WO2026009698A1 - 通信及び無線電力伝送を行うシステム、アンテナ回路及び端末装置 - Google Patents

Abstract

無線電力伝送（ＷＰＴ）信号を端末装置が受信しているときに端末装置における増幅器等の回路構成要素を保護することができるアンテナ回路を提供する。アンテナ回路は、受信増幅器を有する受信回路部と送信増幅器及びサーキュレータを有する送信回路部と整流器を有する受電回路部と信号経路切換部とを備える。信号経路切換部は、下りリンク受信時に共用アンテナと受信回路部とを接続し、上りリンク送信時及びＷＰＴ信号の受信時に共用アンテナと送信回路部とを接続するように信号経路を切り換える。サーキュレータは、送信増幅器、信号経路切換部及び整流器のそれぞれに接続された第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有し、送信増幅器から第１ポートに入力された送信信号を第２ポートに一方向伝送し、前記信号経路切換部から第２ポートに入力されたＷＰＴ信号を第３ポートに向けて一方向伝送する。

Description

通信及び無線電力伝送を行うシステム、アンテナ回路及び端末装置

　本発明は、通信及び無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うシステム、アンテナ回路及び端末装置に関するものである。

　移動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。

　本願の出願人は、端末装置との間での上りリンク及び下りリンクの通信を行う移動通信の基地局から無線電力伝送信号（無線電力伝送用のダミー信号）を端末装置に送信することにより端末装置への無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うことができるシステムを提案した（引用文献１、２参照）。

特開２０２３－０５６７３８号公報 特開２０２４－０４６００６号公報

　上記移動通信の基地局により端末装置への無線電力伝送（ＷＰＴ）を行うシステムでは、下りリンクの通信の受信信号よりも大きな電力の無線電力伝送信号を端末装置が受信しているときに端末装置における増幅器等の回路構成要素を保護したい、という課題がある。

　本発明の一態様（第１態様）に係るアンテナ回路は、基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路である。このアンテナ回路は、共用アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、前記共用アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器と前記送信増幅器で増幅された前記送信信号が入力されるサーキュレータとを有する送信回路部と、前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、前記下りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の受信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備える。前記サーキュレータは、前記送信増幅器、前記信号経路切換部及び前記整流器のそれぞれに接続された第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有し、前記送信増幅器から前記第１ポートに入力された前記上りリンクの通信の送信信号を前記第２ポートに一方向伝送し、前記信号経路切換部から前記第２ポートに入力された前記無線電力伝送信号を前記第３ポートに向けて一方向伝送する。

　前記第１態様に係るアンテナ回路において、前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記共用アンテナと前記受信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記送信回路部との接続とを切り換えるように制御される２分岐の切換スイッチを有してもよい。

　本発明の他の態様（第２態様）に係るアンテナ回路は、基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路である。このアンテナ回路は、共用アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、前記共用アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、前記下りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記無線電力伝送信号の受信時に前記共用アンテナと前記受電回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備える。

　前記第２態様に係るアンテナ回路において、前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記共用アンテナと前記受信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記送信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記受電回路部との接続とを切り換えるように制御される３分岐の切換スイッチを有してもよい。

　本発明の更に他の態様（第３態様）に係るアンテナ回路は、基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路である。このアンテナ回路は、通信用の第１アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、前記第１アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器と前記送信増幅器で増幅された前記送信信号が入力されるサーキュレータとを有する送信回路部と、終端器と、無線電力伝送用の第２アンテナを介して前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、前記下りリンクの通信の受信時に前記第１アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の受信時に前記第１アンテナと前記送信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備える。前記サーキュレータは、前記送信増幅器、前記信号経路切換部及び前記終端器のそれぞれに接続された第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有し、前記送信増幅器から前記第１ポートに入力された前記上りリンクの通信の送信信号を前記第２ポートに一方向伝送し、前記信号経路切換部から前記第２ポートに入力された前記無線電力伝送信号を前記第３ポートに向けて一方向伝送する。

　前記第３態様に係るアンテナ回路において、前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記第１アンテナと前記受信回路部との接続と、前記第１アンテナと前記送信回路部との接続とを切り換えるように制御される２分岐の切換スイッチを有してもよい。

　本発明の更に他の態様（第４態様）に係るアンテナ回路は、基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路である。このアンテナ回路は、通信用の第１アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、前記第１アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、無線電力伝送用の第２アンテナを介して前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、前記下りリンクの通信の受信時に前記第１アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時に前記第１アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記無線電力伝送信号の受信時に前記第１アンテナを前記受信回路部及び前記送信回路部のいずれにも接続しない非接続にするように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備える。

　前記第４態様に係るアンテナ回路において、前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記第１アンテナと前記受信回路部との接続と、前記第１アンテナと前記送信回路部との接続と、前記非接続とを切り換えるように制御される３分岐の切換スイッチを有してもよい。

　前記第１態様、前記第２態様、前記第３態様及び前記第４態様に係るアンテナ回路のそれぞれにおいて、前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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、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及び前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが時分割されて割り当てられ、前記下りリンク通信用のフレーム、前記上りリンク通信用のフレーム及び前記無線電力伝送用のフレームのそれぞれのフレーム先頭部に、下りリンク制御信号、上りリンク制御信号及び無線電力伝送制御信号が配置され、前記切り換え制御信号は、前記下りリンク制御信号、前記上りリンク制御信号及び前記無線電力伝送制御信号に基づいて、前記切り換え制御信号を生成してもよい。

　前記第１態様、前記第２態様、前記第３態様及び前記第４態様に係るアンテナ回路のそれぞれにおいて、前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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割り当てられ、前記下りリンク通信用のフレームの一部に、前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが挿入されて割り当てられ、前記下りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、下りリンク及び無線電力伝送の制御信号が配置され、前記上りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、上りリンク制御信号が配置され、前記切り換え制御信号は、前記下りリンク及び無線電力伝送の制御信号及び前記上りリンク制御信号に基づいて生成されていてもよい。

