JP2007166278A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】親局装置100は、無線変調回路110から入力されたデジタル無線信号をパケット化し、転送時刻を示す時刻情報と、親局装置100と子局装置300間の伝送遅延時間よりも長い時間を示す遅延情報とを付加して子局装置300に送信し、子局装置300は、受信パケットを変換したデジタル無線信号を、時刻情報の示す時刻に対して、遅延情報が示す時間を加えた時刻に無線送信回路360へ転送する。また子局装置300は、無線受信回路360から入力されたデジタル無線信号をパケット化し、転送時刻を示す時刻情報を付加して親局装置100へ送信し、親局装置100は、受信したパケットから抽出したデジタル無線信号を、時刻情報の示す時刻に対して、親局装置100と子局装置300間の伝送遅延時間よりも長い遅延時間を加えた時刻に無線復調回路110へ転送する。
【選択図】図1
Description
また、従来の技術として、マイクロセルシステム全体で再利用可能なチャネルセットを割り当てることにより、各マイクロセル区域に従来の基地局を独立して配置する必要のないセルラ無線システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。
これにより、無線変調回路からのデジタル無線信号をパケット化して光ファイバネットワ−クに送信するとともに、光ファイバネットワークより受信されたパケットの無線信号を無線復調回路に転送する親局装置と、無線受信回路からのデジタル化無線信号をパケット化して光ファイバネットワークに送信するとともに、光ファイバネットワークより受信されたパケットのデジタル化無線信号を無線送信回路に転送する子局装置とを用いたデジタルファイバ無線システムにおいて、親局装置と子局装置の時刻およびクロック周波数を同期させるとともに、光ファイバネットワーク中を伝送させるパケットに時刻情報を付加して無線信号を伝送する。
これにより、親局装置においては、無線変調回路からのデジタル無線信号の転送時刻を時刻情報として送信パケットに付加するとともに、親局装置と子局装置間の伝送遅延時間よりも大きい遅延情報を付加して光ファイバネットワークに送信し、子局装置においては、受信パケットの時刻情報に遅延情報分の時間を加えた時刻にデジタル無線信号を無線送信回路に転送する。
これにより、子局装置においては、無線受信回路からのデジタル無線信号の転送時刻を時刻情報として送信パケットに付加して光ファイバネットワークに送信するとともに、親局装置においては、受信パケットの時刻情報に親局装置と子局装置間の伝送遅延時間よりも大きい遅延時間を加えた時刻に、デジタル無線信号を無線復調回路に転送する。
これにより、親局装置と複数の子局装置とが光ファイバネットワークで接続されるデジタルファイバ無線システムにおいて、親局装置から複数の子局装置に伝送されるパケットの時刻情報、遅延情報、デジタル化無線信号を同一とし、複数の子局装置は、同時に同一のデジタル化無線信号を無線送信回路に転送する。
これにより、親局装置と複数の子局装置とが光ファイバネットワークで接続されるデジタルファイバ無線システムにおいて、複数の子局装置から親局装置への各パケットに、親局装置でそれぞれ個別の遅延時間を付加して、同一の時刻情報を持ったデジタル化無線信号を同時に無線復調回路に転送する。
これにより、遠隔地にある複数の子局装置から指定された時刻に同一の無線信号を端末装置に送信し、送信ダイバーシチを行う。
これにより、遠隔地にある複数の子局装置で指定された時刻に受信された信号を基に、親局装置において受信ダイバーシチを行う。
図1は、本発明の第1実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
同図に示す無線通信システムでは、デジタルファイバ無線(DROF)方式を用い、無線基地局を、無線変復調機能を持った親局装置100と無線送受信機能を持った子局装置300とに分離し、親局装置100と子局装置300とを光ファイバネットワーク200により接続している。この無線通信システムでは、実際に無線端末500とデータ送受信を行うのは子局装置300であり、子局装置300では無線端末500から受信した無線信号を光ファイバネットワーク200経由で親局装置100へ転送する。親局装置100では、転送された無線信号を復調し、必要に応じて他端末へ転送するなどして利用する。また、無線端末500宛の信号を親局装置100で変調し、光ファイバネットワーク200を経由で子局装置300へ転送する。子局装置300では、転送された信号を無線端末500に向けて送信する。具体的な各部の機能を以下に示す。
