 132 of the antenna system 133 via the RF signal line with a local oscillation signal (LO) of a predetermined frequency output from the local oscillator 1315 to generate an intermediate frequency signal (UL-IF) of the UL communication signal, and outputs it to the communication signal processing unit 120.
  • UL-RF UL communication RF signal
  • LO local oscillation signal
  • UL-IF intermediate frequency signal
  • FIG. 17 is a block diagram showing another example of the overall configuration of a system including a base station (aggregation station) 10 and multiple base stations 50(1) to 50(Nr) according to an embodiment.
  • an input/output signal processing unit 131 constituting a wireless processing device (wireless processing unit) 130 of the base station (aggregation station) 10 includes an isolator 1316, a signal separation unit 1311, a termination unit 1317, a first mixer 1312, a second mixer 1313, a third mixer 1314, and a local oscillator 1315.
  • the signal separation unit 1311 separates the first branch signal, which is a downlink intermediate frequency signal (baseband signal) that is output from the communication signal processing unit 120, branched, and passed through the isolator 1316, into an intermediate frequency signal of a WPT dummy signal (WPT-IT) and an intermediate frequency signal of a DL communication signal (DL-IF).
  • the intermediate frequency signal of the DL communication signal (DL-IF) is terminated in the termination unit 1317.
  • the first mixer 1312 generates a WPT dummy RF signal (WPT-RF) by mixing the intermediate frequency signal (WPT-IT) of the WPT dummy signal with a local oscillation signal (LO) of a predetermined frequency output from a local oscillator 1315.
  • WPT-RF WPT dummy RF signal
  • the WPT dummy RF signal (WPT-RF) is converted to an optical signal by a transmission signal conversion unit (E/O converter) 134 and transmitted to each of the multiple (Nr) base stations 50(1) to 50(Nr) via a signal transmission line (optical fiber) 60.
  • the optical signal received via the signal transmission line (optical fiber) 60 is converted into an electrical WPT dummy RF signal (WPT-RF) by the transmission signal conversion unit (O/E converter) 513(1) to 513(Nr), and is then supplied to an antenna system 512(1) to 512(Nr) having an array antenna.
  • WPT-RF transmission signal conversion unit
  • the second mixer 1313 in the input/output signal processing unit 131 constituting the radio processing device (radio processing unit) 130 of the base station (aggregator) 10 mixes a second branch signal (Tx-IF), which is a downlink intermediate frequency signal (baseband signal) output from the communication signal processing unit 120 and branched, with a local oscillation signal (LO) of a predetermined frequency output from a local oscillator 1315, to generate a DL communication RF signal (Tx-RF).
  • Tx-IF is a downlink intermediate frequency signal (baseband signal) output from the communication signal processing unit 120 and branched
  • LO local oscillation signal
  • Tx-RF DL communication RF signal
  • the DL communication RF signal (Tx-RF) is supplied to an RF signal processing unit 132 provided in an antenna system 133 via an RF signal line.
  • the third mixer 1314 in the input/output signal processing unit 131 mixes the UL communication RF signal (Rx-RF) input from the RF signal processing unit 132 of the antenna system 133 via the RF signal line with a local oscillation signal (LO) of a specific frequency output from the local oscillator 1315 to generate an intermediate frequency signal (UL-IF) of the UL communication signal, and outputs it to the communication signal processing unit 120.
  • UL-RF UL communication RF signal
  • LO local oscillation signal
  • UL-IF intermediate frequency signal
  • wireless resources unused for communication can be effectively utilized as wireless power transmission blocks (WPT blocks), and wireless power transmission (WPT) can be performed from the base station (aggregation station) 10 and the base station 50 to the UE 20.
  • WPT wireless power transmission blocks
  • the WPT areas 11A, 51A where wireless power can be transmitted from the base station 10 can be expanded so as to approach the communication area 10A.
  • each of the multiple base stations 50 may perform beamforming control independent of each other and perform wireless power transmission individually to each of the multiple UEs 20.
  • the base station 50 may capture images of the surrounding area of the base station using an imaging device such as a camera, and obtain location information of the UEs 20 based on the captured images (still images or video images).
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing an example of power supply to each UE by beamforming from the base station (aggregation station) 10 and base station 50 according to this embodiment to multiple UEs 20.
  • the base station device 100 of the base station (aggregation station) 10 may supply power to each UE 20(1) to 20(3) via beams 10B(1) to 10B(3) formed for each UE.
  • the beams 10B(1) to 10B(3) may be formed by switching in a time division manner, for example.
  • base station 50 may supply power to each of UEs 20(4)-20(6) via beams 50B(1)-50B(3) formed for each UE.
  • Beams 10B(1)-10B(3) may be formed by switching between them in a time-division manner, for example.
  • the WPT areas 11A and 51A in which wireless power can be transmitted from the base station 10 can be expanded so as to approach the communication area 10A.
  • the base station 10 can amplify the communication signal in a low output power range with a large margin so that spurious signals are not generated, and can achieve high output and high efficiency for the power amplifier when amplifying the WPT dummy signal.
  • the present invention can provide a power supply infrastructure that can supply power to a large number of terminal devices 20 that can receive radio waves transmitted from a base station 10, thereby contributing to the achievement of Goal 9 of the Sustainable Development Goals (SDGs), which is to "build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization, and promote innovation and infrastructure.”
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • processing steps described in this specification and the components of the system, radio processing device, terminal device (UE, IoT device), base station, aggregation station, base station, mobile station, relay device, and control device can be implemented by various means.
  • these steps and components may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • the processing units and other means used to realize the above steps and components in an entity may be implemented in one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processors (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), 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.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processors
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof.
  • the means such as processing units used to realize the above components may be implemented with programs (e.g., code such as procedures, functions, modules, instructions, etc.) that perform the functions described herein.
  • programs e.g., code such as procedures, functions, modules, instructions, etc.
  • any computer/processor readable medium tangibly embodying firmware and/or software code may be used to implement the means such as processing units used to realize the above steps and components described herein.
