CN110087301B - 通信中继装置、控制方法以及记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式涉及通信中继装置、控制方法以及程序。提供能够高精度地推测上行链路与下行链路之间的切换定时的通信中继装置等。在实施方式的通信中继装置中，控制部以正交频分复用符号与循环前缀的组为单位，在从无线基站接收到具有多个组的无线帧的情况下，基于原来的无线帧与时移后的无线帧之间的规定区间的相似性，对上行链路与下行链路之间的切换定时进行检测，基于检测到的切换定时以及帧结构信息，对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测。

Description

通信中继装置、控制方法以及记录介质

本申请以日本专利申请2018－010595(申请日：01/25/2018)为基础，并从该申请享有优先的权益。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部的内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种通信中继装置、控制方法以及程序。

背景技术

以往，已知有用于使智能手机、平板终端等便携通信终端装置能够在楼内、地下街道内、地铁内等使用的中继器装置(通信中继装置)。例如，中继器装置进行采用TDD(TimeDivision Duplex，时分双工)方式的基站 (无线基站)与便携通信终端装置之间的通信的中继。

在TDD方式中，中继器装置输出的无线信号需要与从在周边区域利用的基站发送的无线信号同步。为了使输出的无线信号与从基站输出的无线信号同步，中继器装置从自基站接收到的无线信号提取定时。然后，中继器装置基于提取到的定时，对再发送从基站接收到的无线信号的定时进行控制。

例如，中继器装置对从基站发送的下行链路信号进行检波，将检波电平成为规定的阈值以上的定时作为从上行链路向下行链路的切换定时进行检测。

发明内容

然而，在基于上述的检波的方法中，由于在不同的无线设备中信号上升时的信号电平特性存在差异等理由，难以高精度地推测从上行链路向下行链路的切换定时。

因此，本发明的课题在于提供一种能够高精度地推测上行链路与下行链路之间的切换定时的通信中继装置、控制方法以及程序。

实施方式的通信中继装置是进行采用时分双工方式的无线基站与便携通信终端装置之间的通信的中继的通信中继装置。通信中继装置具备：存储部，存储在时分双工方式中预先决定的、表示无线帧中的下行链路、上行链路、保护区间的分配的信息的帧结构信息；以及控制部，以正交频分复用符号与循环前缀的组为单位，在从所述无线基站接收到具有多个所述组的无线帧的情况下，基于原来的所述无线帧与时移后的所述无线帧之间的规定区间的相似性，对所述上行链路与所述下行链路之间的切换定时进行检测，基于检测到的所述切换定时与存储于所述存储部的所述帧结构信息，对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测。

根据上述构成的通信中继装置，能够基于帧结构信息高精度地推测上行链路与下行链路之间的切换定时。

附图说明

图1是实施方式的无线通信系统的整体结构图。

图2是实施方式的主单元的结构图。

图3是实施方式的CP的说明图。

图4是实施方式的无线信号的相关值的说明图。

图5是表示实施方式的帧结构信息的图。

图6是表示实施方式的特殊子帧结构信息的图。

图7是表示实施方式的帧结构信息与相关值的关系的图。

图8是表示由实施方式的主单元进行的第一处理的流程图。

图9是表示由实施方式的主单元进行的第二处理的流程图。

图10是表示在实施方式中在不同的无线设备中信号上升时的信号电平特性存在差异的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的通信中继装置、控制方法以及程序的实施方式进行说明。

首先，参照图1对实施方式的无线通信系统1000的整体结构进行说明。图1是实施方式的无线通信系统1000的整体结构图。无线通信系统1000 具备采用TDD(Time DivisionDuplex，时分双工)方式的基站1(无线基站)、用同轴电缆4与基站1连接的主单元2(通信中继装置)、以及通过光纤5与主单元2连接的多个远程单元3。