親局装置100が子局装置300へDROFパケットA,B,Cを出力した場合、光ファイバネットワーク200においてそれぞれのパケットA,B,Cについて異なる遅延時間TdA,TdB,TdCが発生する。本実施形態を用いることにより、光ファイバネットワーク200における遅延揺らぎでDROFパケットA,B,Cの遅延時間TdA,TdB,TdCが変化した場合においても、図2に示すように、親局装置100と子局装置300との間で一定の遅延時間Tdで無線信号を伝送することが可能となる。本実施形態を用いた無線システムにおいて時分割複信(TDD:Time Division Duplex)を用いる場合、子局装置300において上り下りの切替のタイミングを一定にすることができるため、安定な動作が実現される。
図3は、NTPメッセージパケットのフォーマットを示す。
同図において、NTPメッセージパケットは、閏秒指示子(LI)、バージョン番号(VN)、モード(Mode)、階層(Stratum)、ポーリング間隔(Poll Interval)、精度(Precision)、ルート遅延(Root Delay)、ルート分散(Root Dispersion)、参照識別子(Reference Identifier)、参照タイムスタンプ(Reference Timestamp)、開始タイムスタンプ(Originate Timestamp)、受信タイムスタンプ(Receive Timestamp)、送信タイムスタンプ(Transmit Timestamp)のフィールドを含んでいる。
図6は、本発明の第2の実施形態における無線通信システムの構成を示す図である。この図において、第1の実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。本実施形態と、第1の実施形態との相違点は、単一の親局装置と複数の子局装置が接続される構成となっていることである。このため、親局装置101には、複数のパケット化処理部121〜12N、複数のDROFヘッダ処理部131〜13N、複数のネットワーク処理部141〜14Nと複数の光インタフェース151〜15Nが配置され、これらはそれぞれの子局装置301〜30Nに対応している。子局装置301〜30Nそれぞれは、第1の実施形態の子局装置300と同様の構成を有する。
この場合、各子局装置301〜30Nとの接続において、イーサネット(登録商標)スイッチ210を用いた構成およびGigabit Ethernet(登録商標)-Passive Optical Network(GE−PON)を用いる構成とがある。GE−PONは、IEEE 802.3ah: Amendment: Media Access Control Parameters,Physical Layers, and Management Parameters for Subscriber Access Networks, 2004.によく示されている。
本実施形態において一般に光ファイバネットワーク200中での伝送遅延時間は、親局装置の各光インタフェース(図6の光インタフェース151〜15N)と子局装置(図6の子局装置301〜30N)の組み合わせにより異なる。したがって、子局装置301〜30Nが異なる伝送遅延時間により親局装置101からの無線信号を受信した場合であっても、子局装置301〜30Nから出力される無線信号のタイミングを同時刻とするように、それぞれの下り方向のDROFパケットの遅延時間情報を最大の伝送遅延時間よりも大きい値に設定する。また、上り方向についても、同時刻に子局装置301〜30Nで受信された無線信号を同時に無線変復調回路110に転送するように、パケット化処理部121〜12Nにおいて、最も伝送遅延時間の大きいパケットのタイミングにそれぞれのパケットのタイミングを調整する。上記の遅延時間の処理を行うことにより、同図のa)に示すように、光ファイバネットワーク200での遅延時間差に関わらず、親局装置101からの信号を同時刻に各子局装置301〜30Nから無線端末500へ送信することが可能となる。また、同図のb)に示すように、無線端末500から各子局装置301〜30Nで同時刻に受信した信号を異なるタイミングで親局装置101が受信した場合でも、親局装置101において当該信号を同時に処理することが可能となる。
同図に示すように、本実施形態を用いることにより、1台の親局装置101と、それぞれ異なる無線セル601〜60Nに配置され、親局装置101とは光ファイバネットワーク200を介して通信する複数の子局装置301〜30Nとを用いて放送型のサービスを行うことができる。この場合、各子局装置301〜30Nの無線送受信回路から各無線セル601〜60N内の端末装置500へ、同一の信号を同時に送信することが可能となる。
図12は、本実施形態の通信システムを用いたTDM/TDMAサービスの例を示す図である。同図においては、1台の親局装置101と、それぞれ異なる無線セル601〜60Nに配置され、親局装置101と光ファイバネットワーク200を介して接続される子局装置301〜30Nとの間で、下り方向TDM(時分割多重)、上り方向TDMA(時分割多重アクセス)の無線アクセスネットワークを実現している。