　本発明の更に他の態様に係る端末装置は、基地局と通信可能な端末装置である。この端末装置は、前記第１態様及び前記第２態様に係るアンテナ回路のいずれかを有する無線処理部と、前記無線処理部に接続され、前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信で送受信される送信信号及び受信信号を処理する通信信号処理部と、前記アンテナ回路の前記整流器に接続された電源部と、前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信並びに前記基地局からの前記無線電力伝送信号の受信に共用される共用アンテナと、を備える。

　本発明の更に他の態様に係る端末装置は、基地局と通信可能な端末装置である。この端末装置は、前記第３態様及び前記第４態様に係るアンテナ回路のいずれかを有する無線処理部と、前記無線処理部に接続され、前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信で送受信される送信信号及び受信信号を処理する通信信号処理部と、前記アンテナ回路の前記整流器に接続された電源部と、前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信に使用される通信用の第１アンテナと、前記基地局からの無線電力伝送信号の受信に使用される無線電力伝送用の第２アンテナと、を備える。

　本発明の更に他の態様に係るシステムは、通信及び無線電力伝送を行うシステムである。このシステムは、前記いずれかの端末装置と、前記端末装置と通信可能な基地局と、を備える。前記基地局は、前記端末装置との間の下りリンク及び上りリンクの通信並びに前記端末装置への無線電力伝送信号の送信に共用される共用アンテナと、前記端末装置から受信した前記上りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、前記端末装置に送信する前記下りリンクの通信の送信信号と前記無線電力伝送信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、前記下りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の送信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備える。

　前記アンテナ回路、前記端末装置及び前記システムのそれぞれにおいて、前記同一周波数帯は、３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下のマイクロ波の周波数帯であってもよく、特に２０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下のミリ波の周波数帯であってもよい。

　本発明によれば、下りリンクの通信の受信信号よりも大きな電力の無線電力伝送信号を端末装置が受信しているときに端末装置における増幅器等の回路構成要素を保護することができる。

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、実施形態に係るシステムを構成する基地局及び端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３Ａは、実施形態に係る基地局から送信される通信信号のＱＡＭ方式の一次変調におけるシンボル点の配置の一例を示す説明図である。 図３Ｂは、同基地局から送信される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４は、実施形態に係るアンテナ回路を有する端末装置及び基地局の構成の一例を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係るアンテナ回路を有する端末装置及び基地局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６は、実施形態に係るアンテナ回路を有する端末装置及び基地局で送受信される信号のフレーム構成の他の例を示す説明図である。 図７は、実施形態に係るアンテナ回路を有する端末装置及び基地局の構成の他の例を示すブロック図である。 図８は、実施形態に係るアンテナ回路を有する端末装置及び基地局の構成の更に他の例を示すブロック図である。 図９は、実施形態に係るアンテナ回路を有する端末装置及び基地局の構成の更に他の例を示すブロック図である。

　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、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、本実施形態では、端末装置と基地局との間で同一周波数帯のＴＤＤ（時分割複信）方式の通信を行う通信ＴＤＤシステムにおいて、以下に例示するアンテナ回路を端末装置に備えることにより、下りリンクの通信の受信信号よりも大きな電力の無線電力伝送信号を端末装置が受信しているときに端末装置における増幅器（ＬＮＡ）等の構成要素を保護することができる。

　図１は、本実施形態に係るシステムの概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態のシステムは、通信エリア（セル）１０Ａを形成するセルラー方式の基地局１０と、通信エリア１０Ａに在圏しているときに基地局１０に接続して基地局１０と無線通信可能な給電対象の端末装置（以下「ＵＥ」（ユーザ装置）ともいう。）２０と、を有する。

　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、互いに異なる複数の方向に向けた複数のアンテナ１１０を備える。アンテナ１１０は、例えば、多数のアンテナ素子を有する複数のアレーアンテナである。基地局１０は、アンテナ１１０を介して複数のＵＥ２０のそれぞれとの間で同一周波数帯のＴＤＤ方式の通信を行うことができる。基地局１０は、アンテナ１１０を介して複数のＵＥ２０との間でｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯ（以下「ｍＭＩＭＯ」ともいう。）伝送方式の通信を行ってもよい。ｍＭＩＭＯは、アレーアンテナを用いてデータ送受信を行うことにより大容量・高速通信を実現する無線伝送技術である。また、複数のＵＥ２０のそれぞれに対して時分割で又は同時にビーム１０Ｂを形成するビームフォーミングを行うＭＵ（Multi User）－ＭＩＭＯ伝送方式で通信を行うことができる。多素子のアレーアンテナを用いてＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を行うことにより、各ＵＥ２０の通信環境に応じてＵＥ２０ごとに適切なビームを向けて通信できるため、セル全体の通信品質を改善できる。また、同一の無線リソース（時間・周波数リソース）を用いて複数のＵＥ２０との通信ができるため、システム容量を拡大することができる。

　また、図１において、通信エリア１０Ａ内の一部は、基地局１０から端末装置２０に向けて無線電力伝送を行う無線電力伝送エリア（以下「ＷＰＴエリア」という。）１０Ａ'になっている。ＷＰＴエリア１０Ａ'は図示のように通信エリア１０Ａよりも狭いエリアでもよいし、通信エリア１０Ａと同じ又はほぼ同じサイズ及び位置のエリアであってもよい。

