专利名称：无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，例如，可在采用60GHz频段的毫米波段的高速无线通信系统中适用。
背景技术：
伴随以计算机通信为首的近年的无线通信需求之扩大，需要高质量地传送宽带的数字信号或模拟信号的技术。因此，基于该占有频段的宽度和目前的微波波段的频率之不足，特别研究开发了利用SHF频段以上的60GHz～70GHz频段组成的高频频段，换言之，利用毫米波的各种无线通信系统(例如，视频多路传送系统、无线LAN、无线家庭链路(home link)等)。
文献1滨口等，“Development of Milimeter-Wave VideoTransmission System II”，TSMMW’01，P-17，March 2001。
文献2滨口等，“Millimeter-Wave Ad Hoc Wireless AccessSystem”，TSMMW’02，P-1，March 2002。
文献1或文献2中，提出了在毫米波段实现低成本且高稳定的通信的“毫米波自差传输方式”，主要在以静止通信或NOMADIK通信为对象的应用中证实了其有效性。
但是，在毫米波段的移动通信系统中，还存在需要研究的课题。
例如，移动通信中用毫米波段时，1个基站可覆盖的区域变窄(数米的量级)，存在问题是对移动台而言采用何种基站配置结构。
另外，由于毫米波段的频率很高，振荡频率稳定的毫米波段的振荡器相当昂贵，而在频率变换部等中使用低成本、小型的毫米波段的振荡器时，会产生频率偏移或相位噪声的问题。
而且，由于毫米波段的波长短，易受移动台移动造成的多普勒频移影响，如何将多普勒频移之影响排除又成为一个课题。
本发明旨在提供实现了可向接收台适当传送发送信号的网结构及接入点结构的无线通信系统。
另外，本发明还提供移动台不依赖于本机振荡器的精度或多普勒频移而可稳定接收发送信号的无线通信系统。
发明的公开本发明的无线通信系统，其特征在于设有终端站；形成供给终端站的基带信号的中心站装置；以及多个接入点装置，经由电缆网被供给来自中心站装置的配送信号，彼此的覆盖区域一部分重叠而在整个覆盖区域构成服务区域，并向终端站发射具有毫米波段以上频率的无线电波。
由于用多个接入点装置构成服务区域，即使在无线通信中采用毫米波段以上频率也能扩展服务区域。
这里，各接入点装置具有基于被供给的配送信号，将射频段的发送信号主体与射频的本机振荡信号同时发出的结构，当终端站中设有将接收的发送信号主体和本机振荡信号的合成信号平方律检波的平方律检波部件时，终端站中能够得到排除了本机振荡信号的频率偏移或相位波动的解调信号，并且，即使存在伴随接入点装置及终端站的相对移动的多普勒频移，也能减小解调信号中的多普勒频移。
另外，若使覆盖区域在边界部重叠的多个接入点装置的射频不同，则即使终端站位于边界部也能得到良好的接收精度。
附图的简单说明
图1是表示实施例1的无线通信系统的整体结构的框图。
图2是表示接入点装置的发送结构的框图。
图3是表示移动终端的接收结构之一部分的框图。
图4是表示实施例1的无线通信系统的各部分中频率特性的频谱图。
图5是表示实施例2的无线通信系统的整体结构的框图。
图6是说明实施例2中对接入点装置的射频之分配方法的频谱图。
本发明的最佳实施方式实施例1以下，参照附图就本发明的无线通信系统的实施例1进行说明。
图1是表示实施例1的无线通信系统1的整体结构的框图。
图1中，实施例1的无线通信系统1设有中心站装置2、多个接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…及一个或多个移动终端4(图1中仅示出一个)。
中心站装置2与多个接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…之间由光纤网5连接。另外，图5中作了省略，但光纤网5的分支处设有光耦合器。
多个接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…，平面展开地适当配置，使其覆盖区域(单元)一部分重叠。另外，为了减少光纤5的分支点数量，在某个分支点下游(离中心站装置2远)的一根光纤部分还适当级联连接多个接入点装置。
