JP7751245B2 - Communication device and communication method - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置及び通信方法に関する。 The present invention relates to a communication device and a communication method.
アナログRoF(Radio-over-Fiber)を適用して無線基地局の機能を集約局と張出局とに分割した通信システムが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。アナログRoFの適用により張出局の構成が簡易化されるため、通信システムは経済的になる。また、張出局が無線エリアに多数設置されることによって、通信システムは柔軟になる。 A communication system has been proposed that uses analog Radio-over-Fiber (RoF) to divide the functions of a wireless base station into an aggregation station and a base station (see, for example, Non-Patent Document 1). The use of analog RoF simplifies the configuration of base stations, making the communication system more economical. Furthermore, the installation of multiple base stations in a wireless area makes the communication system more flexible.
張出局は、光電変換器(O/E変換部)と、光変調器(E/O変換部)と、アンテナとを備える。張出局は、増幅器を備えてもよい。アナログRoFは、集約局から張出局までの区間に適用される。この区間において中間周波数(IF;Intermediate Frequency)の光信号が伝送される場合、張出局は、周波数変換器を備えてもよい。 The base station comprises an optical-electrical converter (O/E converter), an optical modulator (E/O converter), and an antenna. The base station may also comprise an amplifier. Analog RoF is applied to the section from the central station to the base station. If an intermediate frequency (IF) optical signal is transmitted in this section, the base station may also comprise a frequency converter.
通信が高速化及び大容量化されるほど、フロントホール(FH)帯域の増大が懸念されるが、通信システムにアナログRoFが適用されることによって、FH帯域を無線帯域と同等に抑えることが可能である。 As communications speeds and capacity increase, there is concern that the fronthaul (FH) band will increase, but by applying analog RoF to communications systems, it is possible to keep the FH band at the same level as the radio band.
図11は、無線エリア半径と、集約局における搬送波電力対雑音電力比(CNR:Carrier-to-noise ratio)との関係例を示す図である。無線端末から上り送信された無線信号が張出局に受信され、受信電力に応じた入力電力が、張出局に備えられた光変調器に入力される。光変調器は、入力電力を利用して、光信号を変調する。ここで、光変調器の非線形性に起因する非線形歪みによって光信号に不要高調波が生じた場合、信号対雑音電力比、例えば、集約局における搬送波電力対雑音電力比(CNR)が劣化する。 Figure 11 shows an example of the relationship between the wireless area radius and the carrier-to-noise ratio (CNR) at the central station. A wireless signal transmitted upstream from a wireless terminal is received by the base station, and input power corresponding to the received power is input to an optical modulator installed in the base station. The optical modulator uses the input power to modulate the optical signal. If unwanted harmonics occur in the optical signal due to nonlinear distortion caused by the nonlinearity of the optical modulator, the signal-to-noise ratio, for example, the carrier-to-noise ratio (CNR) at the central station, deteriorates.
一方で、張出局に備えられた光変調器における入力電力のダイナミックレンジを広げる目的で、プリディストーション(Pre-Distortion)による歪み補償を張出局が実行し、光変調器から送信される光信号の線形性を向上させる手法が提案されている(例えば、非特許文献2参照)。 On the other hand, in order to widen the dynamic range of the input power to the optical modulator installed in the base station, a method has been proposed in which the base station performs distortion compensation using pre-distortion to improve the linearity of the optical signal transmitted from the optical modulator (see, for example, non-patent document 2).
この手法では、線形の光変調器部品と非線形の光変調器部品とを組み合わせることによって、非線形のデジタル・プリディストーション(DPD:Digital Pre-Distortion)を実現している。このモデルは、例えば、ウィーナー・ハンマーシュタイン・モデル(WH:Wiener-Hammerstein model)である。ウィーナー・ハンマーシュタイン・モデルは、ニューラルネットワーク及び多層パーセプトロンと基本的に同じ構造であり、機械学習分野で発達した最適化手法を利用可能である。最適化手法による非線形ブロックの線形性向上によって、入力電力のダイナミックレンジの拡大が可能となる。 This method achieves nonlinear digital pre-distortion (DPD) by combining linear and nonlinear optical modulator components. This model is, for example, the Wiener-Hammerstein (WH) model. The Wiener-Hammerstein model has the same basic structure as neural networks and multilayer perceptrons, and can utilize optimization techniques developed in the field of machine learning. Improving the linearity of the nonlinear block using optimization techniques makes it possible to expand the dynamic range of the input power.
上述のように、光変調器の非線形性に起因する非線形歪みによって光信号に不要高調波が生じた場合、信号品質が劣化することがある。信号品質が劣化しないようにするための方法として、光変調器への入力電力のダイナミックレンジを広げることが考えられる。ダイナミックレンジを広げるためには、歪補償によって線形性の向上を図ることが考えられる。 As mentioned above, if unwanted harmonics occur in the optical signal due to nonlinear distortion caused by the nonlinearity of the optical modulator, signal quality may be degraded. One way to prevent this degradation in signal quality is to widen the dynamic range of the input power to the optical modulator. To widen the dynamic range, it is possible to improve linearity by distortion compensation.
しかしながら、プレディストーション等の歪補償によって線形性の向上を図るためには、複数の線形デバイス(FIR(Finite impulse response)フィルタ)が必要である。よって、張出局のデバイスコストが高くなってしまう。However, in order to improve linearity through distortion compensation such as predistortion, multiple linear devices (FIR (Finite Impulse Response) filters) are required. This increases the device cost of the base station.
光変調器単体のデバイスコストは高くないことから、張出局のアップリンク通信では、光変調器を単体で、歪補償などの機能を追加することなく用いることが好ましい。しかしながら、入力電力のダイナミックレンジが無線領域と比較して狭い光変調器を張出局に用いて、無線エリア半径を拡張することは困難であった。 Since the device cost of an optical modulator alone is not high, it is preferable to use an optical modulator alone for uplink communications from a base station without adding functions such as distortion compensation. However, it has been difficult to expand the radius of the wireless area by using an optical modulator in a base station, as the dynamic range of the input power is narrower than that of the wireless region.
上記事情に鑑み、本発明は、入力電力のダイナミックレンジが無線領域と比較して狭い光変調器を用いて無線エリア半径を拡張することができる通信装置及び通信方法を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a communication device and a communication method that can expand the radius of the wireless area using an optical modulator whose input power dynamic range is narrower than that of the wireless area.
本発明の一態様の通信装置は、無線信号を受信し、受信した前記無線信号を電気信号に変換するアンテナ部と、前記アンテナ部により変換された前記電気信号の信号電力を用いて光を強度変調した光信号を生成する電気光変換部と、前記電気光変換部に入力される前記電気信号の信号電力がしきい値を超えないよう、前記アンテナ部が形成しているビームに応じて予め決められた受信利得により、前記電気信号の信号電力を制御する制御部と、を備える。 A communication device according to one embodiment of the present invention comprises an antenna unit that receives a radio signal and converts the received radio signal into an electrical signal; an electrical-to-optical conversion unit that generates an optical signal by intensity-modulating light using the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit; and a control unit that controls the signal power of the electrical signal using a predetermined reception gain according to the beam formed by the antenna unit so that the signal power of the electrical signal input to the electrical-to-optical conversion unit does not exceed a threshold value.
本発明の一態様の通信方法は、アンテナ部が、無線信号を受信し、受信した前記無線信号を電気信号に変換する受信ステップと、前記受信ステップにおいて変換された前記電気信号の信号電力を用いて光を強度変調した光信号を生成する信号生成ステップと、前記信号生成ステップにおいて光信号の生成に用いられる前記電気信号の信号電力がしきい値を超えないよう、前記アンテナ部が形成しているビームに応じて予め決められた受信利得により、前記電気信号の信号電力を制御する制御ステップと、を有する。 A communication method according to one aspect of the present invention includes a receiving step in which an antenna unit receives a radio signal and converts the received radio signal into an electrical signal; a signal generating step in which an optical signal is generated by intensity-modulating light using the signal power of the electrical signal converted in the receiving step; and a control step in which the signal power of the electrical signal used to generate the optical signal in the signal generating step is controlled using a receiving gain predetermined according to the beam formed by the antenna unit so that the signal power of the electrical signal used to generate the optical signal does not exceed a threshold value.
本発明により、入力電力のダイナミックレンジが無線領域と比較して狭い光変調器を用いて無線エリア半径を拡張することが可能である。 This invention makes it possible to extend the wireless area radius using an optical modulator whose input power dynamic range is narrower than that of the wireless area.
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の通信システムにおいては、集約局と張出局とが光領域のアナログRoFを用いて通信する。アナログRoFでは、無線信号の受信電力に応じた入力電力を用いて光変調器により強度変調された光信号が、光ファイバを伝送する。本実施形態の通信システムでは、アップリンク通信における無線信号を光変調器へ入力する際の入力電力が、光変調器の受信許容値を超えないように、アンテナ指向方向毎の受信利得が事前に設定される。このように、アンテナの指向方向毎の受信利得を事前に設計することで、無線端末の位置の推定や、受信利得計測などの追加のスキームを行う必要無く、光変調器において発生する非線形歪みを抑制できる。従って、アナログRoF適用時に、光変調器のデバイス構成の変更や追加の信号処理によるダイナミックレンジの拡張を行わなくても、張出局は、近傍から遠方までの広いエリアをカバー可能となる。よって、コストを抑えながら高速かつ大容量のエリア展開を効率的に行うことが可能となる。 An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the central station and base station communicate using analog RoF in the optical domain. In analog RoF, an optical signal intensity-modulated by an optical modulator using input power corresponding to the received power of the radio signal is transmitted through an optical fiber. In this embodiment, the reception gain for each antenna direction is set in advance so that the input power of the radio signal input to the optical modulator in uplink communication does not exceed the optical modulator's reception tolerance. By pre-designing the reception gain for each antenna direction in this way, nonlinear distortion occurring in the optical modulator can be suppressed without the need for additional schemes such as wireless terminal position estimation or reception gain measurement. Therefore, when analog RoF is applied, the base station can cover a wide area, from nearby to distant locations, without changing the device configuration of the optical modulator or expanding the dynamic range through additional signal processing. This enables efficient high-speed, high-capacity area deployment while keeping costs down.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による通信システム1の構成例を示す図である。通信システム1は、無線端末2と、張出局3と、集約局4とを備える。図1においては、無線端末2及び張出局3を1台のみ示しているが、無線端末2及び張出局3それぞれの台数は任意である。無線端末2から集約局4への方向を上り(アップリンク)と記載し、集約局4から無線端末2の方向を下り(ダウンリンク)と記載する。
(First embodiment)
Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a communication system 1 according to a first embodiment. The communication system 1 includes a wireless terminal 2, a base station 3, and a central station 4. Although Fig. 1 shows only one wireless terminal 2 and one base station 3, the number of each of the wireless terminals 2 and base stations 3 is arbitrary. The direction from the wireless terminal 2 to the central station 4 is referred to as an upward link (uplink), and the direction from the central station 4 to the wireless terminal 2 is referred to as a downward link (downlink).