　ＷＰＴエリア１０Ａ'では、基地局１０からの下りリンクの無線フレームを構成する複数の無線リソース（時間・周波数リソース）であるリソースブロックのうち通信に用いられていない通信未使用の無線リソース（リソースブロック）を無線電力伝送ブロックとして活用している。基地局１０は、ＵＥ２０への下りリンクの無線フレームにおいて、通信未使用の無線リソースである無線電力伝送ブロック（ＷＰＴブロック）に、無線電力伝送用信号（ＷＰＴ信号）としての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、３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下のマイクロ波の周波数帯であってもよく、特に２０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下のミリ波の周波数帯であってもよい。

　図２は、実施形態に係るシステムを構成する基地局１０及び端末装置（ＵＥ）２０の主要構成の一例を示すブロック図である。基地局１０は、ＵＥ２０との間で同一周波数帯のＴＤＤ方式の通信を行うことができる。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２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、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、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ンテナ（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２において、無線処理装置１３０は、アンテナ１１０と、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と、を備える。ＲＦ信号処理部１３２は、例えば、後述のアンテナ回路を備える。

　図２において、ＵＥ２０は、基地局１０との間で同一周波数帯のＴＤＤ方式の通信を行うことができる。ＵＥ２０は、アンテナ２１０と無線処理部２２０と通信信号処理部２３０と電池を有する電源部２４０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。アンテナ２１０は、例えば、基地局１０との間の下りリンク及び上りリンクの通信並びに基地局１０からのＷＰＴダミー信号（無線電力伝送信号）の受診に共用される一又は複数の共用アンテナである。また、アンテナ２１０は、基地局１０との間の下りリンク及び上りリンクの通信に使用される通信用の第１アンテナと、基地局１０からのＷＰＴダミー信号（無線電力伝送信号）の受信に使用される無線電力伝送用の第２アンテナとによって構成してもよい。

　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。通信信号処理部２３０は、ＵＬデータを処理して送信信号を生成したり、受信信号を処理してＤＬデータを生成したりすることができる。

　無線処理部２２０は、後述のいずれかのアンテナ回路と、受信機、送信機などを備える。無線処理部２２０は、基地局１０から送信されたＷＰＴダミー信号を含む送信信号を受信し、ＷＰＴダミー信号の受信信号の電力を、装置内の各部への供給用及び電池充電用の受電電力として電源部２４０に出力する。

　電源部２４０は、無線処理部２２０から出力された受電電力により、装置内の各部へ電力を供給したり内蔵の電池を充電したりすることができる。無線処理部２２０から受電電力が出力されない場合、電源部２４０は内蔵の電池から装置内の各部へ電力を供給することができる。

　図３Ａ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３Ａ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３Ｂ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３Ａ及び図３Ｂ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３Ａ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３Ｂ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３Ｂ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。

　上記構成のＵＥ２０において、通信とＷＰＴを同一の周波数帯で両立する場合、通信とＷＰＴの電力差（電力比）を考慮する必要があり、下りリンクの通信の受信信号（ＤＬ通信信号）よりも大きな電力のＷＰＴ信号（無線電力伝送信号）を受信しているときにＵＥ２０の無線処理部におけるアンテナ回路に設けられた増幅器（ＬＮＡ）等の構成要素の破壊を回避し、当該増幅器（ＬＮＡ）等の構成要素を保護したい、という課題がある。例えば、基地局１０のアンテナ１１０から放射される電波のＥＩＲＰ（実効等方性放射電力）は、ＤＬ通信信号の場合で５０ｄＢｍであり、ＷＰＴ信号の場合で７０ｄＢｍであり、ＷＰＴ信号の電力がＤＬ通信信号の電力よりも１００倍程度大きい。このように電力比でＤＬ通信信号よりも１００倍程度大きいＷＰＴ信号がＵＥ２０の受信回路部（ＤＬ回路）に突入した場合、その受信回路部を構成する低雑音増幅器（ＬＮＡ）等の構成要素の破損につながる可能性がある。そのため、通信とＷＰＴを同一の周波数帯で両立する場合、ＷＰＴ信号の受信時に、受信回路部を構成する低雑音増幅器（ＬＮＡ）等の構成要素を保護する必要がある。

　そこで、本実施形態のＵＥ２０の無線処理部２２０に、増幅器（ＬＮＡ）等の構成要素を保護することができる後述のいずれかのアンテナ回路２２１を設けている。

　図４は、実施形態に係るアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成の一例を示すブロック図である。図４において、ＵＥ２０の無線処理部２２０に設けられたアンテナ回路２２１は、受信回路部２２２と、送信回路部２２３と、受電回路部２２４と、信号経路切換部としての２分岐の切換スイッチ２２５とを備える。

　受信回路部２２２は、共用アンテナ２１０を介して基地局１０から受信した下りリンクの通信（以下「ＤＬ通信」ともいう。）の受信信号を増幅する受信増幅器としての低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａを有する。共用アンテナ２１０は、ＵＥ２０と基地局１０との間のＤＬ通信及び上りリンクの通信（以下「ＵＬ通信」ともいう。）並びに基地局１０からのＷＰＴ信号の受信に共用される。

　送信回路部２２３は、共用アンテナ２１０を介して基地局１０に送信するＵＬ通信の送信信号を増幅する送信増幅器としての高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａと、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａで増幅された送信信号が入力されるサーキュレータ２２３Ｃとを有する。

　受電回路部２２４は、基地局１０から受信した高周波の交流からなるＷＰＴ信号を整流し、直流のＷＰＴ信号を出力する。

　切換スイッチ２２５は、ＤＬ通信の受信時に共用アンテナ２１０と受信回路部２２２とを接続し、ＵＬ通信の送信時及びＷＰＴ信号の受信時に共用アンテナ２１０と送信回路部２２３とを接続するように信号経路を切り換える。切換スイッチ２２５は、例えばＵＥ２０内の通信信号処理部２３０又は制御部から受信した切り換え制御信号ＣＯＮＴに基づいて、共用アンテナ２１０と受信回路部２２２との接続と、共用アンテナ２１０と送信回路部２２３との接続とを切り換えるように制御される。