从中心站装置2对一个光纤网5上连接的所有接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…，分配同一发送信号，结果，对移动终端4而言，多个覆盖区域内整个区域成为一个服务区域。
即，中心站装置2、多个接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…及光纤网5的组合，对应于移动电话系统等中的一个基站。
中心站装置2中设有BB(基带处理)/接入控制电路10、中频调制解调器11等。
BB/接入控制电路10进行对信息信道或信号信道的基带信号的发送处理和接收处理或与移动终端4的接入控制处理。BB/接入控制电路10在发送时，将基带信号供给中频调制解调器11，在接收时从中频调制解调器11取出基带信号进行处理。
中频调制解调器11在发送时，将基带信号调制成中频信号，接收时，将中频信号解调为基带信号。这里，适用任意的调制解调方式，例如可采用8相PSK调制方式。
还有，中频调制解调器11中包含对经调制的中频信号(发送信号)进行电光变换后发送给光纤5的电光变换器，以及对来自光纤5的光信号组成的中频信号进行光电变换的光电变换器。
毫米波段属于高频且通信电路元件还很昂贵，因此，中心站装置2与多个接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…之间的信号收发设为用中频(IF)进行。本例中，例如中频为400MHz。还有，用射频(RF)进行中心站装置2与多个接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…之间的信号收发，这构成了实施例1的变形例。
另外，中心站装置2与多个接入点装置3-(k-1)、3-k、(3-(k+1)、…之间的信号收发，经由光纤网5进行，但也可以利用电缆网。
图2是表示接入点装置3(＝3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…)的发送结构的框图，图3是表示移动终端4的接收结构之一部分的框图。
本实施例1的场合，与同一光纤网5连接的所有接入点装置3(＝3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…)上，被分配毫米波段的同一射频f0，且内部结构相同。
如图2所示，作为发送结构，接入点装置3中设有光耦合器20、光电变换器21、混频器(乘积器)22、本机振荡器23、带通滤波器24、合成器25、功率放大器26及发送天线27。
光耦合器20将经由光纤5到达的中心站装置2发送的光信号组成的中频信号分成2个支路，由自接入点装置3取入(分出)，同时发送给下游侧。还有，给下游侧的发送级上可以设有光放大器。另外，位于光纤网5的终点的接入点装置3中可以省略光耦合器20。
光电变换器21将光耦合器20分出的光信号组成的中频信号变换成电信号后供给混频器22。
混频器22与本机振荡器23一起形成向上变换器的功能。本机振荡器23发生具有毫米波段的射频f0的本机振荡信号振荡，混频器22将来自光电变换器21的中频信号与本机振荡信号混合，然后将发送信号向上变换到射频段。
带通滤波器24从混频器22输出的发送信号中除去不需要成分。
合成器25上不仅被供给来自带通滤波器24的输出信号(射频段的发送信号主体)，而且还被供给来自本机振荡器23的本机振荡信号，合成器25将这两种信号合成。
例如，具有图4(A)所示的频率特性的中频信号(中心频率为中频fIF)供给该接入点装置3时，来自合成器25的输出信号，如图4(B)的频谱图所示，成为本机振荡信号(本机振荡频率f0)和射频段的发送信号主体(中心频率为f0+fIF)。
功率放大器26将来自合成器25的输出信号功率放大，由发送天线27向该接入点装置3的覆盖区域发射电波。
如图3所示，作为射频段的接收处理结构，移动终端4中设有接收天线30、前置放大器31、带通滤波器32、乘方器33及带通滤波器34。
接收天线30捕捉任何接入点装置3发射的无线电波后变换成电信号，将得到的接收信号供给前置放大器31，前置放大器31将该接收信号前置放大后供给带通滤波器32。