張出局3は、アンテナ部311と、ビーム切換部312と、送受信スイッチ部(以下、「T/R SW部」と記載)313と、利得制御部314と、受信信号増幅部315と、電気光変換部(以下、「E/O変換部」と記載)316と、光電気変換部(以下、「O/E変換部」と記載)317と、送信信号増幅部318とを備える。 The base station 3 comprises an antenna unit 311, a beam switching unit 312, a transmit/receive switch unit (hereinafter referred to as the "T/R SW unit") 313, a gain control unit 314, a receive signal amplifier unit 315, an electrical-to-optical conversion unit (hereinafter referred to as the "E/O conversion unit") 316, an optical-to-electrical conversion unit (hereinafter referred to as the "O/E conversion unit") 317, and a transmit signal amplifier unit 318.
アンテナ部311は、無線端末2から無線により放射された上り信号を受信し、受信した無線信号を電気信号の受信信号に変換して出力する。また、アンテナ部311は、無線端末2宛ての電気信号である下りの送信信号を無線により放射する。アンテナ部311は、単数のアンテナ素子により構成されてもよく、複数のアンテナ素子により構成されてもよい。アンテナ部311は、ビーム切換部312により指示されたビームを形成して、無線端末2と無線信号を送受信する。ビーム切換部312は、アンテナ部311により形成するビームを切り換える。例えば、ビーム切換部312は、ビームスイープを行う際に形成する各ビームをアンテナ部311に指示する。 The antenna unit 311 receives uplink signals radiated wirelessly from the wireless terminal 2, converts the received wireless signals into electrical received signals, and outputs them. The antenna unit 311 also radiates downlink transmission signals, which are electrical signals addressed to the wireless terminal 2, wirelessly. The antenna unit 311 may be composed of a single antenna element or multiple antenna elements. The antenna unit 311 forms beams instructed by the beam switching unit 312 and transmits and receives wireless signals to and from the wireless terminal 2. The beam switching unit 312 switches the beams formed by the antenna unit 311. For example, the beam switching unit 312 instructs the antenna unit 311 on each beam to be formed when performing a beam sweep.
T/R SW部313は、送信と受信とを時分割で切り替える。T/R SW部313は、アップリンク通信時に、アンテナ部311が無線により受信した上りの受信信号を受信信号増幅部315に出力する。T/R SW部313は、ダウンリンク通信時に、送信信号増幅部318が出力した下りの送信信号をアンテナ部311に出力する。 The T/R SW unit 313 switches between transmission and reception in a time-division manner. During uplink communication, the T/R SW unit 313 outputs the upstream received signal received wirelessly by the antenna unit 311 to the received signal amplifier unit 315. During downlink communication, the T/R SW unit 313 outputs the downstream transmitted signal output by the transmitted signal amplifier unit 318 to the antenna unit 311.
利得制御部314は、E/O変換部316に入力される上り信号の信号電力(受信電力)がしきい値を超えないよう、アンテナ部311が受信した上り信号の信号電力を、アンテナ部311が形成しているビームに応じて予め決められた受信利得により制御する。しきい値は、E/O変換部316における光領域の受信許容値又はその受信許容値よりも少し低い値である。利得制御部314は、受信信号増幅部315に利得を指示することにより、上り信号の受信利得を制御する。 The gain control unit 314 controls the signal power of the upstream signal received by the antenna unit 311 using a reception gain that is predetermined according to the beam formed by the antenna unit 311 so that the signal power (received power) of the upstream signal input to the E/O conversion unit 316 does not exceed a threshold. The threshold is the reception tolerance value of the optical region in the E/O conversion unit 316 or a value slightly lower than that reception tolerance value. The gain control unit 314 controls the reception gain of the upstream signal by instructing the reception signal amplification unit 315 on the gain.
受信信号増幅部315は、例えば、LNA(Low Noise Amplifier)などの増幅器である。受信信号増幅部315は、単数の増幅器で構成されていてもよく、複数の増幅器で構成されてもよい。受信信号増幅部315は、ビーム切換部312から出力された上りの受信信号の信号電力を、利得制御部314から指示された利得に従って増幅する。受信信号増幅部315は、増幅した上りの受信信号をE/O変換部316に出力する。 The received signal amplifier 315 is, for example, an amplifier such as an LNA (Low Noise Amplifier). The received signal amplifier 315 may be composed of a single amplifier or multiple amplifiers. The received signal amplifier 315 amplifies the signal power of the uplink received signal output from the beam switching unit 312 according to the gain instructed by the gain control unit 314. The received signal amplifier 315 outputs the amplified uplink received signal to the E/O conversion unit 316.
E/O変換部316は、例えば、光変調器などのE/Oデバイスである。E/O変換部316は、受信信号増幅部315が増幅した受信信号の信号電力により光を強度変調して、上りの受信信号をアナログRoFの光信号に変換する。変換された光信号は、無線により受信した上り信号の信号波形を表す。E/O変換部316は、上りの光信号を光ファイバ5に出力する。 The E/O conversion unit 316 is, for example, an E/O device such as an optical modulator. The E/O conversion unit 316 intensity-modulates light using the signal power of the received signal amplified by the received signal amplifier 315, and converts the upstream received signal into an analog RoF optical signal. The converted optical signal represents the signal waveform of the upstream signal received wirelessly. The E/O conversion unit 316 outputs the upstream optical signal to the optical fiber 5.
O/E変換部317は、例えば、光電変換器である。O/E変換部317は、集約局4から送信され、光ファイバ6を伝送したアナログRoFの下りの光信号を受信する。O/E変換部317は、受信した下りの光信号を電気信号の送信信号に変換し、変換により得られた下りの送信信号を送信信号増幅部318に出力する。送信信号増幅部318は、O/E変換部317から受信した下りの送信信号の信号電力を増幅し、増幅した送信信号をT/R SW部313に出力する。 The O/E conversion unit 317 is, for example, an optical-electrical converter. The O/E conversion unit 317 receives an analog RoF downstream optical signal transmitted from the aggregation station 4 and transmitted through the optical fiber 6. The O/E conversion unit 317 converts the received downstream optical signal into an electrical transmission signal, and outputs the downstream transmission signal obtained by the conversion to the transmission signal amplifier 318. The transmission signal amplifier 318 amplifies the signal power of the downstream transmission signal received from the O/E conversion unit 317, and outputs the amplified transmission signal to the T/R SW unit 313.
集約局4は、ベースバンドユニット41と、O/E変換部42と、E/O変換部43とを備える。ベースバンドユニット41は、無線端末2と送受信する信号のデジタル信号処理を行う。O/E変換部42は、光電変換器である。O/E変換部42は、張出局3が出力し、光ファイバ5を伝送したアナログRoFの上りの光信号を受信する。O/E変換部42は、受信した上りの光信号を電気信号に変換してベースバンドユニット41へ出力する。ベースバンドユニット41は、O/E変換部42から受信した信号の受信処理を行う。また、ベースバンドユニット41は、無線端末2へ送信する下りの送信信号をE/O変換部43へ出力する。E/O変換部43は、光変調器である。E/O変換部43は、ベースバンドユニット41から受信した下りの送信信号を、電気信号からアナログRoFの光信号に変換して張出局3との間の光ファイバ6に出力する。下りの光信号は、無線端末2へ送信する下りの無線信号の波形情報を示す。 The central station 4 comprises a baseband unit 41, an O/E converter 42, and an E/O converter 43. The baseband unit 41 performs digital signal processing of signals transmitted to and received from the wireless terminal 2. The O/E converter 42 is an optical-to-electrical converter. The O/E converter 42 receives the analog RoF upstream optical signal output from the base station 3 and transmitted through the optical fiber 5. The O/E converter 42 converts the received upstream optical signal into an electrical signal and outputs it to the baseband unit 41. The baseband unit 41 performs reception processing of the signal received from the O/E converter 42. The baseband unit 41 also outputs the downstream transmission signal to be transmitted to the wireless terminal 2 to the E/O converter 43. The E/O converter 43 is an optical modulator. The E/O converter 43 converts the downstream transmission signal received from the baseband unit 41 from an electrical signal to an analog RoF optical signal and outputs it to the optical fiber 6 between the base station 3. The downstream optical signal indicates waveform information of the downstream radio signal to be transmitted to the wireless terminal 2 .