　サーキュレータ２２３Ｃは、隣り合うポート間で一方向伝送されるように循環配置された３つのポートとして、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ、切換スイッチ２２５及び整流器２２４Ｒのそれぞれに接続された第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を有する。すなわち、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａと切換スイッチ２２５と整流器２２４Ｒとが、その順に、サーキュレータ２２３Ｃの３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３に接続されている。

　サーキュレータ２２３Ｃは、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａから第１ポートＰ１に入力されたＵＬ通信の送信信号を第２ポートＰ２に一方向伝送する。第２ポートＰ２から出力されたＵＬ通信の送信信号は、切換スイッチ２２５を介して共用アンテナ２１０に伝送され、共用アンテナ２１０から基地局１０に向けて送信される。

　更に、サーキュレータ２２３Ｃは、共用アンテナ２１０で受信されて切換スイッチ２２５から第２ポートＰ２に入力された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号を第３ポートＰ３に向けて一方向伝送する。第３ポートＰ３から出力された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は、整流器２２４Ｒで直流（ＤＣ）のＷＰＴ信号に変換され、電池を有する電源部２４０に向けて出力される。

　図４のアンテナ回路２２１では、切換スイッチ２２５の信号経路の切り換えにより、共用アンテナ２１０で受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は受信回路部２２２に伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による受信回路部２２２の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素の破損を防止できる。また、サーキュレータ２２３Ｃにより、共用アンテナ２１０で受信されて送信回路部２２３に入力された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａに伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による送信回路部２２３の高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素の破損を防止できる。

　図４において、基地局１０のＲＦ信号処理部１３２に設けられたアンテナ回路１３２０は、送信回路部１３２１と、受信回路部１３２２と、信号経路切換部としての２分岐の切換スイッチ１３２３とを備える。共用アンテナ１１０は、基地局１０とＵＥ２０との間のＤＬ通信及びＵＬ通信並びにＵＥ２０へのＷＰＴ信号の送信に共用される。送信回路部１３２１は、ＵＥ２０に送信するＤＬ通信の送信信号とＷＰＴ信号を増幅する送信増幅器としての高電力増幅器（ＨＰＡ）１３２１Ａを有する。受信回路部１３２２は、ＵＥ２０から受信したＵＬ通信の受信信号を増幅する増幅器としての低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３２２Ａを有する。

　切換スイッチ１３２３は、ＤＬ通信の送信時及びＷＰＴ信号の送信時に共用アンテナ１１０と送信回路部１３２１とを接続し、ＵＬ通信の受信時に共用アンテナ１１０と受信回路部１３２２とを接続するように信号経路を切り換える。例えば、切換スイッチ１３２３は、基地局１０内の通信信号処理部１２０又は制御部から受信した切り換え制御信号ＣＯＮＴに基づいて、共用アンテナ１１０と送信回路部１３２１との接続と、共用アンテナ１１０と受信回路部１３２２との接続とを切り換えるように制御される。

　図５は、実施形態に係るアンテナ回路２２１，１３２０を有する端末装置（ＵＥ）２０及び基地局１０で送受信される信号の無線フレーム構成の一例を示す説明図である。図５において、基地局１０とＵＥ２０との間の無線フレーム３０に、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（以下「ＤＬフレーム」ともいう。）３１、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（以下「ＵＬフレーム」ともいう。）３２及びＷＰＴ信号に用いられる無線電力伝送用のフレーム（以下「ＷＰＴフレーム」ともいう。）３３が時分割されて割り当てられている。例えば、ＤＬフレーム３１、ＵＬフレーム３２及びＷＰＴフレーム３３はそれぞれ、一又は複数のスロットで構成され、各スロットは複数のリソースブロック（ＲＥ）で構成される。

　ＤＬフレーム３１、ＵＬフレーム３２及びＷＰＴフレーム３３はそれぞれ、下りリンク（ＤＬ）制御信号、上りリンク（ＵＬ）制御信号及びＷＰＴ制御信号が配置されるフレーム先頭部３１０、３２０、３３０と、ＤＬデータ信号、ＵＬデータ信号及びＷＰＴ信号が配置される後続のフレーム本体部３１１、３２１、３３１とを有する。ＤＬフレーム３１のフレーム先頭部３１０には、例えば、内蔵スロット内でＤＬスケジューリング情報等の下りリンク（ＤＬ）制御信号を搬送するＰＤＣＣＨ（物理ダウンリンク制御チャネル）が割り当てられる。下りリンク（ＤＬ）制御信号は、例えば、ダウンリンク送信とアップリンク送信の両方に対するスケジューリング決定、リソース割り当て、その他の制御命令等のダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）を含む。ＵＬフレーム３２のフレーム先頭部には、例えば、上りリンク（ＵＬ）制御信号を搬送するＰＵＣＣＨ（物理アップリンク制御チャネル）が割り当てられる。上りリンク（ＵＬ）制御信号は、例えば、ＤＬデータ受信に関連する確認応答（ＡＣＫ）又は否定応答（ＮＡＣＫ）に関するアップリンク制御情報（ＨＡＲＱ：ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を含む。ＤＬフレーム３１のフレーム本体部３１１には、例えば、ダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）に従って基地局１０からＵＥ２０に送信される実際のＤＬデータで構成されるＰＤＳＣＨ（物理ダウンリンク共有チャネル）が割り当てられる。ＵＬフレーム３２のフレーム本体部３２１には、例えば、ＵＬフレーム（スロット）の開始時に受信した制御情報に基づいてスケジュールされた、ＵＥ２０から基地局１０に返送されるデータで構成されるＰＵＳＣＨ（物理アップリンク共有チャネル）が割り当てられる。