主单元2和远程单元3是进行基站1与便携通信终端装置6(智能手机、平板终端等)之间的通信的中继的通信中继装置。也就是说，主单元2与远程单元3是用于使在来自基站1的无线信号不直接到达(或难以到达) 的、所谓的不灵敏区域即楼内、地下街道内、地铁设施内等能够使用便携通信终端装置6的中继器装置。远程单元3具备用于与便携通信终端装置6 进行无线通信的天线31。

基站1利用TDD方式进行通信。基站1生成RF(Radio Frequency，射频)频段的下行链路信号，将生成的下行链路信号分配为两个。基站1 将一方的下行链路信号经由同轴电缆4向主单元2输出。

接下来，参照图2对实施方式的主单元2的结构进行说明。图2是实施方式的主单元2的结构图。主单元2具备切换部21(开关)、耦合器22、检波器23(检波部)、AD(Analog-to-Digital，模拟-数字)转换器24、DA (Digital-to-Analog，数字-模拟)转换器25、以及信号处理部26。信号处理部26具备相关器261、控制部262、存储部263、以及光电转换部264。信号处理部26例如通过软件、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)来实现。

切换部21以如下方式进行切换：一端与基站1连接，并且，将另一端与位于耦合器22的方向的下行链路通信路、位于DA转换器25的方向上行链路通信路的某个连接。具体而言，切换部21接收从基站1经由同轴电缆4供给的下行链路信号、以及从光电转换部264经由DA转换器25供给的上行链路信号。另外，切换部21接收由信号处理部26的控制部262生成的切换控制信号，进行与该切换控制信号对应的切换动作。也就是说，切换部21按照切换控制信号，对将下行链路信号经由AD转换器24向光电转换部264输出的路径与将上行链路信号经由同轴电缆4向基站1输出的路径进行切换。耦合器22将下行链路通信路的传输信号向两个系统分支。

检波器23对从耦合器22接收到的下行链路信号进行检波(例如络线检波)。检波器23将检波后的络线信号经由低通滤波器(未图示)等向控制部262输出。

AD转换器24将从耦合器22接收到的下行链路信号转换为数字信号，并向相关器261(详情后述)与光电转换部264输出。

光电转换部264对从AD转换器24供给的下行链路信号进行电/光转换，并将光信号经由光纤5向远程单元3输出。另外，光电转换部264对从远程单元3供给的上行链路信号进行光/电转换，并将上行链路信号向 DA转换器25输出。

存储部263存储在TDD方式中预先决定的、表示无线帧中的下行链路、上行链路、保护区间的分配的信息的帧结构信息(详情后述)。控制部262 进行各种控制(详情后述)。

接下来，参照图3对实施方式的CP(Cyclic Prefix，循环前缀)进行说明。图3是实施方式的CP的说明图。在OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)方式中，主要作为多路径对策，复制一个OFDM符号(长度66.66μs。符号A)的后方的一部分(符号A2) 并作为CP(符号A1)附加在OFDM符号之前。也就是说，在OFDM方式的无线帧中，以OFDM符号与CP的组为单位。这样的无线帧例如从基站 1被发送至主单元2。另外，上述的复制这一动作并非必须，例如只要OFDM 符号的一部分与CP是共用的即可。

其中，图4是实施方式的无线信号的相关值(自相关值。相关系数) 的说明图。主单元2的相关器261使用经由AD转换器24接收到的下行链路信号来计算相关值。原来的(也就是说，未时移的)无线帧101具有包含A2部分的OFDM符号A与作为其CP的A1的组、包含B2部分的OFDM 符号B与作为其CP的B1的组、包含C2部分的OFDM符号C与作为其 CP的C1的组。

另外，对该无线帧101进行了时移(time shift)后得到的是无线帧102。考虑作为这些无线帧101与无线帧102之间的规定区间(例如与CP相同的长度的区间)中的相似性的一个例子的相关值(自相关值)。另外，在图4 的下方示出的相关值表示从该时刻至比该时刻晚规定区间量的时间的时刻为止的相关值。