同図に示すように、一つの無線セル600に複数の子局装置301〜30Nが配置される場合、下り方向では無線端末500は複数の子局装置301〜30Nから同一のタイミングで送信された複数の電波を受信することが可能となる。これにより、単一の子局装置では受信不可のユーザインタフェースであった地点においても、無線信号の受信が可能となる。すなわち、広域での送信ダイバーシチ技術の適用による不感地帯の低減が可能となる。さらに、上り方向では無線端末500からの電波を複数の子局装置で受信し、それらの受信信号を親局装置101に伝送することにより、親局装置101でのダイバーシチ受信が可能となり、フェージング環境下での高性能化が実現される。
同図において、無線変復調回路110は、変復調処理部112とダイバーシチ処理部111とからなる。ダイバーシチの方法としては、無線変復調回路110内のダイバーシチ処理部111において、下り方向では信号の分配を行い、上り方向では無線システムの要求に応じて、選択合成、等利得合成、最大比合成のいずれかのダイバーシチを選択することができる。このようなダイバーシチ技術を用いることにより、広域無線伝送システムを実現することができる。
さらに、子局装置を無線セル同士が重ならないように複数設置し、複数の子局装置に対して同じデータを同じタイミングで送受信することにより、タイミングをコントロールした、複数子局装置とのデータの送受信を実現する。
また、さらに、子局装置を無線セル同士が重なるように複数設置し、複数の子局装置に対して同じデータを同じタイミングで送受信する。この場合、無線端末において同時に受信した信号が合成されるので、送信ダイバーシチ機能が実現される。また、無線端末が信号を送信した際には、親局装置において同時に届く信号を利用して受信ダイバーシチ機能が実現される。
110…無線変復調回路
111…ダイバーシチ処理部
112…変復調処理部
120、121〜12N…パケット化処理部
130、131〜13N…DROFヘッダ処理部
140、141〜14N…ネットワーク処理部
150、151〜15N…光インタフェース
160…タイミング処理部
170…時刻・周波数同期部
171…NTPサーバ部
172…PTPマスタ
200…光ファイバネットワーク
210…イーサネット(登録商標)スイッチ
220…OLT(Optical Line Terminal)
230…光カプラ
241〜24N… ONU(Optical Network Unit)
300、301〜30N…子局装置
310…光インタフェース
320…ネットワーク処理部
330…DROFヘッダ処理部
340…タイミング処理部
350…パケット化処理部
360…無線送受信回路
370…時刻・周波数同期部
371…NTPクライアント部
372…PTPスレーブ
400…上位ネットワーク
500…無線端末
600、601〜60N…無線セル
Claims (18)
- 親局装置と、子局装置と、前記親局装置及び前記子局装置を接続するネットワークと、無線端末とからなる無線通信システムであって、
前記親局装置は、
データの変調を行う無線変調回路と、
データの復調を行う無線復調回路と、
前記無線変調回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化して前記ネットワークへ送信するとともに、前記ネットワークからパケットを受信し、受信したパケットをデジタル無線信号に変換して前記無線復調回路へ転送する処理部とを備え、
前記子局装置は、
前記無線端末へ無線信号を送信する無線送信回路と、
前記無線端末から無線信号を受信する無線受信回路と、
前記無線受信回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化して前記ネットワークへ送信するとともに、前記ネットワークからパケットを受信し、受信したパケットからデジタル無線信号を抽出して前記無線送信回路に転送する処理部とを備え、
前記親局装置及び前記子局装置の処理部は、前記親局装置と前記子局装置の時刻およびクロック周波数を同期させるとともに、前記ネットワーク中を伝送させるパケットに時刻情報を付加してデジタル無線信号を伝送する、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記親局装置の処理部は、前記無線変調回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化し、当該デジタル信号の転送時刻を示す時刻情報を付加するとともに、当該親局装置と前記子局装置間の伝送遅延時間よりも長い時間を示す遅延情報とを付加して前記ネットワークに送信し、