　前述のアンテナ回路２２１，１３２０の切換スイッチ２２５，１３２３における切換制御に用いられる切り換え制御信号ＣＯＮＴは、下りリンク（ＤＬ）制御信号、上りリンク（ＵＬ）制御信号及びＷＰＴ制御信号に基づいて生成される。すなわち、切換スイッチ２２５，１３２３における切換制御のスケジューリングは、下りリンク（ＤＬ）制御信号、上りリンク（ＵＬ）制御信号及びＷＰＴ制御信号で行うことができる。

　図６は、実施形態に係るアンテナ回路２２１，１３２０を有する端末装置（ＵＥ）２０及び基地局１０で送受信される信号の無線フレーム構成の他の例を示す説明図である。なお、図６において、前述の図５の構成と同様な部分については、説明を省略する。図６の例では、基地局１０とＵＥ２０との間の無線フレーム３０に、ＤＬフレーム３１及びＵＬフレーム３２が時分割されて割り当てられている。そして、ＷＰＴフレームを個別に設けず、ＤＬフレーム３１のフレーム本体部３１１の一部にＷＰＴフレーム３１２が挿入されて割り当てられている。また、ＤＬフレーム３１のフレーム先頭部３１０に、下りリンク（ＤＬ）及びＷＰＴの制御信号（以下「ＤＬ／ＷＰＴ制御信号」ともいう。）が配置され、ＵＬフレーム３２のフレーム先頭部３２０に上りリンク（ＵＬ）制御信号が配置されている。

　前述のアンテナ回路２２１，１３２０の切換スイッチ２２５，１３２３における切換制御に用いられる切り換え制御信号ＣＯＮＴは、ＤＬ／ＷＰＴ制御信号及び上りリンク（ＵＬ）制御信号に基づいて生成される。すなわち、切換スイッチ２２５，１３２３における切換制御のスケジューリングは、ＤＬ／ＷＰＴ制御信号及び上りリンク（ＵＬ）制御信号で行うことができる。

　図４のアンテナ回路２２１を有するＵＥ２０によれば、ＤＬ通信の受信信号よりも大きな電力のＷＰＴ信号をＵＥが受信しているＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の受信回路部２２２における低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素を保護することができる。また、ＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の送信回路部２２３における高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素を保護することができる。

　図７は、実施形態に係るアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成の他の例を示すブロック図である。なお、図７において、前述の図４の構成と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。図７のＵＥ２０のアンテナ回路２２１における送信回路部２２３は、共用アンテナ２１０を介して基地局１０に送信するＵＬ通信の送信信号を増幅する送信増幅器としての高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａを有する。送信回路部２２３は、前述のサーキュレータを有していない。

　アンテナ回路２２１は、信号経路切換部として、２分岐の切換スイッチではなく、３分岐の切換スイッチ２２６を備える。切換スイッチ２２６は、ＤＬ通信の受信時に共用アンテナ２１０と受信回路部２２２とを接続し、ＵＬ通信の送信時に共用アンテナ２１０と送信回路部２２３とを接続し、ＷＰＴ信号の受信時に共用アンテナ２１０と受電回路部２２４とを接続するように信号経路を切り換える。切換スイッチ２２６は、例えばＵＥ２０内の通信信号処理部２３０又は制御部から受信した切り換え制御信号ＣＯＮＴに基づいて、共用アンテナ２１０と受信回路部２２２との接続と、共用アンテナ２１０と送信回路部２２３０との接続と、共用アンテナ２１０と受電回路部２２４との接続とを切り換えるように制御される。

　図７のアンテナ回路２２１では、切換スイッチ２２６の信号経路の切り換えにより、共用アンテナ２１０で受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は受信回路部２２２に伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による受信回路部２２２の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素の破損を防止できる。更に、切換スイッチ２２６の信号経路の切り換えにより、共用アンテナ２１０で受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａに伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による送信回路部２２３の高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素の破損を防止できる。また、切換スイッチ２２６の信号経路の切り換えにより、共用アンテナ２１０で受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は整流器２２４Ｒで直流（ＤＣ）のＷＰＴ信号に変換され、電池を有する電源部２４０に向けて出力される。

　図７のアンテナ回路２２１を有するＵＥ２０によれば、ＤＬ通信の受信信号よりも大きな電力のＷＰＴ信号をＵＥが受信しているＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の受信回路部２２２における低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素を保護することができる。また、ＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の送信回路部２２３における高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素を保護することができる。特に、図７のアンテナ回路２２１では、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａから出力されたＵＬ通信の送信信号がサーキュレータを介さないため、ＵＬ通信の送信電力ロスを低減することができる。

　なお、図７のアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成例においても、前述の図４の構成例と同様に、ＵＥ（端末装置）２０と基地局１０との間で送受信される信号の無線フレーム構成として、図５又は図６の無線フレーム構成を用いることができる。

　図８は、実施形態に係るアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成の更に他の例を示すブロック図である。なお、図８において、前述の図４の構成と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。図８の構成例では、共用アンテナの代わりに、通信用の第１アンテナ（以下「通信用アンテナ」という。）２１０Ｃと、無線電力伝送用の第２アンテナ（以下「ＷＰＴ用アンテナ」という。）２１０Ｗを備える。通信用アンテナ２１０Ｃは、ＵＥ２０と基地局１０との間のＤＬ通信及びＵＬ通信に使用される。ＷＰＴ用アンテナ２１０Ｗは、基地局１０からのＷＰＴ信号の受信に使用され、切換スイッチ２２５を介さずに受電回路部２２４に接続されている。ＷＰＴ用アンテナ２１０Ｗで受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は、整流器２２４Ｒで直流（ＤＣ）のＷＰＴ信号に変換され、電池を有する電源部２４０に向けて出力される。