続いて、張出局3の利得制御について説明する。利得制御部314は、受信利得テーブルを記憶している。受信利得テーブルとは、ビームIDと、想定される受信利得とを紐づけたデータである。ビームIDは、アンテナ部311により形成されるビームを一意に特定する情報である。受信利得テーブルに設定される受信利得は、遠方方向に形成されるビームについては高利得、近傍方向に形成されるビームでは低利得とする。遠方方向とは、最大利得となるビームを無線端末2の方向に向けた時に、その無線端末2からの無線信号の受信電力がE/O変換部316の線形領域に含まれるようなエリアへの方向である。この線形領域では、E/O変換部316への入力電力と、E/O変換部316から出力される光信号の光の強さとの関係が線形になる。一方、近傍方向とは、最大利得となるビームを無線端末2の方向に向けた時に、その無線端末2からの無線信号の受信電力がE/O変換部316の非線形領域(飽和領域)に含まれるようなエリアへの方向である。この非線形領域では、E/O変換部316への入力電力が強すぎるため、入力電力の強さの差がE/O変換部316により強度変調された光信号の強さの差として反映されにくくなり、入力電力の強さと光信号の光の強さとの関係が非線形になる。Next, we will explain the gain control of the base station 3. The gain control unit 314 stores a reception gain table. The reception gain table is data linking a beam ID with an expected reception gain. The beam ID is information that uniquely identifies a beam formed by the antenna unit 311. The reception gain set in the reception gain table is high for beams formed in the far direction and low for beams formed in the near direction. The far direction is the direction toward an area where, when a beam with the maximum gain is directed toward the wireless terminal 2, the received power of the wireless signal from the wireless terminal 2 falls within the linear region of the E/O conversion unit 316. In this linear region, the relationship between the input power to the E/O conversion unit 316 and the optical intensity of the optical signal output from the E/O conversion unit 316 is linear. On the other hand, the near direction is the direction toward an area where, when a beam with the maximum gain is directed toward the wireless terminal 2, the received power of the wireless signal from the wireless terminal 2 falls within the nonlinear region (saturation region) of the E/O conversion unit 316. In this nonlinear region, the input power to the E/O conversion unit 316 is too strong, so differences in the strength of the input power are not easily reflected as differences in the strength of the optical signal intensity-modulated by the E/O conversion unit 316, and the relationship between the strength of the input power and the optical intensity of the optical signal becomes nonlinear.
利得制御部314は、アンテナ部311により現在形成されているビームを特定するビームIDを取得する。利得制御部314は、ビームIDを、ビーム切換部312から受信してもよく、ビーム切換部312にビームID設定指示を行っている集約局4のベースバンドユニット41から直接受信してもよい。利得制御部314は、取得したビームIDに紐づけられた受信利得を受信利得テーブルから読み出す。利得制御部314は、読み出した受信利得を受信信号増幅部315に指示する。例えば、利得制御部314は、読み出した受信利得に基づいて増幅利得を変更するために、受信信号増幅部315の増幅値を変更してもよい。また、利得制御部314は、受信信号増幅部315へ受信利得を指示する処理に代えて、又は、加えて、アンテナ部311のアンテナ利得を調整する処理を行ってもよい。なお、アンテナ部311が単数のアンテナ素子により構成される場合、利得制御部314は、アンテナ利得を調整せずに、受信信号増幅部315の受信利得の制御を行う。 The gain control unit 314 acquires a beam ID that identifies the beam currently being formed by the antenna unit 311. The gain control unit 314 may receive the beam ID from the beam switching unit 312, or may receive it directly from the baseband unit 41 of the central station 4 that is instructing the beam switching unit 312 to set the beam ID. The gain control unit 314 reads the reception gain associated with the acquired beam ID from the reception gain table. The gain control unit 314 instructs the reception signal amplifier 315 about the read reception gain. For example, the gain control unit 314 may change the amplification value of the reception signal amplifier 315 to change the amplification gain based on the read reception gain. The gain control unit 314 may also adjust the antenna gain of the antenna unit 311 instead of, or in addition to, instructing the reception gain to the reception signal amplifier 315. Note that if the antenna unit 311 is composed of a single antenna element, the gain control unit 314 controls the reception gain of the reception signal amplifier 315 without adjusting the antenna gain.
受信信号増幅部315は、T/R SW部313から受信した上りの受信信号の電力を、利得制御部314から指示された増幅値により増幅し、増幅した受信信号をE/O変換部316へ出力する。E/O変換部316は、受信信号増幅部315からの入力電力により図示しない光源からの光を強度変調して光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ5に出力する。 The received signal amplifier 315 amplifies the power of the upstream received signal received from the T/R SW unit 313 by the amplification value instructed by the gain control unit 314, and outputs the amplified received signal to the E/O conversion unit 316. The E/O conversion unit 316 generates an optical signal by intensity-modulating light from a light source (not shown) using the input power from the received signal amplifier 315, and outputs the generated optical signal to the optical fiber 5.
なお、図1では、張出局3が利得制御部314を備えているが、張出局3の外部の装置が利得制御部314を備えてもよく、集約局4が利得制御部314を備えてもよい。第1の実施形態によれば、張出局に、歪補償機能を追加すること無く、無線領域と比較してダイナミックレンジが狭い、E/Oデバイス(例えば、光変調器)を単体で用いることができるため、簡易かつ低コストな構成を実現できる。 In Figure 1, the base station 3 is equipped with the gain control unit 314, but the gain control unit 314 may also be equipped in a device external to the base station 3, or the central station 4 may also be equipped with the gain control unit 314. According to the first embodiment, an E/O device (e.g., an optical modulator) with a narrower dynamic range than the wireless region can be used alone without adding a distortion compensation function to the base station, thereby achieving a simple and low-cost configuration.
(第2の実施形態)
第2の実施形態の張出局は、遠方方向のビームにより受信した無線信号を高利得アンプにより増幅し、近傍方向のビームにより受信した無線信号については、アッテネータで低利得化してから高利得アンプにより増幅する。第2の実施形態を、第1の実施形態との差分を中心に説明する。
Second Embodiment
The base station of the second embodiment amplifies radio signals received by a beam in the far direction using a high-gain amplifier, and reduces the gain of radio signals received by a beam in the near direction using an attenuator before amplifying them using the high-gain amplifier. The second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
図2は、第2の実施形態による張出局3aの構成を示すブロック図である。第2の実施形態の通信システムは、図1に示す通信システム1の張出局3に代えて、図2に示す張出局3aを備えた構成である。図2において、図1に示す第1の実施形態による張出局3と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a base station 3a according to the second embodiment. The communication system of the second embodiment is configured to include a base station 3a shown in Figure 2 instead of the base station 3 of the communication system 1 shown in Figure 1. In Figure 2, parts that are the same as those of the base station 3 according to the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted.
張出局3aは、アンテナ部311と、ビーム切換部312と、T/R SW部321と、スイッチ部(以下、「SW部」と記載)322と、アッテネータ323と、利得制御部324と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。 The base station 3a comprises an antenna unit 311, a beam switching unit 312, a T/R SW unit 321, a switch unit (hereinafter referred to as the "SW unit") 322, an attenuator 323, a gain control unit 324, a received signal amplifier unit 315, an E/O conversion unit 316, an O/E conversion unit 317, and a transmitted signal amplifier unit 318.
T/R SW部321は、送信と受信とを時分割で切り替える。T/R SW部321は、アップリンク通信時に、アンテナ部311が無線により受信した上り信号をSW部322に出力する。T/R SW部321は、ダウンリンク通信時に、送信信号増幅部318が出力した下り信号をアンテナ部311に出力する。 The T/R SW unit 321 switches between transmission and reception in a time-division manner. During uplink communication, the T/R SW unit 321 outputs the upstream signal received wirelessly by the antenna unit 311 to the SW unit 322. During downlink communication, the T/R SW unit 321 outputs the downstream signal output by the transmission signal amplifier unit 318 to the antenna unit 311.
SW部322は、T/R SW部321から出力された上りの受信信号を、アッテネータ323に出力するか、受信信号増幅部315に出力するかを、利得制御部324の指示に従って切替える。アッテネータ323は、利得を変更可能な可変アッテネータでもよく、利得を変更できない固定アッテネータでもよい。なお、アッテネータ323は、受信信号増幅部315に一体で実装されていてもよく、図2に示すように外付けで実装されていてもよい。アッテネータ323は、SW部322から受信した上りの受信信号の電力を減衰した後、受信信号増幅部315に出力する。これにより、受信信号増幅部315は、SW部322又はアッテネータ323から受信した上りの受信信号を増幅し、E/O変換部316に出力する。利得制御部324は、E/O変換部316に入力される上り信号の信号電力がしきい値を超えないようにするため、SW部322における上り信号の出力先を制御する。 The SW unit 322 switches whether to output the upstream received signal output from the T/R SW unit 321 to the attenuator 323 or to the received signal amplifier 315 in accordance with instructions from the gain control unit 324. The attenuator 323 may be a variable attenuator whose gain is changeable, or a fixed attenuator whose gain is not changeable. The attenuator 323 may be implemented integrally with the received signal amplifier 315, or may be implemented externally as shown in FIG. 2. The attenuator 323 attenuates the power of the upstream received signal received from the SW unit 322, and then outputs it to the received signal amplifier 315. As a result, the received signal amplifier 315 amplifies the upstream received signal received from the SW unit 322 or the attenuator 323, and outputs it to the E/O conversion unit 316. The gain control section 324 controls the output destination of the upstream signal in the SW section 322 so that the signal power of the upstream signal input to the E/O conversion section 316 does not exceed a threshold value.
張出局3aの利得制御について説明する。利得制御部324は、第1の実施形態と同様の受信利得テーブルを記憶している。利得制御部324は、第1の実施形態の利得制御部314と同様に、アンテナ部311により現在形成されているビームを特定するビームIDを、ビーム切換部312又は集約局4のベースバンドユニット41から取得する。利得制御部324は、取得したビームIDに紐づけられた受信利得を受信利得テーブルから読み出す。 The gain control of the base station 3a will now be described. The gain control unit 324 stores a reception gain table similar to that of the first embodiment. Like the gain control unit 314 of the first embodiment, the gain control unit 324 acquires a beam ID that identifies the beam currently being formed by the antenna unit 311 from the beam switching unit 312 or the baseband unit 41 of the central station 4. The gain control unit 324 reads the reception gain associated with the acquired beam ID from the reception gain table.