  • the firmware and/or software code may be stored in a memory and executed by a computer or processor, for example in a control device.
  • the memory may be implemented within the computer or processor or external to the processor.
  • the firmware and/or software code may also be stored in a computer or processor readable medium, such as, for example, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read-only memory (PROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), flash memory, floppy disks, compact disks (CDs), digital versatile disks (DVDs), magnetic or optical data storage devices, etc.
  • RAM random access memory
  • ROM read-only memory
  • NVRAM non-volatile random access memory
  • PROM programmable read-only memory
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • flash memory floppy disks, compact disks (CDs), digital versatile disks (DVDs), magnetic or optical data storage devices, etc.
  • CDs compact disks
  • DVDs digital versatile disks
  • magnetic or optical data storage devices etc.
  • the code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to
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Abstract

基地局（１０）からの無線電力伝送可能なエリアを通信可能エリアに近づけるように拡大することができるアンテナシステムを提供する。アンテナシステムは、通信及び無線電力伝送に兼用される第１アレーアンテナ（１１０）と、第１アレーアンテナを中心としたエリア（１０Ａ）に第１アレーアンテナから離して分散配置された複数の無線電力伝送専用の第２アレーアンテナ（５１０）と、を備える。前記アンテナシステムは、第１のアレーアンテナの複数のアンテナ素子（１１０１）のそれぞれに接続された複数の第１無線信号処理ユニット（１３２０）と、複数の第２アレーアンテナのそれぞれに対して設けられ、第２アレーアンテナの複数のアンテナ素子（５１０１）のそれぞれに接続された複数の第２無線信号処理ユニット（５１１０）と、を更に備えてもよい。

Description

通信及び無線電力伝送を行うシステム、無線処理装置及びアンテナシステム
　本発明は、通信及び無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うことができるシステム、無線処理装置及びアンテナシステムに関するものである。
　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）。
国際公開第２０１７／１６４２２０号
　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。
　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。
　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、無線電力伝送時に基地局から送信される電波の送信電力に制約があるため、基地局からの電波の電力を端末装置が受電できる無線電力伝送可能なエリアが、基地局が端末装置と通信することができる通信可能エリアよりも狭いことがある。
　本発明の一態様に係るアンテナシステムは、移動通信システムの通信及び無線電力伝送に用いることができるアンテナシステムである。このアンテナシステムは、通信及び無線電力伝送に兼用される第１アレーアンテナと、前記第１アレーアンテナの周りのエリアに前記第１アレーアンテナから離して分散配置された複数の無線電力伝送専用の第２アレーアンテナと、を備える。
　前記アンテナシステムにおいて、前記第１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、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それぞれに対応する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第１無線信号処理ユニットと、前記複数の第２アレーアンテナのそれぞれに対して設けられ、前記第２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、下りリンクの無線電力伝送用のダミー信号に対応する高周波信号を増幅し、前記アンテナ素子を介して前記高周波信号を送信する複数の第２無線信号処理ユニットと、を備えてもよい。
　前記アンテナシステムにおいて、前記複数の第１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、を備えてもよい。ここで、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ってもよく、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ってもよく、前記第３増幅器は、低ノイズ増幅器であってもよい。
　前記システムにおいて、前記複数の第２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４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４増幅器と、を備えてもよい。ここで、前記第４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ってもよい。
　前記システムにおいて、前記複数の第１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てもよい。ここで、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てもよい。
　前記システムにおいて、前記複数の第１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てもよい。ここで、前記第１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、前記複数の第１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、を有してもよい。
　本発明の他の態様に係る無線処理装置は、前記いずれかのアンテナシステムと、前記複数の第１無線信号処理ユニットに接続され、信号伝送線を介して前記複数の第２無線信号処理ユニットに接続された入出力信号処理部と、を備える。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、前記信号分離部で分離された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。
　本発明の他の態様に係る無線処理装置は、前記いずれかのアンテナシステムと、前記複数の第１無線信号処理ユニットに接続され、信号伝送線を介して前記複数の第２無線信号処理ユニットに接続された入出力信号処理部と、を備える。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分岐した第１分岐信号を、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、前記信号分離部で分離された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、前記信号分離部で分離された前記下りリンクの通信信号の中間周波信号を終端する終端部と、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分岐した第２分岐信号と、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。ここで、前記入出力信号処理部は、前記第１分岐信号を一方向に通過させて前記信号分離部に伝送するアイソレータを更に有してもよい。
