JP2008301404A - Communication apparatus - Google Patents

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Yasukimi Onaka
康公 大中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication apparatus capable of suppressing power efficiency from being degraded even when it becomes low in comunication traffic and low in transmission output. <P>SOLUTION: The communication apparatus multiplexes and communicates signals in a plurality of divided time zones and in a plurality of divided frequency bands. The communication apparatus multiplexes and transmits signals in the time zones and in the frequency bands preferentially allocated so as to occupy a number of frequency bands in the same time zone. In such a configuration, even when it becomes low in communication traffic and low in transmission output, the power efficiency can be suppressed from being degraded. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数に分割された時間帯および複数に分割された周波数帯の信号を多重して通信する通信装置に関するものである。   The present invention relates to a communication apparatus that multiplexes and communicates signals in a plurality of divided time bands and a plurality of divided frequency bands.

ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式に代表される無線通信システムでは、無線伝送区間のリソースは周波数軸方向と時間軸方向の２次元に多重可能なスロット構造をとり、有線伝送区間のデータをパケットにして無線伝送区間のスロットに自由に割り当てることができる。この特徴を活かして、無線伝送区間の回線品質に応じてスロット割り当てを行うスケジューリング手法が実現可能である。   In a wireless communication system typified by an OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) system, a resource in a wireless transmission section has a slot structure that can be multiplexed two-dimensionally in a frequency axis direction and a time axis direction, and data in a wired transmission section is packetized. Thus, it can be freely assigned to the slot of the wireless transmission section. Taking advantage of this feature, it is possible to realize a scheduling method that assigns slots according to the channel quality of the radio transmission interval.

無線通信基地局に使われる高周波電力増幅器は、一般に送信出力が大きいほど電力効率が高いという特徴がある。このため、ＯＦＤＭＡ方式の無線通信基地局では、同一時間帯における周波数軸方向の多重度が高い場合、即ち送信電力が大きい場合は、電力効率が高いが、同一時間帯における周波数軸方向の多重度が低い場合、即ち送信電力が小さい場合は、電力効率が低いという問題点がある。   A high-frequency power amplifier used in a radio communication base station is generally characterized by higher power efficiency as the transmission output is larger. Therefore, in the OFDMA wireless communication base station, when the multiplicity in the frequency axis direction in the same time zone is high, that is, when the transmission power is large, the power efficiency is high, but the multiplicity in the frequency axis direction in the same time zone is high. Is low, that is, when the transmission power is small, there is a problem that the power efficiency is low.

（ドレイン）電源電圧や（ゲート）バイアス電圧を制御することによって電力効率の低下を抑える技術として、例えば特許文献１，２がある。   For example, there are Patent Documents 1 and 2 as techniques for suppressing a decrease in power efficiency by controlling the (drain) power supply voltage and the (gate) bias voltage.

特開平７−１７０２０２号公報JP-A-7-170202 特開平９−０４６１５２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-046152

本発明の目的は、通信トラフィックが低く送信出力が低くなった場合でも電力効率の低下を抑制できる通信装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a communication device that can suppress a decrease in power efficiency even when communication traffic is low and transmission output is low.

本発明は、複数に分割された時間帯および複数に分割された周波数帯の信号を多重して通信する通信装置であって、
同一の時間帯における周波数帯が数多く占有されるように優先的に割り当てられた各時間帯および各周波数帯の信号を多重して送信することを特徴とする通信装置である。 The present invention is a communication device that multiplexes and communicates signals of a plurality of divided time bands and a plurality of divided frequency bands,
It is a communication apparatus characterized by multiplexing and transmitting signals in each time band and each frequency band preferentially assigned so that many frequency bands in the same time band are occupied.