利得制御部324は、読み出した受信利得となるようにSW部322と、アッテネータ323と、受信信号増幅部315とを制御する。すなわち、利得制御部324は、ビームが近傍方向であり、信号電力の減衰が必要な受信利得の場合、アッテネータ323へ受信信号を出力するようSW部322に指示する。さらに、利得制御部324は、受信信号増幅部315が単数の増幅器で構成される場合、受信信号増幅部315の増幅利得を変更してもよく、アッテネータ323が可変アッテネータである場合、アッテネータ323の利得を変更してもよく、それら両方を行ってもよい。アッテネータ323は、上りの受信信号の電力を減衰した後、受信信号増幅部315に出力する。 The gain control unit 324 controls the SW unit 322, the attenuator 323, and the received signal amplifier unit 315 so that the read reception gain is achieved. That is, when the beam is in the nearby direction and the reception gain requires attenuation of the signal power, the gain control unit 324 instructs the SW unit 322 to output the received signal to the attenuator 323. Furthermore, the gain control unit 324 may change the amplification gain of the received signal amplifier unit 315 if the received signal amplifier unit 315 is composed of a single amplifier, or may change the gain of the attenuator 323 if the attenuator 323 is a variable attenuator, or may do both. The attenuator 323 attenuates the power of the uplink received signal and then outputs it to the received signal amplifier unit 315.
一方、利得制御部324は、ビームが遠方方向であり、信号電力の減衰が不要な受信利得の場合、受信信号増幅部315へ受信信号を出力するようSW部322に指示する。受信信号増幅部315が単数の増幅器で構成される場合、さらに、利得制御部324は、受信信号増幅部315の増幅利得を変更してもよい。 On the other hand, if the beam is in the far direction and the reception gain does not require attenuation of the signal power, the gain control unit 324 instructs the SW unit 322 to output the reception signal to the reception signal amplifier unit 315. If the reception signal amplifier unit 315 is composed of a single amplifier, the gain control unit 324 may further change the amplification gain of the reception signal amplifier unit 315.
受信信号増幅部315は、SW部322又はアッテネータ323から受信した上りの受信信号の電力を増幅し、増幅した受信信号をE/O変換部316へ出力する。E/O変換部316は、受信信号増幅部315からの入力電力により光を強度変調して光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ5に出力する。 The received signal amplifier 315 amplifies the power of the upstream received signal received from the SW unit 322 or the attenuator 323, and outputs the amplified received signal to the E/O converter 316. The E/O converter 316 intensity-modulates the light using the input power from the received signal amplifier 315 to generate an optical signal, and outputs the generated optical signal to the optical fiber 5.
なお、アッテネータ323が固定アッテネータの場合、張出局3aは、異なる減衰値のアッテネータ323を複数備えてもよい。利得制御部324は、複数のアッテネータ323のうち、受信利得テーブルから読み出した受信利得に応じていずれの減衰値のアッテネータ323を用いるかを決定する。利得制御部324は、決定したアッテネータ323へ受信信号を出力するようSW部322に指示する。SW部322は、利得制御部324からの指示に従って、受信信号の出力先のアッテネータ323を切り替える。受信信号の出力先のアッテネータ323は、受信信号の電力を減衰した後、受信信号増幅部315に出力する。 If the attenuator 323 is a fixed attenuator, the base station 3a may be equipped with multiple attenuators 323 with different attenuation values. The gain control unit 324 determines which of the multiple attenuators 323 to use, based on the reception gain read from the reception gain table. The gain control unit 324 instructs the SW unit 322 to output the received signal to the determined attenuator 323. The SW unit 322 switches the attenuator 323 to which the received signal is output, in accordance with the instructions from the gain control unit 324. The attenuator 323 to which the received signal is output attenuates the power of the received signal, and then outputs it to the received signal amplifier unit 315.
(第3の実施形態)
第3の実施形態の張出局は、遠方方向のビームにより受信した無線信号を高利得アンプにより増幅し、近傍方向のビームにより受信した無線信号についてはアンプによる増幅を行わないようにする。第3の実施形態を、第2の実施形態との差分を中心に説明する。
(Third embodiment)
The base station of the third embodiment amplifies the radio signals received by the beams in the far direction using a high-gain amplifier, and does not amplify the radio signals received by the beams in the near direction using an amplifier. The third embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment.
図3は、第3の実施形態による張出局3bの構成を示すブロック図である。第3の実施形態の通信システムは、図1に示す通信システム1の張出局3に代えて、図3に示す張出局3bを備えた構成である。図3において、図2に示す第2の実施形態による張出局3aと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a base station 3b according to the third embodiment. The communication system of the third embodiment is configured to include a base station 3b shown in Figure 3 instead of the base station 3 of the communication system 1 shown in Figure 1. In Figure 3, parts that are the same as those in the base station 3a according to the second embodiment shown in Figure 2 are given the same reference numerals, and their description will be omitted.
張出局3bは、アンテナ部311と、ビーム切換部312と、T/R SW部321と、SW部322と、アッテネータ331と、利得制御部332と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。アッテネータ331は、第2の実施形態のアッテネータ323と同様の機能を有する。ただし、アッテネータ331は、SW部322から受信した上りの受信信号の電力を減衰した後、E/O変換部316に出力する。利得制御部332は、E/O変換部316に入力される上り信号の受信電力がしきい値を超えないようにするため、SW部322における上り信号の出力先を制御する。 The base station 3b includes an antenna unit 311, a beam switching unit 312, a T/R SW unit 321, a SW unit 322, an attenuator 331, a gain control unit 332, a received signal amplifier 315, an E/O converter 316, an O/E converter 317, and a transmitted signal amplifier 318. The attenuator 331 has the same function as the attenuator 323 in the second embodiment. However, the attenuator 331 attenuates the power of the uplink received signal received from the SW unit 322 before outputting it to the E/O converter 316. The gain control unit 332 controls the output destination of the uplink signal in the SW unit 322 so that the received power of the uplink signal input to the E/O converter 316 does not exceed a threshold.
張出局3bの利得制御について説明する。利得制御部332は、第1の実施形態と同様の受信利得テーブルを記憶している。利得制御部332は、第1の実施形態の利得制御部314と同様に、アンテナ部311により現在形成されているビームを特定するビームIDを、ビーム切換部312又は集約局4のベースバンドユニット41から取得する。利得制御部332は、取得したビームIDに紐づけられた受信利得を受信利得テーブルから読み出す。 The gain control of the base station 3b will now be described. The gain control unit 332 stores a reception gain table similar to that of the first embodiment. Similar to the gain control unit 314 of the first embodiment, the gain control unit 332 acquires a beam ID that identifies the beam currently being formed by the antenna unit 311 from the beam switching unit 312 or the baseband unit 41 of the central station 4. The gain control unit 332 reads the reception gain associated with the acquired beam ID from the reception gain table.
利得制御部332は、読み出した受信利得となるようにSW部322と、アッテネータ331と、受信信号増幅部315を制御する。すなわち、利得制御部332は、ビームが近傍方向であり、信号電力の減衰が必要な受信利得の場合、アッテネータ331へ受信信号を出力するようSW部322に指示する。さらに、利得制御部332は、アッテネータ331が可変アッテネータである場合、アッテネータ331の利得を変更してもよい。 The gain control unit 332 controls the SW unit 322, the attenuator 331, and the received signal amplifier unit 315 so that the read reception gain is achieved. That is, when the beam is in the nearby direction and the reception gain requires attenuation of the signal power, the gain control unit 332 instructs the SW unit 322 to output the received signal to the attenuator 331. Furthermore, when the attenuator 331 is a variable attenuator, the gain control unit 332 may change the gain of the attenuator 331.
一方、利得制御部332は、ビームが遠方方向であり、信号電力の減衰が不要な受信利得の場合、受信信号増幅部315へ受信信号を出力するようSW部322に指示する。受信信号増幅部315が単数の増幅器で構成される場合、さらに、利得制御部332は、受信信号増幅部315の増幅利得を変更してもよい。 On the other hand, if the beam is in the far direction and the reception gain does not require attenuation of the signal power, the gain control unit 332 instructs the SW unit 322 to output the reception signal to the reception signal amplifier unit 315. If the reception signal amplifier unit 315 is composed of a single amplifier, the gain control unit 332 may further change the amplification gain of the reception signal amplifier unit 315.
受信信号増幅部315は、受信信号増幅部315又はアッテネータ331から受信した上りの受信信号の電力を増幅し、増幅した受信信号をE/O変換部316へ出力する。E/O変換部316は、受信信号増幅部315からの入力電力により光を強度変調して光信号を生成し、生成した光信号を光ファイバ5に出力する。 The received signal amplifier 315 amplifies the power of the upstream received signal received from the received signal amplifier 315 or the attenuator 331, and outputs the amplified received signal to the E/O converter 316. The E/O converter 316 intensity-modulates the light using the input power from the received signal amplifier 315 to generate an optical signal, and outputs the generated optical signal to the optical fiber 5.
なお、アッテネータ331が固定アッテネータの場合、張出局3bは、異なる減衰値のアッテネータ331を複数備えてもよい。利得制御部332は、複数のアッテネータ331のうち、受信利得テーブルから読み出した受信利得に応じていずれの減衰値のアッテネータ331を用いるかを決定する。利得制御部332は、決定したアッテネータ331へ受信信号を出力するようにSW部322に指示する。SW部322は、利得制御部332からの指示に従って、受信信号の出力先のアッテネータ331を切り替える。受信信号の出力先のアッテネータ331は、受信信号の電力を減衰した後、E/O変換部316に出力する。 If the attenuator 331 is a fixed attenuator, the base station 3b may be equipped with multiple attenuators 331 with different attenuation values. The gain control unit 332 determines which of the multiple attenuators 331 to use, based on the reception gain read from the reception gain table. The gain control unit 332 instructs the SW unit 322 to output the received signal to the determined attenuator 331. The SW unit 322 switches the attenuator 331 to which the received signal is output, in accordance with the instruction from the gain control unit 332. The attenuator 331 to which the received signal is output attenuates the power of the received signal, and then outputs it to the E/O conversion unit 316.