　本発明の更に他の態様に係るシステムは、移動通信システムの端末装置に無線電力伝送を行うシステムである。このシステムは、前記いずれかの無線処理装置と、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。
　前記システムにおいて、前記第１アレーアンテナと前記複数の第１無線信号処理ユニットと前記入出力信号処理部とを有する集約局と、前記信号伝送線を介して前記集約局の前記入出力信号処理部に接続され、前記第１アレーアンテナと前記複数の第１無線信号処理ユニットとをそれぞれ有する複数の張出局と、を備えてもよい。
　前記システムにおいて、前記複数の張出局は、互いに独立したビームフォーミング制御を行い、複数の端末装置のそれぞれに対して個別に無線電力伝送を行ってもよい。ここで、前記張出局は、周辺に位置する端末装置の位置情報を取得し、前記端末装置の位置情報に基づいて前記端末装置に対するビームフォーミング制御を行ってもよい。また、前記張出局は、自局の周辺を撮影し、撮影した画像に基づいて前記端末装置の位置情報を取得してもよい。
　前記システムにおいて、前記集約局は、前記第１アレーアンテナと前記複数の第１無線信号処理ユニットと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、信号伝送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、を備えてよい。
　前記システムにおいて、前記無線処理装置の前記第１アレーアンテナ又は前記第２アレーアンテナを介して無線電力伝送可能な端末装置を備え、前記端末装置は、前記無線処理装置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、を有してもよい。
　本発明によれば、基地局からの無線電力伝送可能なエリアを通信可能エリアに近づけるように拡大することができる。
図１は、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である。 図２は、比較参考例に係るシステムにおける通信エリア及びＷＰＴエリアの一例を示す説明図である。 図３は、実施形態に係るシステムにおける通信エリア及びＷＰＴエリアの一例を示す説明図である。 図４は、実施形態に係るシステムを構成する基地局（集約局）、張出局及び端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 図５Ａは、実施形態に係る基地局（集約局）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。 図５Ｂは、実施形態に係る基地局（集約局）から送信されるＷＰＴ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６は、実施形態に係る基地局（集約局）及び張出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である。 図７は、実施形態に係る張出局に適用可能なアンテナシステムの構成の一例を示すブロック図である。 図８は、実施形態に係る基地局（集約局）に適用可能なアンテナシステムの構成の一例を示すブロック図である。 図９は、図８のアンテナシステムを構成する無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 図１０は、図８のアンテナシステムで送受信される信号のフレーム構成の一例を示す説明図である。 図１１は、実施形態に係る基地局（集約局）に適用可能なアンテナシステムの構成の他の例を示すブロック図である。 図１２は、図１１のアンテナシステムを構成する無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図。 図１３は、実施形態に係る基地局（集約局）に適用可能なセパレートアンテナ構成のアンテナシステムの構成の一例を示すブロック図である。 図１４Ａは、図１３のアンテナシステムを構成する無線電力伝送（ＷＰＴ）用の無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 図１４Ｂは、図１３のアンテナシステムを構成する通信用の無線信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 図１５は、図１３のアンテナシステムを構成する通信用の無線信号処理ユニットの構成の他の例を示すブロック図である。 図１６は、実施形態に係る基地局（集約局）及び複数の張出局を含むシステムの全体構成の一例を示すブロック図である。 図１７は、実施形態に係る基地局（集約局）及び複数の張出局を含むシステムの全体構成の他の例を示すブロック図である。 図１８は、実施形態に係る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である。
　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。
　特に、本実施形態のシステムでは、基地局から送信する無線電力伝送用の送信信号を、集約局の通信・ＷＰＴアンテナ（第１アレーアンテナ）から送信するとともに、通信・ＷＰＴアンテナを中心としたエリアに通信・ＷＰＴアンテナから離して分散配置された複数の張出局の無線電力伝送専用のＷＰＴアンテナ（第２アレーアンテナ）から送信できるため、基地局からの無線電力伝送可能なエリアを通信可能エリア（以下「通信エリア」ともいう。）に近づけるように拡大することができる。
　図１は、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及び無線電力伝送エリア（以下「ＷＰＴエリア」ともいう。）１１Ａを形成するセルラー方式の基地局（以下「集約局」ともいう。）１０と、信号伝送線６０を介して基地局（集約局）１０に接続された複数の張出局５０とを有する。システムは、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、を含んでもよい。
　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。
　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、基地局１０は、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。
　図２に示すように、基地局（集約局）１０の通信及び無線電力伝送に兼用される第１アレーアンテナとしてのアレーアンテナ１１０を中心とした通信エリア１０Ａ内の中央部は、基地局１０からＵＥ２０に向けて直接的に無線電力伝送を行うＷＰＴエリア１１Ａになっている。しかしながら、法律などの規制により基地局１０からの無線電力伝送時の電波の送信電力を十分に高めることができず、基地局１０から離れた遠方では、基地局（集約局）１０からの無線電力伝送の電波を受電することができないため、ＷＰＴエリア１１Ａは図示のように通信エリア１０Ａよりも狭いエリアである。
　そこで、本実施形態のシステムでは、図３に示すように、通信エリア１０Ａのうち基地局（集約局）１０のＷＰＴエリア１１Ａでカバーしきれないエリアに、基地局１０のアレーアンテナ１１０から離して分散配置された複数の無線電力伝送専用の第２アレーアンテナとしての複数の張出局５０（１）～５０（６）のアレーアンテナ５１０（１）～５１０（６）を備えている。
基地局１０から信号伝送線６０及び複数の張出局５０（１）～５０（６）のアレーアンテナ５１０（１）～５１０（６）を介してＷＰＴエリア５１Ａ（１）～５１Ａ（６）を形成することにより、基地局１０のＷＰＴエリア１１Ａを、通信エリア１０Ａと同等なエリアサイズまで実質的に拡大させている。なお、図３の例では、張出局５０（１）～５０（６）のアレーアンテナ５１０（１）～５１０（６）の数が６の場合について例示しているが、張出局５０及びアレーアンテナ５１０の数は２～５でもよいし、７以上であってもよい。
　ＷＰＴエリア１１Ａ，５１Ａではそれぞれ、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ダミー信号」ともいう。）を割り当てた送信信号を生成してＷＰＴエリア１１Ａ内のＵＥ２０に送信するとともに、信号伝送線６０を介して張出局５０（１）～５０（６）のそれぞれに送信する。張出局５０（１）～５０（６）はそれぞれ、基地局１０から受信した送信信号をＷＰＴエリア５１Ａ内のＵＥ２０に送信する。
　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。
