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公開番号2025116550
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011037
出願日2024-01-29
発明の名称無線通信装置及び無線通信システム
出願人株式会社村田製作所
代理人弁理士法人WisePlus
主分類H04B 1/04 20060101AFI20250801BHJP(電気通信技術)
要約【課題】簡易な構成でビームフォーミングが可能な無線通信装置及び無線通信システムを提供する。
【解決手段】無線通信システム1において、無線通信装置100は、可変レンズとして作動するトランスミットアレー110、基地局装置200からの送信用光信号TxOSを、トランスミットアレーに放射する送信部120、トランスミットアレーに到来する受信用無線信号を受信して、受信用光信号RxOSを、基地局装置へ送る受信部130及びトランスミットアレーを制御する個別に制御するコントローラー141を含む制御部140を備える。送信部は、送信用光信号を送信用電気信号に変換する受光素子121、送信用電気信号を増幅する送信用増幅器122及び増幅した送信用電気信号を放射する送信アンテナ123を含む。受信部は、受信用無線信号を、発光素子132からの光信号で変調して、受信用光信号を生成するアンテナ一体型電気光学変調器131を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のアンテナ素子を含み、可変レンズとして作動するトランスミットアレーと、
基地局装置からの送信用光信号を取り込み、前記送信用光信号に対応する送信用無線信号を前記トランスミットアレーに放射する送信部と、
前記トランスミットアレーに到来する受信用無線信号を受信して、前記受信用無線信号に対応する受信用光信号を前記基地局装置へ送る受信部と、
前記トランスミットアレーを制御する制御部と、を備え、
前記送信部は、前記送信用光信号を送信用電気信号に変換する受光素子と、前記送信用電気信号を増幅する送信用増幅器と、前記送信用増幅器で増幅された前記送信用電気信号に対応する前記送信用無線信号を放射する送信アンテナと、を含み、
前記受信部は、前記受信用無線信号に基づいて、発光素子からの光信号を変調して前記受信用光信号を生成するアンテナ一体型電気光学変調器を含み、
前記アンテナ一体型電気光学変調器は、前記発光素子からの光信号を伝送する光導波路と、前記光導波路に沿って配置され、前記受信用無線信号を受信する受信アンテナと、を含み、
前記制御部は、前記トランスミットアレーの各アンテナ素子が送受信する電波の位相を個別に制御するコントローラーを含み、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、前記トランスミットアレーが形成することが可能な集光面に、それぞれ離れた位置で配置されている、無線通信装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記コントローラーは、前記トランスミットアレーの各アンテナ素子が送受信する電波の位相を個別に制御するための制御用光信号を前記基地局装置から取り込む、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記トランスミットアレーの焦点位置を、送信時には前記送信アンテナに合わせ、受信時には前記受信アンテナに合わせる、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナとの間隔は、前記トランスミットアレーが形成するビームスポットサイズよりも大きい、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間隔は、動作周波数帯の波長λ以上である、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記アンテナ一体型電気光学変調器は、基板をさらに含み、
前記基板の内部には、前記光導波路が前記基板の主面に沿って延びるように設けられている、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記光導波路は、電気光学分子を含む電気光学ポリマーで構成されている、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の無線通信装置と、基地局装置と、前記無線通信装置及び前記基地局装置を接続する光伝送部材と、を備える、無線通信システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び無線通信システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、無線信号の波形情報を光ファイバーで伝送するＲｏＦ（ＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ）という技術が採用されている。ＲｏＦとしては、Ｄ－ＲｏＦ（ＤｉｇｉｔａｌＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ）と、Ａ－ＲｏＦ（ＡｎａｌｏｇＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ）とが知られている。
【０００３】
Ｄ－ＲｏＦは、無線信号の波形情報をデジタル信号に変換してから光ファイバーで伝送する技術である。しかしながら、Ｄ－ＲｏＦには、以下の問題があると考えられる。
（１）デジタル信号を伝送する際の伝送容量が大きいため、次世代の大容量通信に光通信が追い付かない。
（２）ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）等の様々な処理がＲＵ（ＲａｄｉｏＵｎｉｔ）で行われるため、高周波数帯の無線通信を実現するためにＲＵを増やそうとすると、その分コストが増加する。
（３）ＲＵでの処理に係る消費電力が大きい。
【０００４】
これに対して、Ａ－ＲｏＦは、無線信号の波形情報をそのままアナログ信号として光ファイバーで伝送する技術である。Ａ－ＲｏＦでは、Ｄ－ＲｏＦと異なり、ＲＵで様々な処理を行う必要がなく、例えば、ＤＳＰを行う必要がない。このことから、Ｄ－ＲｏＦで考えられる上記の問題を解決するために、Ｄ－ＲｏＦに代えてＡ－ＲｏＦを採用して、ＲＵの機能をＤＵ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＵｎｉｔ）又はＣＵ（ＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｄＵｎｉｔ）に集約することにより、アンテナ素子を集約局から分離してＲＵを簡略化しつつ、ＲＵに係るコスト及び消費電力を低減することが検討されている。
【０００５】
その一方で、高周波数帯の無線通信システムでは、電波の伝搬距離が短くなるため、ビームフォーミングが必要となる。しかしながら、上記のとおり、Ａ－ＲｏＦによってＲＵの簡略化を行った場合、アンテナ素子でのビームフォーミングをどのように行うかが課題となる。
【０００６】
上記の課題に対して、アンテナ素子が形成するビームを集約局側から遠隔に制御する技術が提案されている。特許文献１には、ビームフォーマーとして光学レンズを使用して信号の送受信を行う無線通信に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
米国特許出願公開第２０２２／０１６６１３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されている技術では、アンテナ素子が形成するビームを集約局側から遠隔に制御することができるものの、アンテナ素子ごとに光通信路が必要となる。したがって、多重化のためには、光ファイバーの本数が増加してシステム全体の構成が複雑になる、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成でビームフォーミングが可能な無線通信装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、本発明の無線通信装置を用いた無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の無線通信装置は、複数のアンテナ素子を含み、可変レンズとして作動するトランスミットアレーと、基地局装置からの送信用光信号を取り込み、上記送信用光信号に対応する送信用無線信号を上記トランスミットアレーに放射する送信部と、上記トランスミットアレーに到来する受信用無線信号を受信して、上記受信用無線信号に対応する受信用光信号を上記基地局装置へ送る受信部と、上記トランスミットアレーを制御する制御部と、を備える。上記送信部は、上記送信用光信号を送信用電気信号に変換する受光素子と、上記送信用電気信号を増幅する送信用増幅器と、上記送信用増幅器で増幅された上記送信用電気信号に対応する上記送信用無線信号を放射する送信アンテナと、を含む。上記受信部は、上記受信用無線信号に基づいて、発光素子からの光信号を変調して上記受信用光信号を生成するアンテナ一体型電気光学変調器を含む。上記アンテナ一体型電気光学変調器は、上記発光素子からの光信号を伝送する光導波路と、上記光導波路に沿って配置され、上記受信用無線信号を受信する受信アンテナと、を含む。上記制御部は、上記トランスミットアレーの各アンテナ素子が送受信する電波の位相を個別に制御するコントローラーを含む。上記送信アンテナ及び上記受信アンテナは、上記トランスミットアレーが形成することが可能な集光面に、それぞれ離れた位置で配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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