带通滤波器32除去混入到无线线路中的不需要的频率成分，只取出包含本机振荡信号与射频段的发送信号后供给乘方器33。
乘方器33将来自带通滤波器32的输出信号平方后供给带通滤波器34。
带通滤波器34从乘方器33的输出信号中只抽出中间频段的信号(中频信号)，然后供给后级的电路。通过乘方器33的平方处理，乘方器33的输出信号中包含将来自带通滤波器32的输出信号(参照图4(B))的各频率成分相加或相减的频率成分，但通过带通滤波器34后，如图4(C)所示，能够只取出中频信号(中心频率为中频fIF)。
还有，来自带通滤波器34的输出信号为中频信号，因此在后级电路中进行向基带信号的解调处理等。
如上所述，由接入点装置3到移动终端4的下行通信中，采用将发送信号与本机振荡信号合成(重叠)后发送的自差传输方式。从移动终端4到接入点装置3的上行通信上也采用与下行同样的自差传输方式(图示省略)。但是，上行的本机振荡信号的频率最好与下行的本机振荡信号的频率f0不同，且最好将向上变换的发送信号与本机振荡信号的频段完全分开。
还有，接入点装置3或移动终端4中，使用收发天线时，可以设置双工器，将发送系统与接收系统分开。
接着，说明采用将发送信号与本机振荡信号合成(重叠)后发送的自差传输方式的理由。
如上所述，连接到同一光纤网5的所有接入点装置3(＝3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…)上被分配了毫米波段的同一射频f0，各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…中分别设有发出该频率f0的本机振荡器23。
但是，可稳定地发出毫米波段的本机振荡信号的本机振荡器23的技术尚未充分确立，而且各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…的本机振荡器23之间也可能发生频率偏移，并且，使用环境(例如温度)的变化等造成的相位噪声在本机振荡器23之间也可能不同。
这里，将频率偏移或相位噪声等误差分量设为θ(t)，并将本机振荡频率的角速度设为ωL时，本机振荡信号L(t)可用式(1)表示。另一方面，若用角速度表示中频信号为ωIF，则向上变换的发送信号主体S(t)可用式(2)表示。
L(t)＝sin{ωLt+θ(t)} (1)S(t)＝sin{(ωL+ωIF)t+θ(t)}(2)该式(1)和式(2)之和S(t)+L(t)从接入点装置3发送到移动终端4，由乘方器33进行平方处理。通过该平方处理，得到如式(3)所示的L(t)与S(t)相乘的项。
L(t)×S(t)＝sint{ωLt+θ(t)}×sin(ωL+ωIF)t+θ(t)}(3)通过对式(3)使用将三角函数的积变换成和与差的公式，该差值分量中只包含中频信号的分量(角速度ωIF)，可知频率偏移或相位噪声等的误差分量θ(t)被抵消。通过用带通滤波器34取出中频信号的分量，可取出原来的中频信号sin(ωIF×t)。
这种情况表示因接入点装置3(k-1)、3-k、3-(K+1)、…而频率偏移或相位噪声不同时，移动终端4中也可不受其影响而解调中频sin。
另外，最大多普勒频率一般在设其波长为λ、移动速度为v时表示为v/λ。这里，将发送信号主体S(t)的最大多普勒频率表示为fDR，本机振荡信号L(t)的最大多普勒频率表示为fDL时，经过带通滤波器34后的最大多普勒频率如式(4)表示。λR、λL、λIF分别表示发送信号主体、本机振荡信号、中频信号的波长。
fDR-fDL＝v×{(1/λR)-(1/λL)}＝v/λIF(4)由该式(4)可知通过采用自差传输方式，解调为中频信号后的最大多普勒频率不会成为射频段中的多普勒频移，而成为中间频段中的多普勒频移，从而减轻了多普勒频移。
例如，最大相对速度为时速100km时，60GHz频段的射频所受的最大多普勒频率为大致5.6KHz，但以这种方式使用400MHz的中频时，可将发送信号主体所受的最大多普勒频率减少至多不过37Hz。
依据实施例1，毫米波段的无线通信中，也可将多个接入点装置的整个覆盖区域作为服务区域进行通信，这样即使因毫米波段的无线通信的各个接入点装置的覆盖区域较小，也能扩展服务区域。