在将无线帧102相对于无线帧101稍微错开的时刻处，由于规定区间内的数据的相关性几乎没有，因此相关值大致为零。而且，在将无线帧102 相对于无线帧101错开了一个OFDM符号的长度的时刻处，由于无线帧102 的A1的数据与无线帧101的A2的数据一致，因此相关值为1(若考虑噪声，则为比1稍小的值)。主单元2的控制部262能够利用该性质基于从相关器261接收到的相关值对上行链路与下行链路之间的切换定时进行检测 (详情后述)。

接下来，参照图5对存储于存储部263的帧结构信息进行说明。图5 是表示实施方式的帧结构信息的图。在作为使用TDD方式的LTE(Long Term Evolution，长期演进)的无线通信技术的TD－LTE方式中，无线帧中的下行链路、上行链路、保护区间的分配由3GPP(Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)等规定。表示该分配的信息的是帧结构信息。

如图5所示，在帧结构信息中，按每个设定0～6，将切换点周期与子帧编号建立对应。在子帧编号中，“D”表示下行链路子帧(Downlink Sub Frame)，“U”表示上行链路子帧(Uplink Sub Frame)，“S”表示特殊子帧 (Special Subframe)。

另外，在特殊子帧中也有模式，将其示出的为图6。图6是表示实施方式的特殊子帧结构信息的图。在图6中，“DwPTS”表示下行链路导频时隙 (Downlink Pilot TimeSlot)，“GP”表示保护区间(Guard Period)，“UpPTS”表示上行链路导频时隙(Uplink PilotTimeSlot)。在特殊子帧结构信息中，按每个设定0～8，将“DwPTS”、“GP”、“UpPTS如图6所示那样进行分配。

然后，使与用于通信的无线帧对应的帧结构信息(图5)中的设定(0～ 6)、特殊子帧结构信息(图6)中的设定(0～8)存储于主单元2等各装置中。主单元2只要基于相关值检测到一处上行链路与下行链路之间的切换定时(以下，也简单称为“切换定时”)，就能够基于该检测到的切换定时与存储的帧结构信息(包含特殊子帧结构信息)，对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行高精度地推测。

其中，图7是表示实施方式的帧结构信息与相关值的关系的图。另外，假设与用于通信的无线帧对应帧结构信息(图5)中的设定为“2”、特殊子帧结构信息(图6)中的设定为“6”。另外，图7的帧结构信息中的“#0”～“#9”表示子帧编号。

如图7所示，作为下行链路(Dw)的时刻t11～t12、时刻t14～t15、以及t17以后，相关值在“0”与“1”之间频繁地反复增减。除此以外的、上行链路(Up)与保护区间(GP)的时间段，由于未监测到信号，因此相关值保持为零。

因此，主单元2的控制部262通过从相关器261持续取得相关值，能够识别在时刻t12下行链路已结束、在时刻t14下行链路已开始(已从上行链路切换到下行链路)等。

也就是说，主单元2的控制部262在从基站1接收到无线帧的情况下，能够基于原来的无线帧与时移后的无线帧之间的规定区间的相似性(相关器261计算的相关值等)对上行链路与下行链路之间的切换定时进行检测，并基于检测到的切换定时和存储于存储部263的帧结构信息(包含特殊子帧结构信息)对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行高精度地推测。然后，控制部262能够基于该推测出的切换定时，进行使用针对切换部21(图2)的切换控制信号的切换控制、经由光电转换部264的远程单元3中的上行链路与下行链路之间的切换控制等。

另外，作为表示上述相似性的值，也可以代替相关器261计算的相关值而使用信号处理部26内的计算部(未图示)使用卷积积分计算出的规定的值。

接下来，参照图8对由实施方式的主单元2进行的第一处理进行说明。图8是表示由实施方式的主单元2进行的第一处理的流程图。

在步骤S1中，主单元2的控制部262从相关器261取得相关值。接下来，在步骤S2中，控制部262对是否检测到上行链路/下行链路的切换定时(上行链路与下行链路之间的切换定时)进行判定，在是的情况下前进至步骤S3，在否的情况下返回至步骤S1。