上記のように、張出局3bの利得制御部332は、遠方方向のビームが形成されている場合には、LNAにより信号電力を増幅し、近傍方向のビームが形成されている場合には、LNAを介さず、信号電力を減衰するように制御する。 As described above, the gain control unit 332 of the base station 3b amplifies the signal power using the LNA when a beam is formed in the distant direction, and controls the signal power to be attenuated without using the LNA when a beam is formed in the nearby direction.
(第4の実施形態)
第4の実施形態の張出局は、遠方方向は高利得アンテナを使用し、近傍方向は低利得アンテナを使用して無線端末と無線通信するようスイッチングを行う。第4の実施形態を、上述した実施形態との差分を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
The base station of the fourth embodiment performs switching so as to use a high-gain antenna in the far direction and a low-gain antenna in the near direction for wireless communication with the wireless terminal. The fourth embodiment will be described focusing on the differences from the above-mentioned embodiments.
図4は、第4の実施形態による張出局3cの構成を示すブロック図である。第4の実施形態の通信システムは、図1に示す通信システム1の張出局3に代えて、図4に示す張出局3cを備えた構成である。図4において、図1に示す第1の実施形態による張出局3と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a base station 3c according to the fourth embodiment. The communication system of the fourth embodiment is configured to include a base station 3c shown in Figure 4 instead of the base station 3 of the communication system 1 shown in Figure 1. In Figure 4, parts that are the same as those of the base station 3 according to the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted.
張出局3cは、アンテナ部341と、SW部344と、ビーム切換部345と、利得制御部346と、T/R SW部313と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。 The base station 3c comprises an antenna unit 341, a SW unit 344, a beam switching unit 345, a gain control unit 346, a T/R SW unit 313, a received signal amplifier unit 315, an E/O conversion unit 316, an O/E conversion unit 317, and a transmitted signal amplifier unit 318.
アンテナ部341は、高利得アンテナ342と、低利得アンテナ343とを備える。高利得アンテナ342が、アンテナ利得が高いアンテナであり、低利得アンテナ343は、アンテナ利得が低いアンテナである。高利得アンテナ342及び低利得アンテナ343はそれぞれ、単数のアンテナ素子により構成されてもよく、複数のアンテナ素子により構成されてもよい。高利得アンテナ342及び低利得アンテナ343は、受信した無線信号を電気信号に変換してSW部344に出力する。 The antenna unit 341 includes a high-gain antenna 342 and a low-gain antenna 343. The high-gain antenna 342 has a high antenna gain, and the low-gain antenna 343 has a low antenna gain. The high-gain antenna 342 and the low-gain antenna 343 may each be composed of a single antenna element or multiple antenna elements. The high-gain antenna 342 and the low-gain antenna 343 convert the received radio signals into electrical signals and output them to the SW unit 344.
SW部344は、アンテナ部341が無線端末2との無線信号の送受信に、高利得アンテナ342を使用するか、低利得アンテナ343を利用するかを切り替える。ビーム切換部345は、アンテナ部341により形成するビームを切り換える。例えば、ビーム切換部345は、ビームスイープを行う際に形成する各ビームをアンテナ部341に指示する。利得制御部346は、E/O変換部316に入力される上り信号の受信電力がしきい値を超えないようにするため、高利得アンテナ342と低利得アンテナ343とのいずれを用いるかを制御する。 The SW unit 344 switches whether the antenna unit 341 uses the high-gain antenna 342 or the low-gain antenna 343 to transmit and receive radio signals to and from the wireless terminal 2. The beam switching unit 345 switches the beam formed by the antenna unit 341. For example, the beam switching unit 345 instructs the antenna unit 341 on each beam to be formed when performing a beam sweep. The gain control unit 346 controls whether to use the high-gain antenna 342 or the low-gain antenna 343 so that the received power of the uplink signal input to the E/O conversion unit 316 does not exceed a threshold value.
張出局3cの利得制御について説明する。利得制御部346は、第1の実施形態と同様の受信利得テーブルを記憶している。利得制御部346は、アンテナ部341により現在形成されているビームを特定するビームIDを、ビーム切換部345又は集約局4のベースバンドユニット41から取得する。利得制御部346は、取得したビームIDに紐づけられた受信利得を受信利得テーブルから読み出す。 The gain control of the base station 3c will now be described. The gain control unit 346 stores a reception gain table similar to that of the first embodiment. The gain control unit 346 acquires a beam ID that identifies the beam currently being formed by the antenna unit 341 from the beam switching unit 345 or the baseband unit 41 of the central station 4. The gain control unit 346 reads the reception gain associated with the acquired beam ID from the reception gain table.
利得制御部346は、読み出した受信利得に基づいて、高利得アンテナ342を用いるか、低利得アンテナ343を用いるかを決定し、決定に基づいてSW部344を制御する。例えば、利得制御部346は、読み出した受信利得が所定よりも高い場合、SW部344に高利得アンテナ342への切り替えを指示し、読み出した受信利得が所定よりも低い場合、SW部344に低利得アンテナ343への切り替えを指示する。なお、受信利得テーブルに、ビームIDと対応付けて、高利得アンテナ342を用いるか、低利得アンテナ343を用いるかの情報が設定されてもよい。さらに、利得制御部346は、読み出した受信利得に基づいて、使用する高利得アンテナ342又は低利得アンテナ343へアンテナ利得を指示してもよく、受信信号増幅部315の増幅利得を制御してもよく、その両方を行ってもよい。 The gain control unit 346 determines whether to use the high-gain antenna 342 or the low-gain antenna 343 based on the read reception gain, and controls the SW unit 344 based on the determination. For example, if the read reception gain is higher than a predetermined value, the gain control unit 346 instructs the SW unit 344 to switch to the high-gain antenna 342, and if the read reception gain is lower than a predetermined value, the gain control unit 346 instructs the SW unit 344 to switch to the low-gain antenna 343. Note that information on whether to use the high-gain antenna 342 or the low-gain antenna 343 may be set in the reception gain table in association with the beam ID. Furthermore, the gain control unit 346 may instruct the antenna gain to be used to the high-gain antenna 342 or the low-gain antenna 343 based on the read reception gain, or may control the amplification gain of the reception signal amplifier 315, or may perform both.
SW部344は、利得制御部346の指示に従って、高利得アンテナ342と低利得アンテナ343とのいずれを使用するかを切り替える。これにより、SW部344は、使用する高利得アンテナ342又は低利得アンテナ343が受信した上りの受信信号を、ビーム切換部345を介してT/R SW部313に出力する。また、SW部344は、T/R SW部313が出力した下りの送信信号を、ビーム切換部345を介して受信する。SW部344は、受信した下りの送信信号を、使用する高利得アンテナ342又は低利得アンテナ343から無線により放射する。 The SW unit 344 switches between using the high-gain antenna 342 and the low-gain antenna 343 in accordance with instructions from the gain control unit 346. As a result, the SW unit 344 outputs the upstream received signal received by the high-gain antenna 342 or low-gain antenna 343 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 345. The SW unit 344 also receives the downstream transmission signal output by the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 345. The SW unit 344 wirelessly radiates the received downstream transmission signal from the high-gain antenna 342 or low-gain antenna 343 to be used.
第4の実施形態の張出局3cは、ビームに応じて、無線端末2との通信に高利得のアンテナを用いるか、低利得のアンテナを用いるかを切り替えることにより、受信信号の信号電力を制御する。 In the fourth embodiment, the base station 3c controls the signal power of the received signal by switching between using a high-gain antenna or a low-gain antenna for communication with the wireless terminal 2 depending on the beam.
(第5の実施形態)
第5の実施形態の張出局は、遠方方向はMassiveアレーアンテナを使用し、近傍方向は少数のアレーアンテナを使用して、無線端末と無線通信する。これにより、張出局は、近傍方向では給電数を減らして低利得化する。第5の実施形態を、上述した実施形態との差分を中心に説明する。
Fifth Embodiment
The base station of the fifth embodiment uses a massive array antenna in the far direction and a small number of array antennas in the near direction to communicate wirelessly with wireless terminals. As a result, the base station reduces the number of power feeds in the near direction to achieve low gain. The fifth embodiment will be described, focusing on the differences from the above-mentioned embodiments.
図5は、第5の実施形態による張出局3dの構成を示すブロック図である。第5の実施形態の通信システムは、図1に示す通信システム1の張出局3に代えて、図5に示す張出局3dを備えた構成である。図5において、図1に示す第1の実施形態による張出局3と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。張出局3dは、アンテナ部351と、SW部353と、ビーム切換部354と、利得制御部355と、T/R SW部313と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。 Figure 5 is a block diagram showing the configuration of a base station 3d according to the fifth embodiment. The communication system of the fifth embodiment is configured to include a base station 3d shown in Figure 5 instead of the base station 3 of the communication system 1 shown in Figure 1. In Figure 5, parts that are the same as those of the base station 3 according to the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted. The base station 3d includes an antenna unit 351, a SW unit 353, a beam switching unit 354, a gain control unit 355, a T/R SW unit 313, a received signal amplifier unit 315, an E/O conversion unit 316, an O/E conversion unit 317, and a transmitted signal amplifier unit 318.
