JP2009171373A - Radio communication network, radio base station device and communication method in radio communication network - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、無線通信技術に関し、特に、無線基地局装置の構成および無線通信ネットワークの構成、および無線通信方法に関する。 The present invention relates to a radio communication technique, and more particularly, to a configuration of a radio base station apparatus, a configuration of a radio communication network, and a radio communication method.
現在、無線通信システムは、W-CDMAやCDMA-2000等の第3世代携帯電話システムから、第3.9世代携帯電話システムといわれるLTE(Long Term Evolution)やUMB(Ultra Mobile Broadband)、WiMAX等、さらには第4世代携帯電話システムといった次世代システムへの移行が進んでいる。第3.9世代や第4世代の携帯電話システムにおいては数百Mbpsの通信速度を実現するための仕様検討がすすめられており、データレートの高速化進む一方である。このようなデータレートの高速化やマルチアンテナシステムの採用に伴い、次世代の携帯電話システムにおいては、現状のシステムより基地局装置の大型化、複雑化が避けられない。 Currently, wireless communication systems range from third-generation mobile phone systems such as W-CDMA and CDMA-2000 to LTE (Long Term Evolution), UMB (Ultra Mobile Broadband), WiMAX, etc. Is moving to next-generation systems such as fourth-generation mobile phone systems. In the 3.9th generation and 4th generation mobile phone systems, a specification study for realizing a communication speed of several hundred Mbps is being promoted, and the data rate is being increased. With the increase in data rate and the adoption of a multi-antenna system, in the next-generation mobile phone system, the base station apparatus is inevitable to be larger and more complicated than the current system.
一方で、通信トラフィックの都市部への集中が進み、通信事業者は、基地局装置の設置スペースが限られた中で、効率的な基地局配置を行わなければならないという課題を抱えている。
基地局装置の設計・構築をより柔軟に行うことができる技術のひとつに、CPRI(Common Public Radio Interface)がある。CPRIは、基地局装置内のディジタルベースバンド信号処理機能を有するベースバンドユニット(BBユニット)と、高周波無線信号処理機能を担う無線信号処理ユニット(RFユニット)を分離し、BBユニットとRFユニット間を光ファイバ等で接続し、その間の結ぶインタフェースの技術である。基地局装置をBBユニットとRFユニットに分離し、ユニット間を光ファイバ等でケーブル接続することにより、基地局装置の設置条件を緩和し、より柔軟な基地局配置を可能にすることができる。
On the other hand, communication traffic is increasingly concentrated in urban areas, and communication carriers have a problem of having to efficiently arrange base stations in a limited space for installing base station devices.
One of the technologies that allow more flexible design and construction of base station devices is CPRI (Common Public Radio Interface). CPRI separates the baseband unit (BB unit) that has the digital baseband signal processing function in the base station device from the radio signal processing unit (RF unit) that is responsible for the high-frequency radio signal processing function. Is an interface technology that connects the optical fiber and the like with optical fibers. By separating the base station device into a BB unit and an RF unit, and connecting the cables with optical fiber or the like between the units, the installation conditions of the base station device can be relaxed and a more flexible base station arrangement can be realized.
上記CPRIは、W-CDMAやUMTS等をターゲットとした、ディジタルベースバンド信号を光ファイバやメタリックケーブルにより伝送するためのインタフェース規格である。W-CDMAやUMTSといった無線規格は、3.84MHzのチップレートを使用しており、そのためCPRIのフレーム構造も3.84MHzのベーシックフレームを基本とした階層構造をとっている。一つのベーシックフレームは、16ワードに分割されており、先頭の1ワードには制御データ、残りの15ワードにディジタルサンプルデータが格納される。また、CPRI規格には、614.4Mbps〜3.072Gbpsまでのラインビットレートが定義されており、各ラインビットレートに応じて、ベーシックフレーム内の各ワードの大きさが1〜5バイトとなる。このベーシックフレームを基本フレームとして、256個のベーシックフレームで1個のハイパーフレーム、150個のハイパーフレームでノードBフレームという階層構造をとっている。 The CPRI is an interface standard for transmitting digital baseband signals using optical fibers or metallic cables targeting W-CDMA, UMTS, and the like. Wireless standards such as W-CDMA and UMTS use a chip rate of 3.84 MHz, so the CPRI frame structure is based on a 3.84 MHz basic frame. One basic frame is divided into 16 words. Control data is stored in the first word, and digital sample data is stored in the remaining 15 words. The CPRI standard defines line bit rates from 614.4 Mbps to 3.072 Gbps, and the size of each word in the basic frame is 1 to 5 bytes according to each line bit rate. Using this basic frame as a basic frame, 256 basic frames have one hyperframe, and 150 hyperframes have a node B frame.