本発明によれば、同一の時間帯における周波数帯が数多く占有されるように優先的に割り当てられた各時間帯および各周波数帯の信号を多重して送信するので、通信トラフィックが低く送信出力が低くなった場合でも電力効率の低下を抑制することができる。   According to the present invention, since signals in each time band and each frequency band preferentially assigned so that many frequency bands in the same time band are occupied are multiplexed and transmitted, communication traffic is low and transmission output is low. Even if it becomes low, the fall of power efficiency can be suppressed.

実施の形態１．
図１は、本発明に係る無線通信基地局の構成を示すブロック図である。図１では、特に無線伝送区間のリソース割当制御と高周波電力増幅器のバイアス制御とに着目した無線通信基地局の構成を示している。無線通信基地局２０は、伝送制御部３０、ベースバンド／無線部４０、バイアス制御部５０、高周波電力増幅器６０およびアンテナ７０を備えている。伝送制御部３０は、スケジューラ３１を備えている。スケジューラ３１は、複数に分割された時間帯および複数に分割された周波数帯のいずれによって信号を伝送するか、つまりリソースの割り当てを行う。ベースバンド／無線部４０は、ベースバンド信号を高周波信号に変換する。バイアス制御部５０は、バイアス５１を制御することによって、高周波電力増幅器６０のバイアスを制御する。高周波電力増幅器６０は、高周波の送信用バースト信号４１を増幅する。アンテナ７０は、対向する無線通信移動局に向けて無線送信する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio communication base station according to the present invention. FIG. 1 shows a configuration of a radio communication base station that pays particular attention to resource allocation control in a radio transmission section and bias control of a high-frequency power amplifier. The radio communication base station 20 includes a transmission control unit 30, a baseband / radio unit 40, a bias control unit 50, a high frequency power amplifier 60, and an antenna 70. The transmission control unit 30 includes a scheduler 31. The scheduler 31 assigns resources according to which of the time band divided into a plurality of times and the frequency band divided into a plurality of frequencies. The baseband / radio unit 40 converts the baseband signal into a high frequency signal. The bias controller 50 controls the bias of the high frequency power amplifier 60 by controlling the bias 51. The high frequency power amplifier 60 amplifies the high frequency transmission burst signal 41. The antenna 70 performs radio transmission toward the opposite radio communication mobile station.

次に無線通信基地局の動作を説明する。   Next, the operation of the radio communication base station will be described.

まず、有線回線を通じてユーザデータ３２が無線通信基地局２０に伝送されてくる。ユーザデータ３２は、ＩＰパケットなどのパケットデータである。このユーザデータ３２は、伝送制御部３０のスケジューラ３１においてスケジューリングされてベースバンド／無線部４０に出力される。ベースバンド／無線部４０では、ベースバンド信号から無線送信用の高周波信号に変換される。変換された高周波信号は、高周波電力増幅器６０において充分に増幅された後、アンテナ７０を介して無線送信される。   First, user data 32 is transmitted to the wireless communication base station 20 through a wired line. The user data 32 is packet data such as an IP packet. The user data 32 is scheduled by the scheduler 31 of the transmission control unit 30 and output to the baseband / radio unit 40. In the baseband / radio unit 40, the baseband signal is converted into a radio frequency signal for radio transmission. The converted high frequency signal is sufficiently amplified by the high frequency power amplifier 60 and then wirelessly transmitted via the antenna 70.

このとき、スケジューラ３１からリソース割り当て情報３３がバイアス制御部５０に伝えられる。バイアス制御部５０は、リソース割り当て情報３３に基づいてバイアス５１を制御することによって、高周波電力増幅器６０のバイアスを制御する。具体的には、バイアスをＯＮ／ＯＦＦの２段階制御したり、あるいは、３段階以上の制御を行ったりする。   At this time, the resource allocation information 33 is transmitted from the scheduler 31 to the bias controller 50. The bias control unit 50 controls the bias 51 based on the resource allocation information 33, thereby controlling the bias of the high frequency power amplifier 60. Specifically, the bias is controlled in two steps of ON / OFF, or three or more steps are controlled.