　切換スイッチ２２５は、ＤＬ通信の受信時に通信用アンテナ２１０Ｃと受信回路部２２２とを接続し、ＵＬ通信の送信時及びＷＰＴ信号の受信時に通信用アンテナ２１０Ｃと送信回路部２２３とを接続するように信号経路を切り換える。切換スイッチ２２５は、例えばＵＥ２０内の通信信号処理部２３０又は制御部から受信した切り換え制御信号ＣＯＮＴに基づいて、通信用アンテナ２１０Ｃと受信回路部２２２との接続と、通信用アンテナ２１０Ｃと送信回路部２２３との接続とを切り換えるように制御される。

　また、送信回路部２２３のサーキュレータ２２３Ｃの第３ポートＰ３は、終端器２２７に接続されている。サーキュレータ２２３Ｃは、通信用アンテナ２１０Ｃで受信されて切換スイッチ２２５から第２ポートＰ２に入力された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号を第３ポートＰ３に向けて一方向伝送する。第３ポートＰ３から出力された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は、サーキュレータ２２３Ｃ側に反射しないように終端器２２７で終端される。

　図８のアンテナ回路２２１では、切換スイッチ２２６の信号経路の切り換えにより、通信用アンテナ２１０Ｃで受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は受信回路部２２２に伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による受信回路部２２２の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素の破損を防止できる。更に、サーキュレータ２２３Ｃにより、通信用アンテナ２１０Ｃで受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａに伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による送信回路部２２３の高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素の破損を防止できる。

　図８のアンテナ回路２２１を有するＵＥ２０によれば、ＤＬ通信の受信信号よりも大きな電力のＷＰＴ信号をＵＥが受信しているＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の受信回路部２２２における低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素を保護することができる。また、ＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の送信回路部２２３における高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素を保護することができる。特に、図８のアンテナ回路２２１では、ＷＰＴ信号が切換スイッチ２２６及びサーキュレータ２２３Ｃを介さないため、給電ロスを低減することができる。

　なお、図８のアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成例においても、前述の図４の構成例と同様に、ＵＥ（端末装置）２０と基地局１０との間で送受信される信号の無線フレーム構成として、図５又は図６の無線フレーム構成を用いることができる。

　図９は、実施形態に係るアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成の更に他の例を示すブロック図である。なお、図９において、前述の図４及び図８の構成と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。図９の構成例では、図８の構成例と同様に通信用アンテナ２１０ＣとＷＰＴ用アンテナ２１０Ｗを備える。送信回路部２２３は、通信用アンテナ２１０Ｃを介して基地局１０に送信するＵＬ通信の送信信号を増幅する送信増幅器としての高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａを有する。送信回路部２２３は、前述のサーキュレータを有していない。

　切換スイッチ２２８は、ＤＬ通信の受信時に通信用アンテナ２１０Ｃと受信回路部２２２とを接続し、ＵＬ通信の送信時に通信用アンテナ２１０Ｃと送信回路部２２３とを接続し、ＷＰＴ信号の受信時に通信用アンテナ２１０Ｃを受信回路部２２２及び送信回路部２２３のいずれにも接続しない非接続（ニュートラル状態）にするように信号経路を切り換える。切換スイッチ２２８は、例えばＵＥ２０内の通信信号処理部２３０又は制御部から受信した切り換え制御信号ＣＯＮＴに基づいて、通信用アンテナ２１０Ｃと受信回路部２２２との接続と、通信用アンテナ２１０Ｃと送信回路部２２３との接続と、前記非接続（ニュートラル状態）とを切り換えるように制御される。

　図９のアンテナ回路２２１では、切換スイッチ２２８の信号経路の切り換えにより、通信用アンテナ２１０Ｃで受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は受信回路部２２２に伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による受信回路部２２２の低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素の破損を防止できる。更に、切換スイッチ２２８の信号経路の切り換えにより、通信用アンテナ２１０Ｃで受信された高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号は高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａに伝送されないので、高周波（ＲＦ）のＷＰＴ信号による送信回路部２２３の高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素の破損を防止できる。

　図９のアンテナ回路２２１を有するＵＥ２０によれば、ＤＬ通信の受信信号よりも大きな電力のＷＰＴ信号をＵＥが受信しているＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の受信回路部２２２における低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ等の構成要素を保護することができる。また、ＷＰＴ信号受信時にＵＥ２０の送信回路部２２３における高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の構成要素を保護することができる。特に、図９のアンテナ回路２２１では、ＷＰＴ信号が切換スイッチ２２８及びサーキュレータを介さないため、給電ロスを低減することができる。また、図９のアンテナ回路２２１では、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａから出力されたＵＬ通信の送信信号がサーキュレータを介さないため、ＵＬ通信の送信電力ロスを低減することができる。

　なお、図９のアンテナ回路を有するＵＥ（端末装置）２０及び基地局１０の構成例においても、前述の図４の構成例と同様に、ＵＥ（端末装置）２０と基地局１０との間で送受信される信号の無線フレーム構成として、図５又は図６の無線フレーム構成を用いることができる。

　以上、本実施形態によれば、ＤＬ通信の受信信号よりも大きな電力のＷＰＴ信号を端末装置（ＵＥ）２０が受信しているときに端末装置（ＵＥ）２０における低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２２Ａ、高電力増幅器（ＨＰＡ）２２３Ａ等の回路構成要素を保護することができる。