　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。
　図４は、実施形態に係るシステムを構成する基地局（集約局）１０、張出局５０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、アンテナ１１０と通信信号処理部１２０と無線処理装置（無線処理部）１３０とを備える。
　なお、図４の基地局１０において、無線処理装置１３０を有する遠隔無線ヘッド装置（ＲＲＨ）と、通信信号処理部１２０を有するベースバンドユニット（ＢＢＵ）装置と、を備えてもよい。ベースバンドユニット（ＢＢＵ）装置は、遠隔無線ヘッド装置（ＲＲＨ）から離れた位置に配置され、有線の通信回線（例えば光ファイバーからなる光回線）を介して遠隔無線ヘッド装置に接続される。
　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。
　通信信号処理部１２０は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）で構成され、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。
　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。
　無線処理装置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、ＷＰＴダミー信号の高周波の無線信号（ＲＦ信号）を張出局５０に送信したりする。
　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制御信号（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。
　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。
　また、本実施形態において、無線処理装置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、無線処理装置１３０は、通信信号処理部１２０で生成されたＷＰＴ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。
　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、無線処理装置１３０におけるアナログＢＦ制御で行ってもよい。
　図４において、無線処理装置１３０は、入出力信号処理部１３１と、無線信号処理部（以下、「ＲＦ信号処理部」ともいう。）１３２及びアンテナ１１０を有するアンテナシステム１３３と、伝送信号変換部１３４とを備える。伝送信号変換部１３４は、張出局５０に向けて送信するＷＰＴダミー信号のＲＦ信号（ＷＰＴダミーＲＦ信号）を、信号伝送線６０で伝送可能な伝送信号に変換する。例えば、信号伝送線６０として、ＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ　ｏｖｅｒ　Ｆｉｂｅｒ）技術を適用可能な光ファイバーを用いる場合、伝送信号変換部１３４は、ＷＰＴダミーＲＦ信号の電気信号を光信号（伝送信号）に変換するＥ／Ｏ（電気信号／光信号）変換器を用いることができる。
　図４において、張出局５０は、無線信号処理部（以下、「ＲＦ信号処理部」ともいう。）５１１及びアンテナ５１０を有するアンテナシステム５１２と、伝送信号変換部５１３とを備える。ＲＦ信号処理部５１１は、アンテナ５１０の各アンテナ素子に供給するＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ５１０を介したビームフォーミング制御を行ってＷＰＴダミーＲＦ信号を送信する。伝送信号変換部５１３は、信号伝送線６０を介して基地局（集約局）１０から受信した伝送信号を、ＲＦ信号処理部５１１で処理可能なＷＰＴダミーＲＦ信号に変換する。例えば、信号伝送線６０として、ＲｏＦ技術を適用可能な光ファイバーを用いる場合、伝送信号変換部５１３は、光信号（伝送信号）をＷＰＴダミーＲＦ信号の電気信号に変換するＯ／Ｅ（光信号／電気信号）変換器を用いることができる。
　図４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。
　本実施形態において、無線処理部２２０は、基地局（集約局）１０又は張出局５０から送信されたＷＰＴダミー信号を含む送信信号（ＷＰＴダミーＲＦ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（集約局）１０又は張出局５０からのＷＰＴダミー信号を含む送信信号（ＷＰＴダミーＲＦ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。
　図５Ａ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５Ａ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５Ｂは、本実施形態に係る基地局１０から送信されるＷＰＴ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５Ａ及び図５Ｂ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。
　本実施形態では、ＷＰＴ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５Ａ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ダミー信号を用いてもよい。
　また、図５Ｂ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ダミー信号を用いてもよい。図５Ｂ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。
　図６は、本実施形態に係る基地局１０の増幅器の入力電力Ｐｉｎ［ｄＢｍ］に対する出力電力Ｐｏｕｔ［ｄＢｍ］及びアンプ効率ＰＡＥ［％］の特性の一例を示すグラフである。図中の曲線Ａは、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］を示す入出力特性のシミュレーション計算結果である。また、図中の破線の曲線Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、上りリンク（ＵＬ）通信信号、下りリンク（ＤＬ）通信信号及びＷＰＴダミー信号に適した増幅器の入力電力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る。ここで、増幅器のＰＡＥ［％］は、（Ｐｏｕｔ－Ｐｉｎ）／Ｐｄｃで定義される。Ｐｄｃは増幅器に入力（印加）される直流電力である。
　図６の入出力特性Ａにおいて、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は、ＵＬ通信信号の低ノイズ増幅及びＤＬ通信信号の電力増幅に適する。特に、ＵＬ通信信号の増幅に適する増幅器の特性としては、例えば、高ＰＡＰＲ（ピーク電力対平均電力比）、高リニアリティ、広ダナミックレンジ及び低ノイズが要求される。また、ＤＬ通信信号の増幅に適する電力増幅器の特性としては、例えば、高ＰＡＰＲ、高リニアリティ及び広ダナミックレンジが要求される。この電力増幅器としては、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、アウトフェージング増幅器などの線形領域での効率改善を行う増幅器が挙げられる。
である。
　また、図６の入出力特性Ａ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の領域に、電力増幅器の効率ＰＡＥのピークが位置し、この領域は、ＷＰＴダミー信号の高出力及び高効率の電力増幅に適する。ＷＰＴダミー信号の増幅に適する電力増幅器の特性としては、例えば、高効率、低ＰＡＰＲ及び大出力電力が要求される。この電力増幅器としては、例えば、Ａ級増幅器、Ｂ級増幅器、Ｃ級増幅器、ＡＢ級増幅器などのバイアス調整型の高効率増幅器、又は、Ｅ級増幅器、Ｆ級増幅器、Ｊ級増幅器などの波形処理型の高効率増幅器が挙げられる。ＷＰＴ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。
　上記構成の基地局（集約局）１０又は張出局５０において、ＷＰＴダミー信号、ＤＬ通信信号及びＵＬ通信信号をそれぞれ、各信号に適した増幅器で増幅してもよい。例えば、以下に例示するように、基地局（集約局）１０又は張出局５０のアンテナシステム１３３において、ＷＰＴダミー信号、ＤＬ通信信号及びＵＬ通信信号それぞれに対応する複数の信号処理パスを構成し、複数の信号処理パスのそれぞれに各信号に適した個別の増幅器を設けてもよい。