図２は、本発明の実施の形態１に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。以下、時分割複信ＯＦＤＭＡ方式を例にとって説明する。無線伝送フレーム１は、送信区間２と受信区間３に分割される。さらに、周波数軸を複数に分割してできた周波数帯および時間軸を複数に分割してできた時間帯によって構成される２次元の帯域をスロット９と呼ぶ。このスロット９を割り当ての最小単位とする。通常、送信区間２の先頭はプリアンブル４と呼ばれる信号に割り当てられる。プリアンブル４は、トラフィックとは無関係な固定パターンから構成される。   FIG. 2 is a diagram illustrating resource allocation and bias control according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, a time division duplex OFDMA system will be described as an example. The radio transmission frame 1 is divided into a transmission section 2 and a reception section 3. Further, a two-dimensional band constituted by a frequency band formed by dividing the frequency axis into a plurality of times and a time band formed by dividing the time axis into a plurality of parts is called a slot 9. This slot 9 is set as the minimum unit of allocation. Usually, the head of transmission section 2 is assigned to a signal called preamble 4. The preamble 4 is composed of a fixed pattern unrelated to traffic.

続いて、ユーザ単位毎のバースト５，６，７，８をスロットに割り当てる。ＯＦＤＭＡ方式では、周波数方向と時間方向に任意に割り当て可能であるが、本発明では特に、同一の時間帯における周波数帯が数多く占有されるように優先的に割り当てる。   Subsequently, bursts 5, 6, 7, and 8 for each user unit are assigned to slots. In the OFDMA scheme, it can be arbitrarily assigned in the frequency direction and the time direction, but in the present invention, in particular, it is preferentially assigned so that many frequency bands in the same time zone are occupied.

こうすることによって、時間方向に広く割り当てた場合に比較して、優先的に割り当てを行ったスロットの時間帯の高周波電力増幅器６０は送信出力が大きくなり、高周波電力増幅器６０を比較的高い電力効率で運用することが可能となる。   By doing so, the high-frequency power amplifier 60 in the time slot of the slot to which the allocation is preferentially performed has a larger transmission output than in the case where the allocation is wide in the time direction, and the high-frequency power amplifier 60 is relatively high in power efficiency. It becomes possible to operate with.

なお、同一時間帯に優先的な割り当てを行った結果、いずれの周波数帯も占有しない時間帯が増すことになる。このような時間帯においては、高周波電力増幅器６０のバイアスをオフにする制御を行う。具体的には、いずれかの周波数帯に割り当てのある時間帯では高周波電力増幅器６０のバイアスをＯＮ状態１０とし、いずれの周波数帯にも割り当てのない空き時間帯においては高周波電力増幅器６０の電力をＯＦＦ状態１１にする。   As a result of performing the preferential assignment in the same time zone, the time zone in which no frequency band is occupied increases. In such a time zone, control to turn off the bias of the high-frequency power amplifier 60 is performed. Specifically, the bias of the high-frequency power amplifier 60 is set to the ON state 10 in the time zone assigned to any frequency band, and the power of the high-frequency power amplifier 60 is set to the idle time zone not assigned to any frequency band. Set to OFF state 11.

こうすることによって、空き時間帯において高周波電力増幅器６０のアイドル電流を抑制することができ、高い電力効率をさらに維持することが可能となる。   By doing so, the idle current of the high-frequency power amplifier 60 can be suppressed in the idle time period, and it is possible to further maintain high power efficiency.

参考例．
図３は、参考例に係るリソース割当およびバイアス制御を示した図である。無線フレーム１の送信区間２の各スロット９に、プリアンブル４やバースト５，６，７，８を割り当てている。単位スロット時間の送信出力は、その時間に割り当てられた周波数帯の数に比例して大きくなる。例えば、プリアンブル４が割り当てられた単位スロット時間の送信出力に比較して、バースト６やバースト８の単位スロット時間の送信出力は低くなる。 Reference example.
FIG. 3 is a diagram illustrating resource allocation and bias control according to the reference example. A preamble 4 and bursts 5, 6, 7, and 8 are assigned to each slot 9 in the transmission section 2 of the radio frame 1. The transmission output of the unit slot time increases in proportion to the number of frequency bands allocated for that time. For example, the transmission output of the unit slot time of burst 6 or burst 8 is lower than the transmission output of unit slot time to which preamble 4 is assigned.