前記子局装置の処理部は、前記ネットワークから前記親局装置が送信したパケットを受信し、当該パケットに付加された前記時刻情報の示す時刻に対して、当該パケットに付加された前記遅延情報が示す時間を加えた時刻に、当該パケットから抽出したデジタル無線信号を前記無線送信回路に転送する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記子局装置の処理部は、前記無線受信回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化し、当該デジタル信号の転送時刻を示す時刻情報および前記親局装置と当該子局装置間の伝送遅延時間の情報を付加して前記ネットワークに送信し、
前記親局装置の処理部は、前記ネットワークから前記子局装置が送信したパケットを受信し、当該パケットに付加された時刻情報の示す時刻に対して、当該パケットに付加された情報の示す当該親局装置と前記子局装置間の伝送遅延時間よりも長い遅延時間を加えた時刻に、当該パケットから抽出したデジタル無線信号を前記無線復調回路に転送する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記親局装置と、複数の前記子局装置とが前記ネットワークに接続されており、
前記親局装置の処理部は、同一のデジタル無線信号のパケットに、同一の前記時刻情報及び同一の前記遅延情報を付加して前記複数の子局装置に前記ネットワークを介して送信し、
前記複数の子局装置の処理部は、同時に同一の前記デジタル無線信号を当該子局装置の前記無線送信回路に転送する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線通信システム。 - 前記親局装置と、複数の前記子局装置とが前記ネットワークに接続されており、
前記親局装置の処理部は、前記複数の子局装置から送信され、同一の時刻情報が付加された各パケットの受信時刻にそれぞれ個別の遅延時間を加えることにより、当該各パケットから抽出したデジタル無線信号を同時に前記無線復調回路に転送する、
ことを特徴とする請求項1または請求項3に記載の無線通信システム。 - 前記複数の子局装置の無線送信回路は、指定された時刻に無線端末へ同一の無線信号を送信し、
無線端末は、前記複数の子局装置から送信された同一の無線信号を受信する、
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。 - 無線端末は、同一の無線信号を前記複数の子局装置へ送信し、
前記複数の子局装置の処理部は、前記無線端末から受信した無線信号をパケット化し、転送時刻を示す時刻情報を付加して前記親局装置へ送信し、
前記親局装置の処理部は、前記複数の子局装置から送信され、時刻情報が付加された各パケットの受信時刻にそれぞれ個別の遅延時間を加えることにより、当該各パケットから抽出したデジタル無線信号を同時に前記無線復調回路に転送し、
前記無線復調回路は、前記処理部から受信したデジタル無線信号の受信ダイバーシチ処理を行う、
ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信システム。 - 前記親局装置と前記子局装置の処理部は、時刻・周波数同期手段としてグローバル・ポジショニング・システムまたはネットワーク・タイム・プロトコルのうち一方を用い、
前記子局装置の処理部は、前記親局装置の処理部との間でネットワーク・タイム・プロトコルにより前記伝送遅延時間を測定し、測定した伝送遅延時間情報を前記親局装置に伝送する、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかの項に記載の無線通信システム。 - 前記親局装置と前記子局装置の処理部は、時刻・周波数同期手段としてグローバル・ポジショニング・システムまたはプレシジョン・タイム・プロトコルのうち一方を用い、
前記子局装置の処理部は、前記親局装置の処理部との間でプレシジョン・タイム・プロトコルにより前記伝送遅延時間を測定し、測定した伝送遅延時間情報を前記親局装置に伝送する、
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかの項に記載の無線通信システム。 - 親局装置と、子局装置と、前記親局装置及び前記子局装置を接続するネットワークと、無線端末とからなる無線通信システムに用いられる無線通信方法であって、
前記親局装置は、
データの変調を行う無線変調回路と、
データの復調を行う無線復調回路と、
前記無線変調回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化して前記ネットワークへ送信するとともに、前記ネットワークからパケットを受信し、受信したパケットをデジタル無線信号に変換して前記無線復調回路へ転送する処理部とを備え、
前記子局装置は、
前記無線端末へ無線信号を送信する無線送信回路と、
前記無線端末から無線信号を受信する無線受信回路と、