　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、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
１０Ａ'　：ＷＰＴエリア
１０Ｂ　　：ビーム
２０　　　：端末装置（ＵＥ）
３０　　　：無線フレーム
３１　　　：ＤＬフレーム
３２　　　：ＵＬフレーム
３３　　　：ＷＰＴフレーム
１１０　　：アンテナ（共用アンテナ）
１２０　　：通信信号処理部
１３０　　：無線処理装置
１３１　　：入出力信号処理部
１３２　　：ＲＦ信号処理部
２１０　　：アンテナ（共用アンテナ）
２１０Ｃ　：通信用アンテナ
２１０Ｗ　：ＷＰＴ用アンテナ
２２０　　：無線処理部
２２１　　：アンテナ回路
２２２　　：受信回路部
２２３　　：送信回路部
２２３Ｃ　：サーキュレータ
２２４　　：受電回路部
２２４Ｒ　：整流器
２２５　　：切換スイッチ
２２６　　：切換スイッチ
２２７　　：終端器
２２８　　：切換スイッチ
２３０　　：通信信号処理部
２４０　　：電源部
３１０　　：フレーム先頭部
３１１　　：フレーム本体部
３１２　　：ＷＰＴフレーム
３２０　　：フレーム先頭部
３２１　　：フレーム本体部
３３０　　：フレーム先頭部
３３１　　：フレーム本体部
１３２０　：アンテナ回路
１３２１　：送信回路部
１３２２　：受信回路部
１３２３　：切換スイッチ
２２３０　：送信回路部

Claims (20)