一方で、高周波電力増幅器のバイアスは、送信区間２に含まれる全ての時間帯にわたってＯＮ１０状態とし、受信区間３をＯＦＦ状態としている。例えば、バースト７前後の空き時間帯において、高周波電力増幅器のアイドル電流を無駄に消費している。また、バースト６およびバースト８は、同一周波数帯が比較的少なくなるように割り当てられており、割り当て時間帯が長くなることによって、電力効率が比較的低くなっている。   On the other hand, the bias of the high-frequency power amplifier is in the ON10 state over all the time zones included in the transmission section 2, and the reception section 3 is in the OFF state. For example, the idle current of the high-frequency power amplifier is wasted in idle time periods before and after the burst 7. The burst 6 and the burst 8 are allocated so that the same frequency band is relatively small, and the power efficiency is relatively low due to the long allocation time band.

これに対して、前述の図２では、同一時間帯に優先的な割り当てを行っているため、いずれの周波数帯も占有しない時間帯が比較的多い。特に、バースト６やバースト８の時間帯が図３に比べ図２の方が少なくなっているため、バースト６等の時間帯において電力効率を高く維持することができる。   On the other hand, in FIG. 2 described above, since priority allocation is performed in the same time zone, there are relatively many time zones in which no frequency band is occupied. In particular, since the time zone of burst 6 and burst 8 is smaller in FIG. 2 than in FIG. 3, power efficiency can be maintained high in the time zone of burst 6 and the like.

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。実施の形態１に対して異なる特徴は、高周波電力増幅器６０のバイアスにＯＮ、ＯＦＦだけでなく中間的なバイアス１２，１３を設けた点である。実施の形態１と同様に同一時間帯に優先的に割り当てを行ったとしても、全ての周波数帯を占有することなく空き周波数帯が残ると、その時間帯における高周波電力増幅器６０の電力効率は低下を余儀なくされる。これに対して、本実施の形態２では、空き周波数帯の残る時間帯では、中間的なバイアスを取るように制御をする。つまり、時間帯ごとに占有された周波数帯の数に応じて高周波電力増幅器６０へのバイアスを制御する。中間的なバイアスとしては、例えば、２段階や３段階など不連続な制御であっても、連続的に変化させるような制御であってもよい。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating resource allocation and bias control according to Embodiment 2 of the present invention. A feature different from the first embodiment is that the bias of the high frequency power amplifier 60 is provided with intermediate biases 12 and 13 as well as ON and OFF. Even if preferential allocation is performed in the same time zone as in the first embodiment, if an empty frequency band remains without occupying all frequency bands, the power efficiency of the high-frequency power amplifier 60 in that time band decreases. Will be forced. On the other hand, in the second embodiment, control is performed so as to take an intermediate bias in a time zone in which a free frequency band remains. That is, the bias to the high frequency power amplifier 60 is controlled according to the number of frequency bands occupied for each time period. The intermediate bias may be, for example, discontinuous control such as two steps or three steps, or control that continuously changes.

こうすることによって、高周波電力増幅器６０を無駄なく駆動することができ、電力効率の低下を防ぐことができる。   By doing so, the high-frequency power amplifier 60 can be driven without waste, and a reduction in power efficiency can be prevented.