另外，依据实施例1，即使各个接入点装置中的本机振荡器间存在频率偏移或相位噪声的不同，由于采用自差传输方式，也可使移动终端解调的中频信号不受其影响。同样地，即使存在各个移动终端中的本机振荡器间的频率偏移或相位噪声的不同，由于采用自差传输方式，也可使接入点装置解调的中频信号不受其影响。
而且，依据实施例1，由于采用自差传输方式，能够将解调信号中的最大多普勒频率比射频段中所遭受的频率低。
实施例2接着，参照附图，就本发明的无线通信系统的实施例2进行说明。
图5是表示实施例2的无线通信系统1A的整体结构的框图。
实施例2的无线通信系统1A大致与实施例1的无线通信系统1相同，其与实施例1的不同点在于分配给各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…的发送系统的射频。
即，作为从任意接入点装置3发送到移动终端4的射频(本机振荡频率)，准备在接入点装置的覆盖覆盖区域的边界部与移动终端4同时接收的接入点装置数相等的频率数，将该频率分配给各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…，使得在边界部的移动终端4上不会传输到相同频率的无线电波。图5中示出考虑了接入点装置3的二维配置，在某一方向与其正交方向上使频率f1和f2交替地向各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…分配射频的例子。
接入点装置3的内部结构与实施例1基本相同(参照图2)，它与实施例1的不同点是本机振荡器23发出分配的本机振荡频率的本机振荡信号。
移动终端4的结构与实施例1相同。
还有，将上行射频与下行射频不同，这与实施例1相同，上行射频也可为一种。
这里，不对各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…分配同一射频，这是为了提高覆盖区域边界部的接收精度。
但是，即使分配多种射频，通过该分配，也能进入解调出拍成分的中频信号的频段。这里，所考虑的拍成分，是相对发送信号主体上叠加了本机振荡信号的无线信号的、由于采用自差方式而不同接入点装置使用的本机振荡信号之间的拍成分，不同接入点装置使用的本机振荡信号与发送信号主体之间的拍成分，以及来自不同接入点装置的发送信号主体之间的拍成分。
图6(A)和(B)是说明这种拍成分的示图。
被分配了频率f1作为射频(本机振荡频率)的接入点装置(例如，图5的接入点装置3-(k+1))发送具有该频率的本机振荡信号和以频率f1+fIF为中心的具有调制频段宽度B的发送信号主体(其中，fIF为中频)。还有，调制频段宽度B当然与中频信号的调制频段宽度相等。
另一方面，作为射频(本机振荡频率)被分配了频率f2(其中f2＞f1)的接入点装置(例如，图5的接入点装置3-k)，发送具有该频率的本机振荡信号和以频率f2+fIF为中心的具有调制频段宽度B的发送信号主体。
这样移动终端4捕捉来自两个接入点装置(3-(k+1)和3-k)的无线电波后进行平方处理时，由乘方器33得到如图6(B)所示的输出信号。各中频信号表示为相同频段，但拍成分表示为各种频段。这里，如图6(B)所示，如果拍成分的频段不与中频信号的频段重叠，则可用带通滤波器34只取出中频信号。另一方面，若拍成分的频段与中频信号的频段重叠，则不能用带通滤波器34只取出中频信号。
也可以计算上述的各种拍成分的中心频率及频段宽度，由该计算结果，算出拍成分的频段不与中频信号的频段重叠(如图6(B)所示)的条件时，得到下式(5)。
B＜f2-f1＜fIF-(3B/2)(5)如满足该式(5)，将不同的射频(本机振荡频率)分配给各接入点装置3-(k-1)、3-k、3-(k+1)、…，则能提高边界部上的接收性能。
还有，在采用三种以上的射频(本机振荡频率)时，也可以按照边界部上成为问题的各两种的射频之组合满足式(5)地将射频分配给各接入点装置。
实施例2也能起与实施例1相同的效果。即，实施例1的效果是不影响射频的值的效果，实施例2中也能发挥该效果。
而且，依据实施例2，考虑与覆盖区域的边界部上的移动终端的通信，而向各接入点装置分配了射频，因此也可以使覆盖区域的边界部上的通信良好。