上述のように、CPRIインタフェースはもともとW-CDMAやUMTS等をターゲットとした規格であり、3.84MHzのベーシックフレームを基本としている。従って、W-CDMAやUMTSのシステムは、ベーシックフレームの周期と、チップデータの周期が1:1で対応するため、CPRIインタフェースとの親和性が高いといえる。しかし、CDMA-2000やWiMAX等のシステムは、ベーシックフレームの周期が異なるため、CPRIのチップデータ周期とCDMA-2000やWiMAXのベーシックフレームの周期の比が分数比となってしまう。そのためチップデータとベーシックフレームとの同期が取れず、CDMA-2000やWiMAXはCPRIインタフェースとの親和性が低く、CPRIインタフェースを用いて伝送するにはレートマッチングのためのなんらかの処理が必要であった。 As described above, the CPRI interface is a standard originally targeted for W-CDMA, UMTS, etc., and is based on a 3.84 MHz basic frame. Therefore, W-CDMA and UMTS systems have a high compatibility with the CPRI interface because the basic frame period and chip data period correspond 1: 1. However, since systems such as CDMA-2000 and WiMAX have different basic frame periods, the ratio between the CPRI chip data period and the CDMA-2000 or WiMAX basic frame period becomes a fractional ratio. As a result, the chip data and the basic frame cannot be synchronized, and CDMA-2000 and WiMAX have low compatibility with the CPRI interface, and some processing for rate matching is required to transmit using the CPRI interface.
W-CDMAやUMTS以外の無線システムのディジタルベースバンド信号をCPRIインタフェースを用いて伝送するための技術としては、例えば特許文献1および非特許文献1に示すものがある。
特許文献1は、CDMA-2000規格におけるディジタルベースバンド信号を、CPRIインタフェースを用いて伝送できるようにする技術である。CDMA-2000規格におけるチップレートは1.2288MHzでありCPRIインタフェースにおけるベーシックフレームの伝送レートである3.84MHzとCDMA-2000規格におけるチップレートの比は25/8となる。このレートの違いを吸収するために、特許文献1では、1個のCDMAチップデータを3個のベーシックフレームで送信し、8個のCDMAチップデータ(8×3=24ベーシックフレーム)に1個のヌル(Null)ベーシックフレームを挿入する。これにより、CDMAチップレートとCPRIインタフェースの伝送レートとのレートマッチングを行っている。
また、非特許文献1(CPRI Specification V3.0 p32-p37)は、CPRIインタフェースをWiMAXへの適用する技術に関するものである。非特許文献1には、WiMAXのディジタルサンプルデータをCPRIインタフェースの伝送レートへマッピングする方法としていくつかの方法が記載されている。その何れの方法も、スタフィングビット(stuffing bits)と呼ばれる余剰なデータをCPRIフレーム内に挿入することによりレートマッチングを行っている。
Examples of techniques for transmitting digital baseband signals of wireless systems other than W-CDMA and UMTS using the CPRI interface include those shown in
Non-Patent Document 1 (CPRI Specification V3.0 p32-p37) relates to a technique for applying a CPRI interface to WiMAX. Non-Patent
上記の特許文献1および非特許文献1のような処理により、ディジタルベースバンド信号のサンプリングレートと、CPRIインタフェースの伝送レートとのレートマッチングを行うためには、無線基地局装置は、送信側でのヌルデータの挿入処理および受信側でのヌルデータの削除処理が必要となる。これにより、無線基地局装置の回路規模が増大してしまう。
In order to perform rate matching between the sampling rate of the digital baseband signal and the transmission rate of the CPRI interface by the processes as described in
また、RFユニットで受信するサンプルデータは、無線システム毎に異なったサンプリングレートであるので、RFユニットはシステム毎に異なる仕様のものを用意する必要がある。もし、RFユニットを複数の無線通信システムに適用できるものとしようとするならば、RFユニットに複数の無線システムへの対応するための構成を設ける必要があり、RFユニットの回路規模が増大してしまう。 Since the sample data received by the RF unit has a different sampling rate for each wireless system, it is necessary to prepare RF units having different specifications for each system. If the RF unit can be applied to a plurality of wireless communication systems, it is necessary to provide the RF unit with a configuration for supporting a plurality of wireless systems, which increases the circuit scale of the RF unit. End up.