　図７は、実施形態に係る張出局５０に適用可能なアンテナシステムの構成の一例を示すブロック図である。図７において、アンテナシステム５１２は、複数（Ｎｗ個）のアンテナ素子５１０１（１）～５１０１（Ｎｗ）からなる無線電力伝送（ＷＰＴ）用のアレーアンテナ（ＷＰＴアレーアンテナ）５１０と、ＷＰＴアレーアンテナ５１０に接続された無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部５１１とを備える。
　無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部５１１は、アレーアンテナ５１０の複数（Ｎｗ個）のアンテナ素子５１０１（１）～５１０１（Ｎｗ）に１対１で対応する複数（Ｎｗ個）の無線信号処理ユニット（以下「ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）５１１０（１）～５１１０（Ｎｗ）を有する。複数のＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット５１１０（１）～５１１０（Ｎｗ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子５１０１（１）～５１０１（Ｎｗ）に接続される。また、ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット５１１０（１）～５１１０（Ｎｗ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子５１０１（１）～５１０１（Ｎｗ）を介したビームフォーミング制御を行ってＷＰＴダミーＲＦ信号を送信する。
　図８は、実施形態に係る基地局（集約局）１０に適用可能なアンテナシステム１３３の構成の一例を示すブロック図である。図８において、アンテナシステム１３３は、複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）からなるアレーアンテナ１１０と、アレーアンテナ１１０に接続されたＴＤＤ（時分割複信）方式のＲＦ信号処理部１３２とを備える。
　ＲＦ信号処理部１３２は、アレーアンテナ１１０の複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に１対１で対応する複数（Ｎ個）の無線信号処理ユニット（以下「ＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）１３２０（１）～１３２０（Ｎ）を有する。複数のＲＦ信号処理ユニット１３２０（１）～１３２０（Ｎ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に接続され、下りリンクのＷＰＴダミー信号及びＤＬ通信信号並びに上りリンクのＵＬ通信信号の高周波の送信信号であるＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を互いに異なる複数の増幅器で増幅し、ＴＤＤ（時分割複信）方式で多重化する。また、ＲＦ信号処理ユニット１３２０（１）～１３２０（Ｎ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）を介したビームフォーミング制御を行って各信号を送受信する。
　図９は、図８のアンテナシステム１３３を構成するＲＦ信号処理ユニット１３２０の構成の一例を示すブロック図である。なお、複数のＲＦ信号処理ユニット１３２０（１）～１３２０（Ｎ）は同様な構成を有するので、図９では、括弧書きの識別番号を省略した一つのＲＦ信号処理ユニット１３２０について説明する。
　図９において、ＲＦ信号処理ユニット１３２０は、アンテナ素子１１０１から送信されるＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を制御するための第１移相器１３２１Ｗと、ＷＰＴダミーＲＦ信号を増幅する第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗとを備える。更に、ＲＦ信号処理ユニット１３２０は、アンテナ素子１１０１から送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１を介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。
　また、ＲＦ信号処理ユニット１３２０は、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を時分割複信（ＴＤＤ）方式で多重化する多重化処理部としての信号切替スイッチ１３２３を備える。信号切替スイッチ１３２３は、所定の制御信号に基づいて、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号それぞれの信号処理パスとアンテナ素子１１０１との接続を切り替える。制御信号は、例えば、通信信号処理部１２０において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生成してもよい。
　図１０は、図８のアンテナシステム１３３で送受信されるＷＰＴダミー信号、ＤＬ通信信号及びＵＬ通信信号のフレーム構成の一例を示す説明図である。図１０中の「ＷＰＴ」、「ＤＬ」及び「ＵＬ」を付した期間はそれぞれ、基地局１０と端末装置２０との間の無線通信のフレーム３０に割り当てられた、ＷＰＴダミー信号を送信するＷＰＴ用フレーム３２、ＤＬ通信信号を送信するＤＬ通信用フレーム３１Ｄ及びＵＬ通信信号を受信するＵＬ通信用フレーム３１Ｕである。また、図１０中のハッチングを付した期間は、信号の送受信を行わないガード期間である。
　信号切替スイッチ１３２３は、図１０に示すように、ＷＰＴ用フレーム３２、ＤＬ通信用フレーム３１Ｄ及びＵＬ通信用フレーム３１Ｕに同期させて、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号それぞれの増幅器１３２２Ｗ、１３２２Ｄ、１３２２Ｕを介した３つの信号処理経路とアンテナ素子１１０１との接続を切り替えてもよい。例えば、信号切替スイッチ１３２３の信号処理経路の切替により、ＷＰＴ用フレーム３２の期間において第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗから出力されたＷＰＴダミーＲＦ信号がアンテナ素子１１０１に供給される。また、ＤＬ通信用フレーム３１Ｄの期間において第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄから出力されたＤＬ通信ＲＦ信号がアンテナ素子１１０１に供給され、ＵＬ通信用フレーム３１Ｕの期間においてアンテナ素子１１０１から出力されたＵＬ通信ＲＦ信号が第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕに供給される。
　図１１は、実施形態に係る基地局（集約局）１０に適用可能なアンテナシステム１３３の構成の他の例を示すブロック図である。図１１において、アンテナシステム１３３は、複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）からなるアレーアンテナ１１０と、アレーアンテナ１１０に接続されたＦＤＤ（周波数分割複信）方式のＲＦ信号処理部１３２とを備える。
　ＲＦ信号処理部１３２は、アレーアンテナ１１０の複数（Ｎ個）のアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に１対１で対応する複数（Ｎ個）の無線信号処理ユニット（ＲＦ信号処理ユニット）１３２５（１）～１３２５（Ｎ）を有する。複数のＲＦ信号処理ユニット１３２５（１）～１３２５（Ｎ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）に接続され、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を互いに異なる複数の増幅器で増幅し、ＦＤＤ（周波数分割複信）方式で多重化する。また、ＲＦ信号処理ユニット１３２５（１）～１３２５（Ｎ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１（１）～１１０１（Ｎ）を介したビームフォーミング制御を行って各信号を送受信する。
　図１２は、図１１のアンテナシステム１３３を構成するＲＦ信号処理ユニット１３２５の構成の一例を示すブロック図である。なお、複数のＲＦ信号処理ユニット１３２５（１）～１３２５（Ｎ）は同様な構成を有するので、図１２では、括弧書きの識別番号を省略した一つのＲＦ信号処理ユニット１３２５について説明する。