在步骤S3中，控制部262基于步骤S2中检测到的切换定时和存储于存储部263的帧结构信息，对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测。

接下来，在步骤S4中，控制部262基于步骤S3中推测出的切换定时，进行使用针对切换部21(图2)的切换控制信号的切换控制、经由光电转换部264的远程单元3中的上行链路与下行链路之间的切换控制等各种控制。在步骤S4之后，返回至步骤S1。

这样，根据基于由实施方式的主单元2进行的第一处理，能够基于相关值对上行链路与下行链路之间的切换定时进行检测，并基于检测到的切换定时与帧结构信息(包含特殊子帧结构信息)对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行高精度地推测。

另一方面，例如，作为以往的方法有如下的方法。在中继器装置接收从基站发送的无线信号的情况下，无线信号在传播的空间中可能受到由干扰波、衰减、多路径等带来的多个影响。中继器装置为了从接收到的无线信号中准确地提取上行链路与下行链路之间的切换定时，需要对无线信号进行解调。在该情况下，中继器装置必须安装昂贵的解调IC(Integrated Circuit，集成电路)。然而，根据本实施方式的方法，不需要这样的解调IC，相应地能够实现低成本化。

另外，与上述的以往的通过检波对从上行链路向下行链路的切换定时进行检测的方法相比，在本实施方式的方法中，能够与在不同的无线设备中信号上升时的信号电平特性存在差异等理由无关地、对上行链路与下行链路之间的切换定时进行高精度地推测。

其中，图10是表示在实施方式中在不同的无线设备中信号上升时的信号电平特性存在差异的曲线图。如图10所示，在无线设备X与无线设备Y 中，信号上升时的信号电平特性存在差异。例如，在以使时刻t23以后的无线设备X、Y的信号电平一致的方式在时间轴方向上对两个信号进行了调整的情况下，在无线设备X中信号电平超过检波阈值的定时为时刻t21，与此相对，在无线设备Y中信号电平超过检波阈值的定时为时刻t22。

因此，在该方法中，存在如下缺点：对于不同的多个无线设备无法由相同的处理来决定从上行链路向下行链路的切换定时。根据本实施方式的方法，不存在这样的缺点。

接下来，参照图9对由实施方式的主单元2进行的第二处理进行说明。图9是表示由实施方式的主单元2进行的第二处理的流程图。

在步骤S11中，主单元2的控制部262从相关器261取得相关值。接下来，在步骤S12中，控制部262对是否检测到从上行链路向下行链路的切换定时进行判定，在是的情况下前进至步骤S13，在否的情况下返回至步骤S11。

在步骤S13中，控制部262基于步骤S12中检测到的切换定时与存储于存储部263的帧结构信息，对下次以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测。

接下来，在步骤S14中，控制部262根据基于检波器23的下行链路信号的检波结果，对步骤S13中推测出的切换定时进行校正。

接下来，在步骤S15中，控制部262基于步骤S14中校正后的推测切换定时，进行使用针对切换部21(图2)的切换控制信号的切换控制、经由光电转换部264的远程单元3中的上行链路与下行链路之间的切换控制等各种控制。在步骤S15之后，返回至步骤S11。

这样，根据由实施方式的主单元2进行的第二处理，与第一处理的情况相比，并用了基于检波器23的检波结果，与该检波结果相应地能够进一步提高上行链路与下行链路之间的切换定时的推测的精度。

另外，在上述的第二处理中，使用基于检波器23的检波结果对推测出的切换定时进行了校正，也可以使顺序相反，使用基于检波器23的检波结果来推测大致的切换定时，之后，使用相关值对该推测切换定时进行校正。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