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。実施の形態１では、高周波電力増幅器６０を単位時間帯毎にＯＮ／ＯＦＦするケースが生じるため、具体的な無線通信システムに適用した場合のＯＮ／ＯＦＦ時間間隔が短くなり、高周波電力増幅器６０などアナログ系の構成品を中心に過剰な過渡応答特性などを要求することになることが想定される。そこで本実施の形態３では、複数の単位時間帯を纏めて時間帯グループを構成させる。送信区間２は、１以上の時間帯グループから構成されるものとする。同一の時間帯グループにおける周波数帯が数多く占有されるように優先的にバーストを割り当てる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating resource allocation and bias control according to Embodiment 3 of the present invention. In the first embodiment, there is a case where the high-frequency power amplifier 60 is turned on / off every unit time zone. Therefore, the ON / OFF time interval when applied to a specific wireless communication system is shortened, and the high-frequency power amplifier 60 and the like. It is assumed that excessive transient response characteristics will be required mainly for analog components. Therefore, in the third embodiment, a plurality of unit time zones are grouped to form a time zone group. The transmission section 2 is composed of one or more time zone groups. Bursts are preferentially assigned so that many frequency bands in the same time zone group are occupied.

ここで、いずれかの周波数帯が占有された時間帯グループにおいては、高周波電力増幅器６０へのバイアスがＯＮになるように、いずれの周波数帯も占有しない時間帯グループでは、高周波電力増幅器６０へのバイアスがＯＦＦになるように、制御する。   Here, in a time zone group in which any frequency band is occupied, a bias to the high frequency power amplifier 60 is turned ON, and in a time zone group in which any frequency band is not occupied, the high frequency power amplifier 60 is not connected. Control is performed so that the bias is OFF.

図５では、先頭の時間帯グループ１５を最優先、後端の時間帯グループ１７を次に優先してバーストを割り当てている。結果として、割り当てのない中央の時間帯グループ１６では高周波電力増幅器６０をＯＦＦしている。   In FIG. 5, bursts are allocated with the top time zone group 15 having the highest priority and the back time zone group 17 having the next priority. As a result, the high-frequency power amplifier 60 is turned off in the central time zone group 16 that is not assigned.

こうすることによって、高周波電力増幅器６０のＯＮ／ＯＦＦ周期を減じ、過渡応答特性の要求を緩和できるという効果がある。   By doing so, there is an effect that the ON / OFF cycle of the high-frequency power amplifier 60 can be reduced and the demand for transient response characteristics can be relaxed.

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。本実施の形態４は、実施の形態２と実施の形態３の特徴を組み合わせたものである。すなわち、時間帯グループ１５，１７，１６についてこの順に優先的にバーストを割り当てるとともに、時間帯グループごとに占有された周波数帯の数に応じて高周波電力増幅器６０へのバイアスを制御する。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating resource allocation and bias control according to Embodiment 4 of the present invention. The fourth embodiment is a combination of the features of the second and third embodiments. That is, bursts are preferentially assigned to the time zone groups 15, 17, and 16 in this order, and the bias to the high frequency power amplifier 60 is controlled according to the number of frequency bands occupied for each time zone group.

こうすることによって、高周波電力増幅器６０のＯＮ／ＯＦＦ周期を減じ、過渡応答特性の要求を緩和できるとともに、高周波電力増幅器６０を無駄なく駆動することができ、電力効率の低下を防ぐことができる。   By doing so, the ON / OFF cycle of the high-frequency power amplifier 60 can be reduced, the demand for transient response characteristics can be relaxed, the high-frequency power amplifier 60 can be driven without waste, and a reduction in power efficiency can be prevented.

また、後端の時間帯グループ１７に着目すると、同一周波数帯における時間帯が数多く占有されるように優先的にバースト８を割り当てる。   Focusing on the time zone group 17 at the rear end, the bursts 8 are preferentially assigned so that many time zones in the same frequency band are occupied.

こうすることによって、当該時間帯グループ内の送信出力を平均化でき、高周波電力増幅器６０を中間的なバイアス１３を用いて電力効率の低下を更に抑制することができる。   By doing so, it is possible to average the transmission outputs in the time zone group, and it is possible to further suppress the reduction in power efficiency of the high-frequency power amplifier 60 using the intermediate bias 13.