アンテナ部351は、N本(Nは2以上の整数)のアンテナ352を有する。図5では、N本のアンテナ352をそれぞれ、アンテナ352-1~352-Nと記載している。SW部353は、N本のアンテナ352のうち使用するアンテナ352を、ビーム切換部354を介してT/R SW部313に接続する。ビーム切換部354は、アンテナ352-1~352-Nにより形成するビームの切換えを行う。例えば、ビーム切換部354は、ビームスイープを行う際に形成する各ビームをアンテナ部351に指示する。利得制御部355は、E/O変換部316に入力される上り信号の受信電力がしきい値を超えないようにするため、使用するアンテナ352の数を制御する。 The antenna unit 351 has N antennas 352 (N is an integer greater than or equal to 2). In Figure 5, the N antennas 352 are respectively referred to as antennas 352-1 to 352-N. The SW unit 353 connects the antenna 352 to be used among the N antennas 352 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 354. The beam switching unit 354 switches the beams formed by the antennas 352-1 to 352-N. For example, the beam switching unit 354 instructs the antenna unit 351 on each beam to be formed when performing beam sweep. The gain control unit 355 controls the number of antennas 352 to be used so that the received power of the uplink signal input to the E/O conversion unit 316 does not exceed a threshold.
張出局3dの利得制御について説明する。利得制御部355は、ビームテーブルと、使用アンテナテーブルとを記憶する。ビームテーブルは、ビームIDと、受信利得と、ビームID’とを対応付けたデータである。ビームIDは、N本のアンテナ352を全て使用して形成されるビームを特定する。ビームID’は、利得制御のため、N本以下のアンテナ352により形成されるビームを特定する情報である。なお、ビームテーブルには、受信利得の情報が含まれなくてもよい。使用アンテナテーブルは、ビームID’と使用アンテナ情報とを対応付けたデータである。使用アンテナ情報は、無線端末2との送受信に使用するn本(nは、1≦n≦Nの整数)のアンテナ352を示す。送受信に使用するn本のアンテナ352は、E/O変換部316への入力電力がしきい値以下となるような受信利得に基づき選択されている。なお、使用アンテナ情報は、使用するアンテナ352の数nを示すものでもよい。 The following describes gain control of the base station 3d. The gain control unit 355 stores a beam table and an antenna usage table. The beam table is data that associates a beam ID, a reception gain, and a beam ID'. The beam ID identifies a beam formed using all N antennas 352. The beam ID' is information that identifies a beam formed using N or fewer antennas 352 for gain control. Note that the beam table does not need to include reception gain information. The antenna usage table is data that associates a beam ID' with antenna usage information. The antenna usage information indicates n antennas 352 (n is an integer between 1 and N) to be used for transmission and reception with the wireless terminal 2. The n antennas 352 to be used for transmission and reception are selected based on a reception gain that keeps the input power to the E/O conversion unit 316 below a threshold. Note that the antenna usage information may also indicate the number n of antennas 352 to be used.
利得制御部355は、アンテナ部351により現在形成されているビームのビームIDを、ビーム切換部354又は集約局4のベースバンドユニット41から取得する。利得制御部355は、取得したビームIDに対応したビームID’及び受信利得をビームテーブルから読み出す。さらに、利得制御部355は、読み出したビームID’に対応した使用アンテナ情報を使用アンテナテーブルから読み出す。利得制御部355は、使用アンテナ情報により示されるn本のアンテナ352を使用するようSW部353に指示する。使用アンテナ情報がアンテナ数nを示す場合、利得制御部355は、使用するn本のアンテナ352を選択し、選択したアンテナ352を使用するようSW部353に指示する。SW部353は、利得制御部355から指示されたn本のアンテナ352を、ビーム切換部354を介してT/R SW部313と接続し、他の(N-n)本のアンテナ352をT/R SW部313と接続しないように制御する。 The gain control unit 355 obtains the beam ID of the beam currently being formed by the antenna unit 351 from the beam switching unit 354 or the baseband unit 41 of the central station 4. The gain control unit 355 reads the beam ID' and reception gain corresponding to the obtained beam ID from the beam table. Furthermore, the gain control unit 355 reads the used antenna information corresponding to the read beam ID' from the used antenna table. The gain control unit 355 instructs the SW unit 353 to use the n antennas 352 indicated by the used antenna information. If the used antenna information indicates the number of antennas n, the gain control unit 355 selects the n antennas 352 to use and instructs the SW unit 353 to use the selected antennas 352. The SW unit 353 connects the n antennas 352 instructed by the gain control unit 355 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 354, and controls the other (N-n) antennas 352 not to be connected to the T/R SW unit 313.
上記により、SW部353は、利得制御部355から指示されたn本のアンテナ352により受信した上りの受信信号を、ビーム切換部354を介してT/R SW部313に出力する。また、SW部353は、T/R SW部313が出力した下りの送信信号を、指示されたn本のアンテナ352から無線により放射する。利得制御部355は、受信利得をビームテーブルから読み出した場合、読み出した受信利得に基づいて、受信信号増幅部315の利得を制御する。 As described above, the SW unit 353 outputs the upstream received signals received by the n antennas 352 instructed by the gain control unit 355 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 354. In addition, the SW unit 353 wirelessly radiates the downstream transmitted signals output by the T/R SW unit 313 from the instructed n antennas 352. When the gain control unit 355 reads the reception gain from the beam table, it controls the gain of the reception signal amplifier unit 315 based on the read reception gain.
なお、ビームテーブルには、遠方方向のビームIDに対応するビームID’が設定されなくてもよい。利得制御部355は、ビームID’が読み出されなかった場合、SW部353へ指示の指示を行わない。 Note that the beam table does not need to have a beam ID' corresponding to the beam ID for the far direction set. If the beam ID' is not read out, the gain control unit 355 does not issue an instruction to the SW unit 353.
上記のように、複数のアンテナを有する張出局3dは、遠方方向のビームの場合はMassiveアレーアンテナを使用して高利得化し、近傍方向のビームの場合は少数素子で構成されたアレーアンテナもしくは単数でアンテナを使用して低利得化する。 As described above, the base station 3d, which has multiple antennas, uses a massive array antenna to achieve high gain for beams in the distant direction, and uses an array antenna composed of a small number of elements or a single antenna to achieve low gain for beams in the near direction.
(第5の実施形態の変形例)
第5の実施形態の張出局は、形成されているビームが近傍方向である場合にアンテナ数を減少させているが、少ないアンテナ数のアンテナで近傍方向のビームを形成するよう予め張出局に設定しておいてもよい。
(Modification of the fifth embodiment)
In the base station of the fifth embodiment, the number of antennas is reduced when the formed beam is in a nearby direction, but the base station may be configured in advance to form a beam in a nearby direction using a reduced number of antennas.
図6は、第5の実施形態の変形例による張出局3eの構成を示すブロック図である。図6において、図5に示す張出局3dと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。張出局3eは、アンテナ部351と、SW部353と、ビーム切換部356と、T/R SW部313と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。 Figure 6 is a block diagram showing the configuration of a base station 3e according to a modified example of the fifth embodiment. In Figure 6, parts that are the same as those in the base station 3d shown in Figure 5 are given the same reference numerals, and their description will be omitted. The base station 3e comprises an antenna unit 351, a SW unit 353, a beam switching unit 356, a T/R SW unit 313, a received signal amplifier unit 315, an E/O conversion unit 316, an O/E conversion unit 317, and a transmitted signal amplifier unit 318.
ビーム切換部356は、ビームテーブルと、使用アンテナテーブルとを記憶する。ビームテーブルは、ビームIDとビームID’とを対応付けたデータである。使用アンテナテーブルは、ビームID’と使用アンテナ情報とを対応付けたデータである。使用アンテナ情報は、無線端末2との送受信に使用するn本(nは、1≦n≦Nの整数)のアンテナ352を示す。送受信に使用するn本のアンテナ352は、E/O変換部316への入力電力がしきい値以下となるような受信利得に基づき選択されている。 The beam switching unit 356 stores a beam table and an antenna usage table. The beam table is data that associates beam IDs with beam IDs'. The antenna usage table is data that associates beam IDs' with antenna usage information. The antenna usage information indicates n antennas 352 (n is an integer such that 1≦n≦N) to be used for transmission and reception with the wireless terminal 2. The n antennas 352 to be used for transmission and reception are selected based on a reception gain that keeps the input power to the E/O conversion unit 316 below a threshold value.
ビーム切換部356は、ビームスイープにおいて生成するビームのビームIDに対応したビームID’をビームテーブルから読み出す。さらに、ビーム切換部356は、読み出したビームID’に対応した使用アンテナ情報を使用アンテナテーブルから読み出す。ビーム切換部356は、使用アンテナ情報により示されるn本のアンテナ352を使用するようSW部353に指示する。SW部353は、ビーム切換部356から指示されたn本のアンテナ352を、ビーム切換部356を介してT/R SW部313と接続し、他の(N-n)本のアンテナ352をT/R SW部313と接続しないように制御する。 The beam switching unit 356 reads from the beam table the beam ID' corresponding to the beam ID of the beam generated in the beam sweep. Furthermore, the beam switching unit 356 reads from the used antenna table the used antenna information corresponding to the read beam ID'. The beam switching unit 356 instructs the SW unit 353 to use the n antennas 352 indicated by the used antenna information. The SW unit 353 connects the n antennas 352 instructed by the beam switching unit 356 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 356, and controls the other (N-n) antennas 352 not to be connected to the T/R SW unit 313.
(第6の実施形態)
第6の実施形態の張出局は、ビーム選択型アンテナを有する。張出局は、近傍方向のビームの場合には、ビーム選択型アンテナのポートから出力される受信信号の利得を、アッテネータ等を使用して低下させる。第6の実施形態を、上述した実施形態との差分を中心に説明する。
Sixth Embodiment
The base station of the sixth embodiment has a beam selection antenna. In the case of a beam in a nearby direction, the base station reduces the gain of a received signal output from a port of the beam selection antenna using an attenuator or the like. The sixth embodiment will be described, focusing on the differences from the above-mentioned embodiments.