　図１２において、ＲＦ信号処理ユニット１３２５は、アンテナ素子１１０１から送信されるＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を制御するための第１移相器１３２１Ｗと、ＷＰＴダミーＲＦ信号を増幅する第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗとを備える。更に、ＲＦ信号処理ユニット１３２５は、アンテナ素子１１０１から送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１を介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。
　また、ＲＦ信号処理ユニット１３２５は、ＷＰＴダミーＲＦ信号、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ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としてのアンテナ共用器（ＤＵＰ：Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１３２６を備える。
　アンテナ共用器１３２６は、例えば、第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗの出力端に接続される送信フィルタ１３２７Ｗと、第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄの出力端に接続される送信フィルタ１３２７Ｄと、第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕの入力端に接続される受信フィルタ１３２７Ｕとを有する。送信フィルタ１３２７Ｗは、ＷＰＴダミーＲＦ信号の周波数Ｆｗを通過域とし、ＵＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｕを阻止域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。送信フィルタ１３２７Ｄは、ＤＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｄを通過域とし、ＵＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｕを阻止域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。受信フィルタ１３２７Ｕは、ＵＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｕを通過域とし、ＷＰＴダミーＲＦ信号及びＤＬ通信ＲＦ信号の周波数Ｆｗ、Ｆｄを阻止域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。アンテナ共用器１３２６の送信フィルタ１３２７Ｗ、１３２７Ｄの出力端及び受信フィルタ１３２７Ｕの入力端が移相器を介してアンテナ素子１１０１に接続される。
　アンテナ共用器１３２６において、第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗから出力された周波数ＦｗのＷＰＴダミーＲＦ信号と第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄから出力された周波数ＦｄのＤＬ通信ＲＦ信号は合成されてアンテナ素子１１０１に供給される。また、アンテナ素子１１０１から出力された周波数ＦｕのＵＬ通信ＲＦ信号は、第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕに供給される。
　図１３は、実施形態に係る基地局（集約局）１０に適用可能なセパレートアンテナ構成のアンテナシステム１３３の構成の一例を示すブロック図である。図１３の構成例では、前述のアレーアンテナ１１０として、無線電力伝送（ＷＰＴ）用のアレーアンテナ（以下「ＷＰＴアレーアンテナ」ともいう。）１１０Ｗ及び通信用のアレーアンテナ（以下「通信アレーアンテナ」ともいう。）１１０Ｃを別々に備えている。アンテナシステム１３３は、複数（Ｎｗ個）のアンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）からなるＷＰＴアレーアンテナ１１０Ｗと、ＷＰＴアレーアンテナ１１０Ｗに接続された無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部１３２Ｗと、複数（Ｎｃ個）のアンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）からなる通信アレーアンテナ１１０Ｃと、通信アレーアンテナ１１０Ｃに接続された通信用のＲＦ信号処理部１３２Ｃとを備える。
　無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理部１３２Ｗは、アレーアンテナ１１０の複数（Ｎｗ個）のアンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）に１対１で対応する複数（Ｎｗ個）の無線信号処理ユニット（以下「ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）１３２０Ｗ（１）～１３２０Ｗ（Ｎｗ）を有する。複数のＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ（１）～１３２０（Ｎｗ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）に接続される。また、ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ（１）～１３２０Ｗ（Ｎｗ）はそれぞれ、ＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１Ｗ（１）～１１０１Ｗ（Ｎｗ）を介したビームフォーミング制御を行ってＷＰＴダミーＲＦ信号を送信する。
　通信用のＲＦ信号処理部１３２Ｃは、通信アレーアンテナ１１０Ｃの複数（Ｎｃ個）のアンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）に１対１で対応する複数（Ｎｃ個）の無線信号処理ユニット（以下「通信ＲＦ信号処理ユニット」ともいう。）１３２０Ｃ（１）～１３２０Ｃ（Ｎｃ）を有する。複数の通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃ（１）～１３２０Ｃ（Ｎｃ）はそれぞれ、対応するアンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）に接続され、下りリンクのＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を互いに異なる複数の増幅器で増幅し、ＴＤＤ（時分割複信）方式又はＦＤＤ（周波数分割複信）方式で多重化する。また、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃ（１）～１３２０Ｃ（Ｎｃ）はそれぞれ、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号の位相を所定の位相に制御することにより、アンテナ素子１１０１Ｃ（１）～１１０１Ｃ（Ｎｃ）を介したビームフォーミング制御を行って各信号を送受信する。
　図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ、図１３のアンテナシステム１３３を構成する無線電力伝送（ＷＰＴ）用のＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ及び通信用のＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃの構成の一例を示すブロック図である。なお、複数のＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ及び通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃはそれぞれ同様な構成を有するので、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、括弧書きの識別番号を省略したＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗ，１３２０Ｃについて説明する。
　図１４Ａにおいて、ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｗは、ＷＰＴアレーアンテナ１１０Ｗのアンテナ素子１１０１Ｗから送信されるＷＰＴダミーＲＦ信号の位相を制御するための第１移相器１３２１Ｗと、ＷＰＴダミーＲＦ信号を増幅する第１増幅器（電力増幅器）１３２２Ｗとを備える。