本発明に係る無線通信基地局の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication base station which concerns on this invention. 本発明の実施の形態１に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。It is the figure which illustrated resource allocation and bias control which concern on Embodiment 1 of this invention. 参考例に係るリソース割当およびバイアス制御を示した図である。It is the figure which showed the resource allocation and bias control which concern on a reference example. 本発明の実施の形態２に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。It is the figure which illustrated resource allocation and bias control which concern on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。It is the figure which illustrated resource allocation and bias control which concern on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４に係るリソース割当およびバイアス制御を例示した図である。It is the figure which illustrated resource allocation and bias control which concern on Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 無線伝送フレーム
２ 送信区間
３ 受信区間
４ プリアンブル
５〜８，４１ バースト
９ スロット
１０〜１３，５１ バイアス
１５〜１７ 時間帯グループ
２０ 無線通信基地局
３０ 伝送制御部
３１ スケジューラ
３２ ユーザデータ
３３ リソース割り当て情報
４０ ベースバンド／無線部
５０ バイアス制御部
６０ 高周波電力増幅器
７０ アンテナ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radio transmission frame 2 Transmission area 3 Reception area 4 Preamble 5-8, 41 Burst 9 Slot 10-13, 51 Bias 15-17 Time zone group 20 Wireless communication base station 30 Transmission control part 31 Scheduler 32 User data 33 Resource allocation information 40 Baseband / radio unit 50 Bias control unit 60 High frequency power amplifier 70 Antenna

Claims (6)

複数に分割された時間帯および複数に分割された周波数帯の信号を多重して通信する通信装置であって、
同一の時間帯における周波数帯が数多く占有されるように優先的に割り当てられた各時間帯および各周波数帯の信号を多重して送信することを特徴とする通信装置。 A communication device that multiplexes and communicates signals in a plurality of divided time zones and a plurality of divided frequency bands,
A communication apparatus characterized by multiplexing and transmitting signals in each time band and each frequency band preferentially allocated so that many frequency bands in the same time band are occupied. いずれの周波数帯も占有しない時間帯では、高周波電力増幅器のバイアスをオフにする制御を行うバイアス制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の通信装置。 The communication apparatus according to claim 1, further comprising a bias control unit that performs control to turn off the bias of the high-frequency power amplifier in a time period in which no frequency band is occupied. 時間帯ごとに占有された周波数帯の数に応じて、高周波電力増幅器のバイアスを制御するバイアス制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の通信装置。 2. The communication apparatus according to claim 1, further comprising a bias control unit that controls a bias of the high-frequency power amplifier according to the number of frequency bands occupied for each time period. 連続する複数の時間帯からなる同一の時間帯グループにおける周波数帯が数多く占有されるように優先的に割り当てられた各時間帯および各周波数帯の信号を多重して送信することを特徴とする請求項１記載の通信装置。 A method of multiplexing and transmitting signals of each time band and each frequency band preferentially allocated so that many frequency bands in the same time band group composed of a plurality of continuous time bands are occupied. Item 2. The communication device according to Item 1. いずれの周波数帯も占有しない時間帯グループでは、高周波電力増幅器のバイアスをオフにする制御を行うバイアス制御部を備えたことを特徴とする請求項４記載の通信装置。 5. The communication apparatus according to claim 4, further comprising a bias control unit that performs control to turn off the bias of the high-frequency power amplifier in a time zone group that does not occupy any frequency band. 時間帯グループごとに占有された周波数帯の数に応じて、高周波電力増幅器のバイアスを制御するバイアス制御部を備えたことを特徴とする請求項４記載の通信装置。 5. The communication apparatus according to claim 4, further comprising a bias control unit that controls the bias of the high-frequency power amplifier according to the number of frequency bands occupied for each time band group.
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