図7は、第6の実施形態による張出局3fの構成を示すブロック図である。第6の実施形態の通信システムは、図1に示す通信システム1の張出局3に代えて、図7に示す張出局3fを備えた構成である。図7において、図1に示す第1の実施形態による張出局3と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。張出局3fは、アンテナ部361と、SW部362と、ビーム切換部363と、T/R SW部313と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。 Figure 7 is a block diagram showing the configuration of a base station 3f according to the sixth embodiment. The communication system of the sixth embodiment is configured to include a base station 3f shown in Figure 7 instead of the base station 3 of the communication system 1 shown in Figure 1. In Figure 7, parts that are the same as those of the base station 3 according to the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted. The base station 3f includes an antenna unit 361, a SW unit 362, a beam switching unit 363, a T/R SW unit 313, a received signal amplifier unit 315, an E/O conversion unit 316, an O/E conversion unit 317, and a transmitted signal amplifier unit 318.
アンテナ部361は、ビーム選択型アンテナ3611を有する。ビーム選択型アンテナ3611は、例えば、バトラーマトリックス、リフレクトアレイアンテナ、レンズアンテナである。ビーム選択型アンテナ3611は、N個のポートによりSW部362と接続される。SW部362は、ビーム選択型アンテナ3611のN個のポートのうち、ビーム方向毎に応じて使用するポートを切り替える。ビーム切換部363は、アンテナ部361により形成するビームを切り換える。例えば、ビーム切換部363は、ビームスイープを行う際に形成する各ビームをアンテナ部361に指示する。 The antenna unit 361 has a beam selection antenna 3611. The beam selection antenna 3611 is, for example, a Butler matrix, a reflect array antenna, or a lens antenna. The beam selection antenna 3611 is connected to the SW unit 362 via N ports. The SW unit 362 switches which of the N ports of the beam selection antenna 3611 to use depending on the beam direction. The beam switching unit 363 switches the beam formed by the antenna unit 361. For example, the beam switching unit 363 instructs the antenna unit 361 on each beam to be formed when performing a beam sweep.
図8は、アンテナ部361の詳細な構成を示す図である。アンテナ部361は、ビーム選択型アンテナ3611を有する。ビーム選択型アンテナ3611は、N個のアンテナ素子3612と、N個のポート3613とを有する。図8では、N個のアンテナ素子3612をそれぞれ、アンテナ素子3612-1~3612-Nと記載し、N個のポート3613をそれぞれ、ポート3613-1~3613-Nと記載している。各ポート3613は、異なるビーム方向に対応している。ビーム選択型アンテナ3611は、アンテナ素子3612-1~3612-Nにより、使用しているポート3613に対応した方向のビームを形成する。ビーム選択型アンテナ3611は、アンテナ素子3612-1~3612-Nにより受信した無線の上り信号を受信方向別に分離し、受信方向に応じたポート3613-1~3613-Nから出力する。各ポート3613-1~3613-Nは、図7に示すSW部362と接続される。ただし、近傍方向に対応した一部のポート3613とSW部362との間には、アッテネータ3614が備えられる。 Figure 8 shows the detailed configuration of the antenna unit 361. The antenna unit 361 has a beam-selective antenna 3611. The beam-selective antenna 3611 has N antenna elements 3612 and N ports 3613. In Figure 8, the N antenna elements 3612 are respectively referred to as antenna elements 3612-1 to 3612-N, and the N ports 3613 are respectively referred to as ports 3613-1 to 3613-N. Each port 3613 corresponds to a different beam direction. The beam-selective antenna 3611 forms a beam using antenna elements 3612-1 to 3612-N in the direction corresponding to the port 3613 being used. The beam-selective antenna 3611 separates the wireless uplink signals received by antenna elements 3612-1 to 3612-N according to the receiving direction and outputs the signals from ports 3613-1 to 3613-N corresponding to the receiving direction. Each of the ports 3613-1 to 3613-N is connected to the SW unit 362 shown in Fig. 7. However, attenuators 3614 are provided between some of the ports 3613 corresponding to the nearby direction and the SW unit 362.
張出局3fの利得制御について説明する。図7に示す張出局3fのビーム切換部363は、使用ポートテーブルを記憶する。使用ポートテーブルは、ビームIDと使用ポート情報とを対応付けたデータである。使用ポート情報は、ビームの形成に使用する1以上のポート3613を示す。近傍方向のビームIDに対応付けられた使用ポート情報には、アッテネータ3614と接続されるポート3613が設定される。ビームの形成に使用するポート3613は、E/O変換部316への入力電力がしきい値以下となるような受信利得に基づき選択されている。 The gain control of base station 3f will now be described. The beam switching unit 363 of base station 3f shown in Figure 7 stores a port usage table. The port usage table is data that associates beam IDs with port usage information. The port usage information indicates one or more ports 3613 to be used for beam formation. The port usage information associated with the beam ID of the nearby direction is set to the port 3613 connected to the attenuator 3614. The port 3613 to be used for beam formation is selected based on a receiving gain that keeps the input power to the E/O conversion unit 316 below a threshold value.
ビーム切換部363は、形成するビームIDに対応した使用ポート情報を使用ポートテーブルから読み出す。ビーム切換部363は、使用ポート情報により示されるポート3613を使用するようSW部362に指示する。SW部362は、ビーム切換部363から指示されたポート3613を、ビーム切換部363を介してT/R SW部313と接続し、他のポート3613はT/R SW部313接続しないように制御する。 The beam switching unit 363 reads port usage information corresponding to the beam ID to be formed from the port usage table. The beam switching unit 363 instructs the SW unit 362 to use the port 3613 indicated by the port usage information. The SW unit 362 connects the port 3613 instructed by the beam switching unit 363 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 363, and controls the other ports 3613 so that they are not connected to the T/R SW unit 313.
上記により、アンテナ部361がアンテナ素子3612により無線信号を受信すると、SW部362は、指示されたポート3613から出力された上りの受信信号を、ビーム切換部363を介してT/R SW部313に出力する。また、SW部362は、T/R SW部313が出力した下りの送信信号を、ビーム切換部363から指示されたポート3613へ出力する。アンテナ部361は、ポート3613から入力された送信信号を、アンテナ素子3612から無線により放射する。 As described above, when the antenna unit 361 receives a wireless signal via the antenna element 3612, the SW unit 362 outputs the upstream received signal output from the specified port 3613 to the T/R SW unit 313 via the beam switching unit 363. The SW unit 362 also outputs the downstream transmitted signal output by the T/R SW unit 313 to the port 3613 specified by the beam switching unit 363. The antenna unit 361 wirelessly radiates the transmitted signal input from the port 3613 from the antenna element 3612.
上記により、張出局3fは、近傍方向のビームの場合はアッテネータにより受信信号を低利得化する。 As a result of the above, base station 3f uses an attenuator to reduce the gain of the received signal when the beam is in a nearby direction.
(第7の実施形態)
第7の実施形態の張出局は、遠方方向にはビームを向け、近傍方向にはビームを向けないようにする。第7の実施形態を、上述した実施形態との差分を中心に説明する。
Seventh Embodiment
The base station of the seventh embodiment directs a beam in a distant direction, but does not direct a beam in a nearby direction. The seventh embodiment will be described, focusing on the differences from the above-described embodiments.
図9は、第7の実施形態による張出局3gの構成を示すブロック図である。第7の実施形態の通信システムは、図1に示す通信システム1の張出局3に代えて、図9に示す張出局3gを備えた構成である。図9において、図1に示す第1の実施形態による張出局3と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。張出局3gは、アンテナ部311と、ビーム切換部371と、T/R SW部313と、受信信号増幅部315と、E/O変換部316と、O/E変換部317と、送信信号増幅部318とを備える。ビーム切換部371は、ビームスイープを行う際の各ビームのビームIDの情報を保持している。ビーム切換部371は、ビームスイープを行う対象のビームIDに、近傍方向のビームのビームIDを含めないようにする。これにより、ビーム切換部371は、ビームスイープにおいて近傍方向へのビーム形成を行わないようにする。 Figure 9 is a block diagram showing the configuration of a base station 3g according to the seventh embodiment. The communication system of the seventh embodiment is configured to include the base station 3g shown in Figure 9 instead of the base station 3 of the communication system 1 shown in Figure 1. In Figure 9, parts that are the same as those of the base station 3 according to the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted. The base station 3g includes an antenna unit 311, a beam switching unit 371, a T/R SW unit 313, a received signal amplifier 315, an E/O converter 316, an O/E converter 317, and a transmitted signal amplifier 318. The beam switching unit 371 holds information on the beam ID of each beam used when performing beam sweeping. The beam switching unit 371 excludes the beam ID of a beam in the nearby direction from the beam ID of the target beam for beam sweeping. This prevents the beam switching unit 371 from forming a beam in the nearby direction during beam sweeping.
(ハードウェア構成)
図10は、張出局3のハードウェア構成例を示す図である。張出局3a、3b、3c、3d、3e、3f、3gのハードウェア構成例も図10と同様である。張出局3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3gの機能の一部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ101が、不揮発性の記録媒体(非一時的記録媒体)を有する記憶装置103とメモリ102とに記憶されたプログラムを実行することにより、ソフトウェアとして実現される。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置などの非一時的記録媒体である。通信部104は、所定の通信処理を実行する。通信部104は、例えば、主信号と、制御信号と、プログラムとを通信する。
(Hardware configuration)
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of the base station 3. The hardware configurations of the base stations 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, and 3g are similar to those illustrated in FIG. 10. Some of the functions of the base stations 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, and 3g are implemented as software by a processor 101, such as a central processing unit (CPU), executing programs stored in a storage device 103 having a non-volatile storage medium (non-transitory storage medium) and a memory 102. The programs may be recorded on a computer-readable non-transitory storage medium. Examples of computer-readable non-transitory storage media include portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, read-only memories (ROMs), and compact disc read-only memories (CD-ROMs), as well as storage devices such as hard disks built into computer systems. The communication unit 104 executes predetermined communication processing. The communication unit 104 communicates, for example, main signals, control signals, and programs.