另外，在本实施方式的主单元2中执行的程序，能够以可安装的形式或可执行的形式的文件记录在CD(Compact Disc，光盘)-ROM(Read Only Memory，只读存储器)、软盘(FD)、CD-R(Recordable，可记录式)、DVD (Digital Versatile Disk,数字光驱)等计算机装置中的能够读取的记录介质中来提供。另外，也可以经由因特网等网络来提供或分发在本实施方式的主单元2中执行的程序。

Claims (6)

1.一种通信中继装置，对采用时分双工方式的无线基站与便携通信终端装置之间的通信进行中继，其中，该通信中继装置具备：

存储部，存储帧结构信息，该帧结构信息是在时分双工方式中预先决定的、表示无线帧中的下行链路、上行链路、保护区间的分配的信息；

控制部，以正交频分复用符号与循环前缀的组为单位，在从所述无线基站接收到具有多个所述组的无线帧的情况下，基于原来的所述无线帧与时移后的所述无线帧之间的规定区间的相似性，对所述上行链路与所述下行链路之间的切换定时进行检测，并基于检测到的所述切换定时和存储于所述存储部的所述帧结构信息，对下次及其以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测。

2.根据权利要求1所述的通信中继装置，其中，

还具备检波部，该检波部对从所述无线基站经由电缆而供给的下行链路信号进行检波，

所述控制部一并使用基于所述检波部的所述下行链路信号的检波结果，对所述切换定时进行推测。

3.根据权利要求1或2所述的通信中继装置，其中，

还具备计算部，该计算部在从所述无线基站接收到具有多个所述组的无线帧的情况下，使用卷积积分对表示原来的所述无线帧与时移后的所述无线帧之间的规定区间的相似性的值进行计算，

所述控制部使用由所述计算部计算出的表示所述相似性的值，对所述切换定时进行推测。

4.根据权利要求1或2所述的通信中继装置，其中，

还具备计算部，该计算部在从所述无线基站接收到具有多个所述组的无线帧的情况下，使用相关系数对表示原来的所述无线帧与时移后的所述无线帧之间的规定区间的相似性的值进行计算，

所述控制部使用由所述计算部计算出的表示所述相似性的值，对所述切换定时进行推测。

5.一种控制方法，在对采用时分双工方式的无线基站与便携通信终端装置之间的通信进行中继的通信中继装置中执行，其中，

所述通信中继装置具备存储部，该存储部存储帧结构信息，该帧结构信息是在时分双工方式中预先决定的、表示无线帧中的下行链路、上行链路、保护区间的分配的信息，

该控制方法具备如下步骤：

以正交频分复用符号与循环前缀的组为单位，在从所述无线基站接收到具有多个所述组的无线帧的情况下，基于原来的所述无线帧与时移后的所述无线帧之间的规定区间的相似性，对所述上行链路与所述下行链路之间的切换定时进行检测的步骤；以及

基于检测到的所述切换定时和存储于所述存储部的所述帧结构信息，对下次及其以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测的步骤。

6.一种计算机能够读取的记录介质，记录有程序，所述程序在对采用时分双工方式的无线基站与便携通信终端装置之间的通信进行中继的通信中继装置中被执行，其中，

所述通信中继装置具备存储部，该存储部存储帧结构信息，该帧结构信息是在时分双工方式中预先决定的、表示无线帧中的下行链路、上行链路、保护区间的分配的信息，

所述记录介质记录的所述程序用于使作为计算机的所述通信中继装置执行如下步骤：

以正交频分复用符号与循环前缀的组为单位，在从所述无线基站接收到具有多个所述组的无线帧的情况下，基于原来的所述无线帧与时移后的所述无线帧之间的规定区间的相似性，对所述上行链路与所述下行链路之间的切换定时进行检测的步骤；以及

基于检测到的所述切换定时和存储于所述存储部的所述帧结构信息，对下次及其以后的上行链路与下行链路之间的切换定时进行推测的步骤。

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