1. 　基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路であって、
   　共用アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、
   　前記共用アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器と前記送信増幅器で増幅された前記送信信号が入力されるサーキュレータとを有する送信回路部と、
   　前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、
   　前記下りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の受信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備え、
   　前記サーキュレータは、
   　　前記送信増幅器、前記信号経路切換部及び前記整流器のそれぞれに接続された第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有し、
   　　前記送信増幅器から前記第１ポートに入力された前記上りリンクの通信の送信信号を前記第２ポートに一方向伝送し、前記信号経路切換部から前記第２ポートに入力された前記無線電力伝送信号を前記第３ポートに向けて一方向伝送する、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
2. 　請求項１のアンテナ回路において、
   　前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記共用アンテナと前記受信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記送信回路部との接続とを切り換えるように制御される２分岐の切換スイッチを有する、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
3. 　請求項２のアンテナ回路において、
   　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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、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及び前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが時分割されて割り当てられ、
   　前記下りリンク通信用のフレーム、前記上りリンク通信用のフレーム及び前記無線電力伝送用のフレームのそれぞれのフレーム先頭部に、下りリンク制御信号、上りリンク制御信号及び無線電力伝送制御信号が配置され、
   　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク制御信号、前記上りリンク制御信号及び前記無線電力伝送制御信号に基づいて生成されている、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
4. 　請求項２のアンテナ回路において、
   　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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割り当てられ、
   　前記下りリンク通信用のフレームの一部に、前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが挿入されて割り当てられ、
   　前記下りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、下りリンク及び無線電力伝送の制御信号が配置され、
   　前記上りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、上りリンク制御信号が配置され、
   　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク及び無線電力伝送の制御信号及び前記上りリンク制御信号に基づいて生成されている、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
5. 　基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路であって、
   　共用アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、
   　前記共用アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、
   　前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、
   　前記下りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記無線電力伝送信号の受信時に前記共用アンテナと前記受電回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、
   を備える、ことを特徴とするアンテナ回路。
6. 　請求項５のアンテナ回路において、
   　前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記共用アンテナと前記受信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記送信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記受電回路部との接続とを切り換えるように制御される３分岐の切換スイッチを有する、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
7. 　請求項６のアンテナ回路において、
   　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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、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及び前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが時分割されて割り当てられ、
   　前記下りリンク通信用のフレーム、前記上りリンク通信用のフレーム及び前記無線電力伝送用のフレームのそれぞれのフレーム先頭部に、下りリンク制御信号、上りリンク制御信号及び無線電力伝送制御信号が配置され、
   　前記信号経路切換部は、前記下りリンク制御信号、前記上りリンク制御信号及び前記無線電力伝送制御信号に基づいて、前記下りリンク通信用のフレーム、前記上りリンク通信用のフレーム及び前記無線電力伝送用のフレームに同期させて、前記共用アンテナと前記受信回路部との接続と、前記共用アンテナと前記送信回路部との接続とを切り換えるように、前記切換スイッチを制御する、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
8. 　請求項６のアンテナ回路において、
   　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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割り当てられ、
   　前記下りリンク通信用のフレームの一部に、前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが挿入されて割り当てられ、
   　前記下りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、下りリンク及び無線電力伝送の制御信号が配置され、
   　前記上りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、上りリンク制御信号が配置され、
   　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク及び無線電力伝送の制御信号及び前記上りリンク制御信号に基づいて生成されている、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
9. 　基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路であって、
   　通信用の第１アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、
   　前記第１アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器と前記送信増幅器で増幅された前記送信信号が入力されるサーキュレータとを有する送信回路部と、
   　終端器と、
   　無線電力伝送用の第２アンテナを介して前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、
   　前記下りリンクの通信の受信時に前記第１アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の受信時に前記第１アンテナと前記送信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備え、
   　前記サーキュレータは、
   　　前記送信増幅器、前記信号経路切換部及び前記終端器のそれぞれに接続された第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有し、
   　　前記送信増幅器から前記第１ポートに入力された前記上りリンクの通信の送信信号を前記第２ポートに一方向伝送し、前記信号経路切換部から前記第２ポートに入力された前記無線電力伝送信号を前記第３ポートに向けて一方向伝送する、
   ことを特徴とするアンテナ回路。
10. 　請求項９のアンテナ回路において、
    　前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記第１アンテナと前記受信回路部との接続と、前記第１アンテナと前記送信回路部との接続とを切り換えるように制御される２分岐の切換スイッチを有する、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
11. 　請求項１０のアンテナ回路において、
    　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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、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及び前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが時分割されて割り当てられ、
    　前記下りリンク通信用のフレーム、前記上りリンク通信用のフレーム及び前記無線電力伝送用のフレームのそれぞれのフレーム先頭部に、下りリンク制御信号、上りリンク制御信号及び無線電力伝送制御信号が配置され、
    　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク制御信号、前記上りリンク制御信号及び前記無線電力伝送制御信号に基づいて生成されている、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
12. 　請求項１０のアンテナ回路において、
    　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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割り当てられ、
    　前記下りリンク通信用のフレームの一部に、前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが挿入されて割り当てられ、
    　前記下りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、下りリンク及び無線電力伝送の制御信号が配置され、
    　前記上りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、上りリンク制御信号が配置され、
    　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク及び無線電力伝送の制御信号及び前記上りリンク制御信号に基づいて生成されている、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
13. 　基地局と通信可能な端末装置のアンテナ回路であって、
    　通信用の第１アンテナを介して前記基地局から受信した下りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、
    　前記第１アンテナを介して前記基地局に送信する上りリンクの通信の送信信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、
    　無線電力伝送用の第２アンテナを介して前記基地局から受信した無線電力伝送信号を整流する整流器を有する受電回路部と、
    　前記下りリンクの通信の受信時に前記第１アンテナと前記受信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の送信時に前記第１アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記無線電力伝送信号の受信時に前記第１アンテナを前記受信回路部及び前記送信回路部のいずれにも接続しない非接続にするように信号経路を切り換える信号経路切換部と、を備え、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
14. 　請求項１３のアンテナ回路において、
    　前記信号経路切換部は、切り換え制御信号に基づいて、前記第１アンテナと前記受信回路部との接続と、前記第１アンテナと前記送信回路部との接続と、前記非接続とを切り換えるように制御される３分岐の切換スイッチを有する、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
15. 　請求項１４のアンテナ回路において、
    　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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、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及び前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが時分割されて割り当てられ、
    　前記下りリンク通信用のフレーム、前記上りリンク通信用のフレーム及び前記無線電力伝送用のフレームのそれぞれのフレーム先頭部に、下りリンク制御信号、上りリンク制御信号及び無線電力伝送制御信号が配置され、
    　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク制御信号、前記上りリンク制御信号及び前記無線電力伝送制御信号に基づいて生成されている、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
16. 　請求項１４のアンテナ回路において、
    　前記基地局と前記端末装置との間の無線フレームに、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割り当てられ、
    　前記下りリンク通信用のフレームの一部に、前記無線電力伝送信号に用いられる無線電力伝送用のフレームが挿入されて割り当てられ、
    　前記下りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、下りリンク及び無線電力伝送の制御信号が配置され、
    　前記上りリンク通信用のフレームのフレーム先頭部に、上りリンク制御信号が配置され、
    　前記切り換え制御信号は、前記下りリンク及び無線電力伝送の制御信号及び前記上りリンク制御信号に基づいて生成されている、
    ことを特徴とするアンテナ回路。
17. 　基地局と通信可能な端末装置であって、
    　請求項１乃至８のいずれかのアンテナ回路を有する無線処理部と、
    　前記無線処理部に接続され、前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信で送受信される送信信号及び受信信号を処理する通信信号処理部と、
    　前記アンテナ回路の前記整流器に接続された電源部と、
    　前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信並びに前記基地局からの前記無線電力伝送信号の受信に共用される共用アンテナと、
    を備える、ことを特徴とする端末装置。
18. 　基地局と通信可能な端末装置であって、
    　請求項９乃至１６のいずれかのアンテナ回路を有する無線処理部と、
    　前記無線処理部に接続され、前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信で送受信される送信信号及び受信信号を処理する通信信号処理部と、
    　前記アンテナ回路の前記整流器に接続された電源部と、
    　前記基地局との間の前記下りリンク及び前記上りリンクの通信に使用される通信用の第１アンテナと、
    　前記基地局からの無線電力伝送信号の受信に使用される無線電力伝送用の第２アンテナと、
    を備える、ことを特徴とする端末装置。
19. 　通信及び無線電力伝送を行うシステムであって、
    　請求項１７の端末装置と、
    　前記端末装置と通信可能な基地局と、を備え、
    　前記基地局は、
    　　前記端末装置との間の下りリンク及び上りリンクの通信並びに前記端末装置への無線電力伝送信号の送信に共用される共用アンテナと、
    　　前記端末装置から受信した前記上りリンクの通信の受信信号を増幅する受信増幅器を有する受信回路部と、
    　　前記端末装置に送信する前記下りリンクの通信の送信信号と前記無線電力伝送信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、
    　　前記下りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の送信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、
    を備える、ことを特徴とするシステム。
20. 　通信及び無線電力伝送を行うシステムであって、
    　請求項１８の端末装置と、
    　前記端末装置と通信可能な基地局と、を備え、
    　前記基地局は、
    　　前記端末装置との間の下りリンク及び上りリンクの通信並びに前記端末装置への無線電力伝送信号の送信に共用される共用アンテナと、
    　　前記端末装置から受信した前記上りリンクの通信の受信信号を増幅する増幅器を有する受信回路部と、
    　　前記端末装置に送信する前記下りリンクの通信の送信信号と前記無線電力伝送信号を増幅する送信増幅器を有する送信回路部と、
    　　前記下りリンクの通信の送信時及び前記無線電力伝送信号の送信時に前記共用アンテナと前記送信回路部とを接続し、前記上りリンクの通信の受信時に前記共用アンテナと前記受信回路部とを接続するように信号経路を切り換える信号経路切換部と、
    を備える、ことを特徴とするシステム。