張出局3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3gの各機能部の一部又は全部は、例えば、LSI(Large Scale Integrated circuit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)又はFPGA(Field Programmable Gate Array)等を用いた電子回路(electronic circuit又はcircuitry)を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。 Some or all of the functional units of base stations 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, and 3g may be realized using hardware including electronic circuits (electronic circuits or circuitry) using, for example, LSI (Large Scale Integrated circuit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), or FPGA (Field Programmable Gate Array).
上述した実施形態の張出局3の利得制御部314、張出局3aの利得制御部324、張出局3bの利得制御部332、張出局3cの利得制御部346、張出局3dの利得制御部355、張出局3eのビーム切換部356、張出局3fのビーム切換部363、及び、張出局3gのビーム切換部371は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。 The gain control unit 314 of base station 3, the gain control unit 324 of base station 3a, the gain control unit 332 of base station 3b, the gain control unit 346 of base station 3c, the gain control unit 355 of base station 3d, the beam switching unit 356 of base station 3e, the beam switching unit 363 of base station 3f, and the beam switching unit 371 of base station 3g in the above-mentioned embodiments can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided via a network.
上述した実施形態によれば、通信装置は、アンテナ部と、電気光変換部と、制御部とを備える。例えば、通信装置は、実施形態の張出局3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3gに対応し、電気光変換部は、例えば、実施形態のE/O変換部316に対応し、制御部は、利得制御部314、324、332、346、355、ビーム切換部356、363、371に対応する。アンテナ部は、無線信号を受信し、受信した無線信号を電気信号に変換する。電気光変換部は、アンテナ部により変換された電気信号の信号電力を用いて光を強度変調した光信号を生成する。制御部は、電気光変換部に入力される電気信号の信号電力がしきい値を超えないよう、アンテナ部が形成しているビームに応じて予め決められた受信利得により、電気信号の信号電力を制御する。受信利得は、アンテナ部が形成しているビームが遠方方向の場合は高利得であり、ビームが近傍方向の場合は低利得である。According to the above-described embodiment, the communication device includes an antenna unit, an electrical-to-optical converter, and a control unit. For example, the communication device corresponds to base stations 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, and 3g in the embodiments; the electrical-to-optical converter corresponds to E/O converter 316 in the embodiments; and the control unit corresponds to gain controllers 314, 324, 332, 346, and 355 and beam switching units 356, 363, and 371. The antenna unit receives a radio signal and converts it into an electrical signal. The electrical-to-optical converter generates an optical signal by intensity-modulating light using the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit. The control unit controls the signal power of the electrical signal using a predetermined reception gain depending on the beam formed by the antenna unit so that the signal power of the electrical signal input to the electrical-to-optical converter does not exceed a threshold. The reception gain is high when the beam formed by the antenna unit is in a far-field direction and low when the beam is in a near-field direction.
制御部は、信号電力を増幅する増幅部と、信号電力を減衰する減衰部との一方又は両方を用いて、アンテナ部により変換された電気信号の信号電力を制御する。例えば、増幅部は、実施形態の受信信号増幅部315に対応し、減衰部は、実施形態のアッテネータ323、331、3614に対応する。 The control unit controls the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit using one or both of an amplifier unit that amplifies the signal power and an attenuator unit that attenuates the signal power. For example, the amplifier unit corresponds to the received signal amplifier unit 315 in the embodiment, and the attenuator unit corresponds to the attenuators 323, 331, and 3614 in the embodiment.
アンテナ部は、高利得の第一アンテナと、低利得の第二アンテナとを有してもよい。例えば、第一アンテナは、実施形態の高利得アンテナ342に対応し、第二アンテナは、実施形態の低利得アンテナ343に対応する。制御部は、第一アンテナと第二アンテナとのいずれを無線信号の受信に用いるかにより、アンテナ部により変換された電気信号の信号電力を制御する。 The antenna unit may have a first high-gain antenna and a second low-gain antenna. For example, the first antenna corresponds to the high-gain antenna 342 of the embodiment, and the second antenna corresponds to the low-gain antenna 343 of the embodiment. The control unit controls the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit depending on whether the first antenna or the second antenna is used to receive the radio signal.
アンテナ部は、複数のアンテナ素子を有してもよい。例えば、複数のアンテナ素子は、実施形態のアンテナ352-1~352-Nに対応する。制御部は、無線信号の受信に用いられるアンテナ素子、又は、無線信号の受信に用いられるアンテナ素子の数を制御することにより、アンテナ部により変換された電気信号の信号電力を制御する。 The antenna unit may have multiple antenna elements. For example, the multiple antenna elements correspond to antennas 352-1 to 352-N in the embodiment. The control unit controls the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit by controlling the antenna element used to receive the wireless signal or the number of antenna elements used to receive the wireless signal.
制御部は、近傍方向にビームを向けないことにより、アンテナ部により変換された電気信号の信号電力を制御してもよい。 The control unit may control the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit by not directing the beam in a nearby direction.
また、通信装置は、電気光変換部が生成した光信号を集約局に送信する張出局でもよい。 The communication device may also be a base station that transmits the optical signal generated by the electrical-to-optical conversion unit to the central station.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and also includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.
本発明は、アナログRoF(Radio-over-Fiber)を用いて通信する通信システムに適用可能である。 The present invention is applicable to communication systems that communicate using analog RoF (Radio-over-Fiber).
1 通信システム
2 無線端末
3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g 張出局
4 集約局
5、6 光ファイバ
41 ベースバンドユニット
42 O/E変換部
43 E/O変換部
101 プロセッサ
102 メモリ
103 記憶装置
104 通信部
311、341、351、361 アンテナ部
312、345、354、356、363、371 ビーム切換部
313、321 T/R SW部
314、324、332、346、355 利得制御部
315 受信信号増幅部
316 E/O変換部
317 O/E変換部
318 送信信号増幅部
322、344、353、362 SW部
323、331、3614 アッテネータ
342 高利得アンテナ
343 低利得アンテナ
352-1~352-N アンテナ
3611 ビーム選択型アンテナ
3612-1~3612-N アンテナ素子
3613-1~3613-N ポート
1 Communication system 2 Wireless terminal 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g Base station 4 Central station 5, 6 Optical fiber 41 Baseband unit 42 O/E conversion unit 43 E/O conversion unit 101 Processor 102 Memory 103 Storage device 104 Communication unit 311, 341, 351, 361 Antenna unit 312, 345, 354, 356, 363, 371 Beam switching unit 313, 321 T/R SW unit 314, 324, 332, 346, 355 Gain control unit 315 Received signal amplifier unit 316 E/O conversion unit 317 O/E conversion unit 318 Transmitted signal amplifier unit 322, 344, 353, 362 SW unit 323, 331, 3614 Attenuator 342 High-gain antenna 343 Low-gain antennas 352-1 to 352-N Antenna 3611 Beam-selective antennas 3612-1 to 3612-N Antenna elements 3613-1 to 3613-N Port
Claims (8)
前記アンテナ部により変換された前記電気信号の信号電力を用いて光を強度変調した光信号を生成する電気光変換部と、
前記電気光変換部に入力される前記電気信号の信号電力がしきい値を超えないよう、前記アンテナ部が形成しているビームに応じて予め決められた受信利得により、前記電気信号の信号電力を制御する制御部と、
を備える通信装置。 an antenna unit that receives a radio signal and converts the received radio signal into an electrical signal;
an electrical-to-optical conversion unit that generates an optical signal by intensity-modulating light using the signal power of the electrical signal converted by the antenna unit;
a control unit that controls the signal power of the electrical signal input to the electrical-optical conversion unit using a reception gain that is predetermined according to the beam formed by the antenna unit so that the signal power of the electrical signal does not exceed a threshold;
A communication device comprising:
請求項1に記載の通信装置。 the control unit controls the signal power of the electrical signal using one or both of an amplifier unit that amplifies signal power and an attenuator unit that attenuates signal power.
The communication device according to claim 1 .
前記制御部は、前記第一アンテナと前記第二アンテナとのいずれを前記無線信号の受信に用いるかにより前記電気信号の信号電力を制御する、
請求項1に記載の通信装置。 the antenna unit has a first antenna with high gain and a second antenna with low gain,
the control unit controls the signal power of the electrical signal depending on whether the first antenna or the second antenna is to be used to receive the wireless signal.
The communication device according to claim 1 .
前記制御部は、前記無線信号の受信に用いられる前記アンテナ素子、又は、前記無線信号の受信に用いられる前記アンテナ素子の数を制御することにより前記電気信号の信号電力を制御する、
請求項1に記載の通信装置。 the antenna unit has a plurality of antenna elements,
the control unit controls the signal power of the electrical signal by controlling the antenna element used to receive the wireless signal or the number of the antenna elements used to receive the wireless signal.
The communication device according to claim 1 .
請求項1に記載の通信装置。 the control unit controls the signal power of the electrical signal by not directing the beam in a nearby direction.
The communication device according to claim 1 .
請求項1に記載の通信装置。 The receiving gain is high when the beam formed by the antenna unit is in a far direction, and is low when the beam is in a near direction.
The communication device according to claim 1 .
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の通信装置。 the communication device is a base station that transmits the optical signal to a central station;
The communication device according to any one of claims 1 to 6.
前記受信ステップにおいて変換された前記電気信号の信号電力を用いて光を強度変調した光信号を生成する信号生成ステップと、
前記信号生成ステップにおいて光信号の生成に用いられる前記電気信号の信号電力がしきい値を超えないよう、前記アンテナ部が形成しているビームに応じて予め決められた受信利得により、前記電気信号の信号電力を制御する制御ステップと、
を有する通信方法。 a receiving step in which an antenna unit receives a radio signal and converts the received radio signal into an electrical signal;
a signal generating step of generating an optical signal by intensity-modulating light using the signal power of the electrical signal converted in the receiving step;
a control step of controlling the signal power of the electrical signal used to generate the optical signal in the signal generating step using a reception gain that is predetermined according to the beam formed by the antenna unit so that the signal power of the electrical signal does not exceed a threshold value;
A communication method comprising:
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|---|---|---|---|---|
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