　図１４Ｂにおいて、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、アンテナ素子１１０１Ｃから送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１Ｃを介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。
　また、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号を時分割複信（ＴＤＤ）方式で多重化する多重化処理部としての信号切替スイッチ１３２８を備える。信号切替スイッチ１３２８は、所定の制御信号に基づいて、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ信号それぞれの信号処理パスとアンテナ素子１１０１Ｃとの接続を切り替える。制御信号は、例えば、通信信号処理部１２０において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生成してもよい。
　図１５は、図１３のアンテナシステム１３３を構成する通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃの構成の他の例を示すブロック図である。なお、図１５では、括弧書きの識別番号を省略した通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃについて説明する。また、図１５において、前述の図9の構成と同様な部分については、説明を省略する。
　図１５において、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、アンテナ素子１１０１Ｃから送信されるＤＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第２移相器１３２１Ｄと、ＤＬ通信ＲＦ信号を増幅する第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄと、アンテナ素子１１０１Ｃを介して受信されたＵＬ通信ＲＦ信号を増幅する第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕと、ＵＬ通信ＲＦ信号の位相を制御するための第３位相器１３２１Ｕと、を備える。
　また、通信ＲＦ信号処理ユニット１３２０Ｃは、ＤＬ通信ＲＦ信号及びＵＬ通信ＲＦ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としてのアンテナ共用器（ＤＵＰ）１３２９を備える。アンテナ共用器１３２９において、第２増幅器（電力増幅器）１３２２Ｄから出力された周波数ＦｄのＤＬ通信ＲＦ信号はアンテナ素子１１０１Ｃに供給され、アンテナ素子１１０１Ｃから出力された周波数ＦｕのＵＬ通信ＲＦ信号は、第３増幅器（低ノイズ増幅器）１３２２Ｕに供給される。
　図１６は、実施形態に係る基地局（集約局）１０及び複数の張出局５０（１）～５０（Ｎｒ）を含むシステムの全体構成の一例を示すブロック図である。図１６において、基地局（集約局）１０の無線処理装置（無線処理部）１３０を構成する入出力信号処理部１３１は、信号分離部１３１１と第１混合器１３１２と第２混合器１３１３と第３混合器１３１４と局部発振器１３１５とを備える。
　信号分離部１３１１は、通信信号処理部１２０から出力された下りリンクの中間周波信号（ベースバンド信号）を、ＷＰＴダミー信号の中間周波信号（ＷＰＴ－ＩＴ）とＤＬ通信信号の中間周波信号（ＤＬ－ＩＦ）とに分離する。
　第１混合器１３１２は、ＷＰＴダミー信号の中間周波信号（ＷＰＴ－ＩＴ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＷＰＴダミーＲＦ信号（ＷＰＴ－ＲＦ）を生成する。ＷＰＴダミーＲＦ信号（ＷＰＴ－ＲＦ）は、伝送信号変換部（Ｅ／Ｏ変換器）１３４で光信号に変換され、信号伝送線（光ファイバー）６０を介して複数（Ｎｒ）の張出局５０（１）～５０（Ｎｒ）のそれぞれに送信される。
　複数の張出局５０（１）～５０（Ｎｒ）のそれぞれにおいて、信号伝送線（光ファイバー）６０を介して受信された光信号は、伝送信号変換部（Ｏ／Ｅ変換器）５１３（１）～５１３（Ｎｒ）で電気信号のＷＰＴダミーＲＦ信号（ＷＰＴ－ＲＦ）に変換され、アレーアンテナを有するアンテナシステム５１２（１）～５１２（Ｎｒ）に供給される。
　基地局（集約局）１０の無線処理装置（無線処理部）１３０を構成する入出力信号処理部１３１における第２混合器１３１３は、ＤＬ通信信号の中間周波信号（ＤＬ－ＩＦ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＤＬ通信ＲＦ信号（Ｔｘ－ＲＦ）を生成する。ＤＬ通信ＲＦ信号（Ｔｘ－ＲＦ）は、ＲＦ信号線を介して、アンテナシステム１３３に設けられたＲＦ信号処理部１３２に供給される。
　入出力信号処理部１３１における第３混合器１３１４は、アンテナシステム１３３のＲＦ信号処理部１３２からＲＦ信号線を介して入力されたＵＬ通信ＲＦ信号（Ｒｘ－ＲＦ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＵＬ通信信号の中間周波信号（ＵＬ－ＩＦ）を生成し、通信信号処理部１２０に出力する。
　図１７は、実施形態に係る基地局（集約局）１０及び複数の張出局５０（１）～５０（Ｎｒ）を含むシステムの全体構成の他の例を示すブロック図である。図１７において、基地局（集約局）１０の無線処理装置（無線処理部）１３０を構成する入出力信号処理部１３１は、アイソレータ１３１６と信号分離部１３１１と終端部１３１７と第１混合器１３１２と第２混合器１３１３と第３混合器１３１４と局部発振器１３１５とを備える。
　信号分離部１３１１は、通信信号処理部１２０から出力されて分岐され、アイソレータ１３１６を通過した下りリンクの中間周波信号（ベースバンド信号）である第１分岐信号を、ＷＰＴダミー信号の中間周波信号（ＷＰＴ－ＩＴ）とＤＬ通信信号の中間周波信号（ＤＬ－ＩＦ）とに分離する。ＤＬ通信信号の中間周波信号（ＤＬ－ＩＦ）は、終端部１３１７で終端される。
　第１混合器１３１２は、ＷＰＴダミー信号の中間周波信号（ＷＰＴ－ＩＴ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＷＰＴダミーＲＦ信号（ＷＰＴ－ＲＦ）を生成する。ＷＰＴダミーＲＦ信号（ＷＰＴ－ＲＦ）は、伝送信号変換部（Ｅ／Ｏ変換器）１３４で光信号に変換され、信号伝送線（光ファイバー）６０を介して複数（Ｎｒ）の張出局５０（１）～５０（Ｎｒ）のそれぞれに送信される。
　複数の張出局５０（１）～５０（Ｎｒ）のそれぞれにおいて、信号伝送線（光ファイバー）６０を介して受信された光信号は、伝送信号変換部（Ｏ／Ｅ変換器）５１３（１）～５１３（Ｎｒ）で電気信号のＷＰＴダミーＲＦ信号（ＷＰＴ－ＲＦ）に変換され、アレーアンテナを有するアンテナシステム５１２（１）～５１２（Ｎｒ）に供給される。
　基地局（集約局）１０の無線処理装置（無線処理部）１３０を構成する入出力信号処理部１３１における第２混合器１３１３は、通信信号処理部１２０から出力されて分岐された下りリンクの中間周波信号（ベースバンド信号）である第２分岐信号（Ｔｘ－ＩＦ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＤＬ通信ＲＦ信号（Ｔｘ－ＲＦ）を生成する。ＤＬ通信ＲＦ信号（Ｔｘ－ＲＦ）は、ＲＦ信号線を介して、アンテナシステム１３３に設けられたＲＦ信号処理部１３２に供給される。
　入出力信号処理部１３１における第３混合器１３１４は、アンテナシステム１３３のＲＦ信号処理部１３２からＲＦ信号線を介して入力されたＵＬ通信ＲＦ信号（Ｒｘ－ＲＦ）と局部発振器１３１５から出力された所定周波数の局部発振信号（ＬＯ）とを混合してＵＬ通信信号の中間周波信号（ＵＬ－ＩＦ）を生成し、通信信号処理部１２０に出力する。
　上記構成の図１～図１７のシステムによれば、基地局（集約局）１０及び張出局５０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（集約局）１０及び張出局５０からＵＥ２０への無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うことができる。また、基地局１０からの無線電力伝送可能なＷＰＴエリア１１Ａ，５１Ａを通信可能エリア１０Ａに近づけるように拡大することができる。
　なお、上記構成の図１～図１７のシステムにおいて、複数の張出局５０はそれぞれ、互いに独立したビームフォーミング制御を行い、複数のＵＥ２０のそれぞれに対して個別に無線電力伝送を行ってもよい。この場合、張出局５０は、カメラなどの撮像装置で自局の周辺を撮影し、撮影した画像（静止画又は動画）に基づいてＵＥ２０の位置情報を取得してもよい。