前記無線受信回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化して前記ネットワークへ送信するとともに、前記ネットワークからパケットを受信し、受信したパケットからデジタル無線信号を抽出して前記無線送信回路に転送する処理部とを備え、
前記親局装置及び前記子局装置の処理部が、前記親局装置と前記子局装置の時刻およびクロック周波数を同期させるとともに、前記ネットワーク中を伝送させるパケットに時刻情報を付加してデジタル無線信号を伝送する、
ことを特徴とする無線通信方法。 - 前記親局装置の処理部が、前記無線変調回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化し、当該デジタル信号の転送時刻を示す時刻情報を付加するとともに、当該親局装置と前記子局装置間の伝送遅延時間よりも長い時間を示す遅延情報とを付加して前記ネットワークに送信し、
前記子局装置の処理部が、前記ネットワークから前記親局装置が送信したパケットを受信し、当該パケットに付加された前記時刻情報の示す時刻に対して、当該パケットに付加された前記遅延情報が示す時間を加えた時刻に、当該パケットから抽出したデジタル無線信号を前記無線送信回路に転送する、
ことを特徴とする請求項10に記載の無線通信方法。 - 前記子局装置の処理部が、前記無線受信回路から入力されたデジタル無線信号をパケット化し、当該デジタル信号の転送時刻を示す時刻情報および前記親局装置と当該子局装置間の伝送遅延時間の情報を付加して前記ネットワークに送信し、
前記親局装置の処理部が、前記ネットワークから前記子局装置が送信したパケットを受信し、当該パケットに付加された時刻情報の示す時刻に対して、当該パケットに付加された情報の示す当該親局装置と前記子局装置間の伝送遅延時間よりも長い遅延時間を加えた時刻に、当該パケットから抽出したデジタル無線信号を前記無線復調回路に転送する、
ことを特徴とする請求項10に記載の無線通信方法。 - 前記親局装置と、複数の前記子局装置とが前記ネットワークに接続されており、
前記親局装置の処理部が、同一のデジタル無線信号のパケットに、同一の前記時刻情報及び同一の前記遅延情報を付加して前記複数の子局装置に前記ネットワークを介して送信し、
前記複数の子局装置の処理部が、同時に同一の前記デジタル無線信号を当該子局装置の前記無線送信回路に転送する、
ことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の無線通信方法。 - 前記親局装置と、複数の前記子局装置とが前記ネットワークに接続されており、
前記親局装置の処理部が、前記複数の子局装置から送信され、同一の時刻情報が付加された各パケットの受信時刻にそれぞれ個別の遅延時間を加えることにより、当該各パケットから抽出したデジタル無線信号を同時に前記無線復調回路に転送する、
ことを特徴とする請求項10または請求項12に記載の無線通信方法。 - 前記複数の子局装置の無線送信回路が、指定された時刻に無線端末へ同一の無線信号を送信し、
無線端末が、前記複数の子局装置から送信された同一の無線信号を受信する、
ことを特徴とする請求項13に記載の無線通信方法。 - 無線端末が、同一の無線信号を前記複数の子局装置へ送信し、
前記複数の子局装置の処理部が、前記無線端末から受信した無線信号をパケット化し、転送時刻を示す時刻情報を付加して前記親局装置へ送信し、
前記親局装置の処理部が、前記複数の子局装置から送信され、時刻情報が付加された各パケットの受信時刻にそれぞれ個別の遅延時間を加えることにより、当該各パケットから抽出したデジタル無線信号を同時に前記無線復調回路に転送し、
前記無線復調回路が、前記処理部から受信したデジタル無線信号の受信ダイバーシチ処理を行う、
ことを特徴とする請求項14に記載の無線通信方法。 - 前記親局装置と前記子局装置の処理部は、時刻・周波数同期手段としてグローバル・ポジショニング・システムまたはネットワーク・タイム・プロトコルのうち一方を用いており、
前記子局装置の処理部が、前記親局装置の処理部との間でネットワーク・タイム・プロトコルにより前記伝送遅延時間を測定し、測定した伝送遅延時間情報を前記親局装置に伝送する、
ことを特徴とする請求項10から請求項16のいずれかの項に記載の無線通信方法。 - 前記親局装置と前記子局装置の処理部は、時刻・周波数同期手段としてグローバル・ポジショニング・システムまたはプレシジョン・タイム・プロトコルのうち一方を用いており、
前記子局装置の処理部が、前記親局装置の処理部との間でプレシジョン・タイム・プロトコルにより前記伝送遅延時間を測定し、測定した伝送遅延時間情報を前記親局装置に伝送する、
ことを特徴とする請求項10から請求項16のいずれかの項に記載の無線通信方法。
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