还有，采用纠错能力高的调制解调方式即COFDM(编码正交频分多路复用)方式，补偿因中心站装置2与各接入点装置8之间的光纤距离的不同而产生的传输延迟的影响而造成的覆盖区域的边界部上的通信品质下降，可进一步提高接收精度。
其它实施例上述各实施例中示出将本机振荡信号与发送信号主体重叠后进行无线通信的系统，但可以用分别具有不同偏振面的本机振荡信号与发送信号主体的电波进行通信。
另外，上述各实施例中示出用接入点装置3进行向射频的向上变换的系统，但可以使中心站装置2进行向射频的向上变换，而接入点装置3只进行无线发送。
在上述各实施例的说明中，未说明多个移动终端存在于服务区域时的多址连接方法，多址连接方法可为任意方法，可采用CDMA(码分多址访问)方式或TDMA(时分多址访问)方式等。
另外，在上述各实施例中，说明了终端站为移动终端的场合，但在固定终端时也可适用本发明。
而且，在上述各实施例中，说明了双向通信的情况，但在向终端站的单向通信的系统也可适用。
另外，在上述各实施例中，示出射频段为毫米波段的情况，但在比毫米波段高的频段也可适用本发明。
工业上的利用可能性本发明的无线通信系统可在视频多路传送系统、无线LAN、无线家庭链路、无线路车间通信系统适用，尤其适合于终端站为移动终端的场合。
权利要求
1.一种无线通信系统，其特征在于设有终端站；形成向上述终端站的基带信号的中心站装置；以及多个接入点装置，经由电缆网被供给来自上述中心站装置的配送信号，以覆盖区域彼此有一部分重叠的整个覆盖区域构成服务区域，并向上述终端站放射具有毫米波段以上频率的无线电波。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于上述各接入点装置具有基于被供给的配送信号，将射频段的发送信号主体与射频的本机振荡信号同时发出的结构；上述终端站中设有将接收的发送信号主体和本机振荡信号的合成信号平方律检波的平方律检波部件。
3.如权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于上述中心站装置向上述各接入点装置发送将频段信号向上变换成射频段的发送信号主体与本机振荡信号作为配送信号；上述各接入点装置无线发送该配送信号。
4.如权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于上述中心站装置向上述各接入点装置发送将频段信号向上变换成中间频段的中频信号作为配送信号；上述各接入点装置用本机振荡信号将该配送信号向上变换成发送信号主体，并无线发射发送信号主体与本机振荡信号。
5.如权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于上述终端站位于覆盖区域的边界部时，在上述终端站进行同时接收的多个上述接入点装置上分配不同的射频。
6.如权利要求5所述的无线通信系统，其特征在于上述终端站同时接收的两个上述接入点装置的射频f1和f2，满足式(A)B＜f2-f1＜fIF-(3B/2) (A)其中，fIF是中频信号的中心频率，B是中频信号的调制频段宽度。
7.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的无线通信系统，其特征在于上述终端站为移动终端。
全文摘要
本发明的无线通信系统与终端站进行毫米波段以上射频的通信。其中设有作为终端站发送侧装置形成向终端站发送的基带信号的中心站装置；以及被供给来自中心站装置的配送信号而向终端站发射无线电波的多个接入点装置。以各接入点装置的覆盖区域一部分重叠的整个覆盖区域构成对终端站的服务区域。从而，即使在对终端站的无线通信中采用毫米波段以上频率也能扩展服务区域。这里，各接入点装置具有将发送信号主体与射频的本机振荡信号同时发出的结构，当终端站中设有将接收的发送信号主体和本机振荡信号的合成信号平方律检波的结构时，终端站中能够得到排除了本机振荡信号的频率偏移或相位波动且减轻了多普勒频率的解调信号。
文档编号H04L12/28GK1745522SQ0382601
公开日2006年3月8日 申请日期2003年2月28日 优先权日2003年2月28日
发明者荘司洋三, 小川博世 申请人:独立行政法人情报通信研究机构