　図１８は、本実施形態に係る基地局（集約局）１０及び張出局５０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１８に示すように通信エリア１０Ａ内のＷＰＴエリア１１Ａ（前述の図１参照）に複数のＵＥ２０（１）～２０（３）が在圏している場合に、基地局（集約局）１０の基地局装置１００は、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。
　また、図１８において、通信エリア１０Ａ内のＷＰＴエリア５１Ａ（前述の図１参照）に複数のＵＥ２０（４）～２０（６）が在圏している場合に、張出局５０は、ＵＥ毎に形成したビーム５０Ｂ（１）～５０Ｂ（３）を介して各ＵＥ２０（４）～２０（６）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。
　以上、本実施形態によれば、基地局１０からの無線電力伝送可能なＷＰＴエリア１１Ａ，５１Ａを通信可能エリア１０Ａに近づけるように拡大することができる。
　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ダミー信号を増幅するときの電力増幅器の高出力化及び高効率化を図ることができる。
　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。
　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。
　なお、本明細書で説明された処理工程並びにシステム、無線処理装置、端末装置（ＵＥ、ＩｏＴデバイス）、基地局、集約局、張出局、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。
　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。
　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。
　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。
　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。
１０　　　　：基地局
１０Ａ　　　：通信エリア
１０Ｂ　　　：ビーム
１１Ａ　　　：ＷＰＴエリア
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
５０　　　　：張出局
５０Ｂ　　　：ビーム
５１Ａ　　　：ＷＰＴエリア
６０　　　　：信号伝送線
１１０　　　：アンテナ（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
１３４　　　：伝送信号変換部
５１０　　　：アンテナ（アレーアンテナ）
５１１　　　：ＲＦ信号処理部
５１２　　　：アンテナシステム
５１３　　　：伝送信号変換部
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
１３１６　　：アイソレータ
１３１７　　：終端部
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
５１０１　　：アンテナ素子
５１１０　　：ＷＰＴダミーＲＦ信号処理ユニット

Claims (13)

  1. 　移動通信システムの通信及び無線電力伝送に用いることができるアンテナシステムであって、
    　通信及び無線電力伝送に兼用される第１アレーアンテナと、
    　前記第１アレーアンテナの周りのエリアに前記第１アレーアンテナから離して分散配置された複数の無線電力伝送専用の第２アレーアンテナと、
    を備える、ことを特徴とするシステム。
  2. 　請求項１のシステムにおいて、
    　前記第１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、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それぞれに対応する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第１無線信号処理ユニットと、
    　前記複数の第２アレーアンテナのそれぞれに対して設けられ、前記第２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、下りリンクの無線電力伝送用のダミー信号に対応する高周波信号を増幅し、前記アンテナ素子を介して前記高周波信号を送信する複数の第２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。
  3. 　請求項２のアンテナシステムにおいて、
    　前記複数の第１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。
  4. 　請求項２のアンテナシステムにおいて、
    　前記複数の第２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４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４増幅器と、
    を備える、ことを特徴とするアンテナシステム。
  5. 　請求項２のアンテナシステムにおいて、
    　前記複数の第１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。
  6. 　請求項５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。
  7. 　請求項２のアンテナシステムにおいて、
    　前記複数の第１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。
  8. 　請求項７のアンテナシステムにおいて、
    　前記第１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、
    　前記複数の第１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。
  9. 　請求項２のアンテナシステムと、前記複数の第１無線信号処理ユニットに接続され、信号伝送線を介して前記複数の第２無線信号処理ユニットに接続された入出力信号処理部と、を備え、
    　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、
    　　前記信号分離部で分離された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、
    　　前記信号分離部で分離された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。
  10. 　請求項２のアンテナシステムと、前記複数の第１無線信号処理ユニットに接続され、信号伝送線を介して前記複数の第２無線信号処理ユニットに接続された入出力信号処理部と、を備え、
    　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分岐した第１分岐信号を、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、
    　　前記信号分離部で分離された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、
    　　前記信号分離部で分離された前記下りリンクの通信信号の中間周波信号を終端する終端部と、
    　　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分岐した第２分岐信号と、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。
  11. 　移動通信システムの端末装置に無線電力伝送を行うシステムであって、
    　請求項９又は１０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、ことを特徴とするシステム。
  12. 　請求項１１のシステムにおいて、
    　前記第１アレーアンテナと前記複数の第１無線信号処理ユニットと前記入出力信号処理部とを有する集約局と、
    　前記信号伝送線を介して前記集約局の前記入出力信号処理部に接続され、前記第１アレーアンテナと前記複数の第１無線信号処理ユニットとをそれぞれ有する複数の張出局と、
    を備える、ことを特徴とするシステム。
  13. 　請求項１２のシステムにおいて、
    　前記複数の張出局は、互いに独立したビームフォーミング制御を行い、複数の端末装置のそれぞれに対して個別に無線電力伝送を行う、ことを特徴とするシステム。
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