本願発明の目的は、RFユニットにおける処理量を削減し、RFユニットの装置規模の小型化を図ることである。
また、本願発明の目的は、BBユニットとRFユニットとに分割された無線基地局装置において、無線システムによらずRFユニットを共通化することにある。
本願発明の他の目的は、BBユニットとRFユニット間インタフェースの伝送帯域を効率的に利用し、信号品質を改善することである。
An object of the present invention is to reduce the amount of processing in the RF unit and to reduce the device scale of the RF unit.
An object of the present invention is to share the RF unit regardless of the radio system in the radio base station apparatus divided into the BB unit and the RF unit.
Another object of the present invention is to improve the signal quality by efficiently using the transmission band of the interface between the BB unit and the RF unit.
本願発明は、上記課題を解決するためになされたもので、第1の無線通信方式により無線通信を行う第1の無線通信システムと、第1の無線通信方式とは異なる無線通信方式により無線通信を行う少なくともひとつの第2の無線通信システムが含まれ、IPネットワークとから受信したIPパケットを第1、第2の無線通信システムの無線端末に送信するとともに、無線端末から受信したデータをIPネットワークに送信する無線通信ネットワークであって、第1、第2の無線通信システムの無線基地局装置は、IPパケットを受信し、ディジタルベースバンド信号の変復調を行うベースバンド部と、高周波無線信号の送受信およびディジタルベースバンド信号への変換を行う高周波無線部とが伝送路により接続される構成とし、ベースバンド部において、第1、第2の無線通信システムの無線通信方式に固有のサンプリング周波数のディジタルベースバンド信号を、無線通信システムによらない共通のサンプリング周波数の共通ベースバンド信号に変換し、第1、第2の無線通信システムともに、高周波無線部と前記ベースバンド部間の信号の送受信を、前記共通ベースバンド信号により行うようにしたものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a first wireless communication system that performs wireless communication by a first wireless communication method, and wireless communication by a wireless communication method that is different from the first wireless communication method. Includes at least one second wireless communication system that transmits IP packets received from the IP network to the wireless terminals of the first and second wireless communication systems, and transmits data received from the wireless terminals to the IP network. A wireless base station apparatus of the first and second wireless communication systems receives a IP packet and performs modulation / demodulation of a digital baseband signal, and transmission / reception of a high-frequency wireless signal And a high-frequency radio unit that converts to a digital baseband signal are connected by a transmission line. The digital baseband signal having a sampling frequency specific to the wireless communication system of the first and second wireless communication systems is converted into a common baseband signal having a common sampling frequency that does not depend on the wireless communication system. In both wireless communication systems, transmission / reception of signals between the high-frequency wireless unit and the baseband unit is performed using the common baseband signal.
本願発明によれば、余剰なサンプルデータの挿入および削除処理やRFユニットでのフィルタリング処理が不要になり、RFユニットの装置規模の小型化を図ることができる。
また、本願発明によれば、BBユニットの出力部におけるディジタルサンプルデータのサンプリングレートを、無線システムに依存しない共通のサンプリングレートとすることが可能となり、無線システムによらずRFユニットを共通化することができる。
また、本願発明によれば、BBユニットとRFユニット間のインタフェースの伝送帯域に合わせてオーバサンプル処理を行うのて、伝送効率の向上を図りつつ、SN比の向上が図れる。
According to the present invention, it is not necessary to insert and delete surplus sample data and to perform filtering processing in the RF unit, and the apparatus scale of the RF unit can be reduced.
Further, according to the present invention, the sampling rate of the digital sample data at the output section of the BB unit can be made a common sampling rate independent of the wireless system, and the RF unit can be made common regardless of the wireless system. Can do.
Further, according to the present invention, the oversampling process is performed in accordance with the transmission band of the interface between the BB unit and the RF unit, so that the SN ratio can be improved while improving the transmission efficiency.
以下、本願発明を実施例を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described using examples.
図1は、本願発明の一実施例におけるネットワーク構成図である。
図1に示すように、本願発明の一実施例においては、ネットワーク全体は、IPネットワーク100、BBユニット200、300、共通RFユニット400、401、402、403、ユーザ端末500、501、とにより構成される。本願発明においては、無線基地局は基地局装置内のディジタルベースバンド信号処理機能を有するベースバンドユニット(BBユニット)と、高周波無線信号処理機能を担う無線信号処理ユニット(RFユニット)に分離されて構成される。BBユニットとRFユニット間はCPRIインタフェースが使用され、光ファイバによりケーブル接続される。BBユニットとRFユニットの間は、数kmから数十km離れて設置してもよい。ここで示した無線基地局は、セルラー通信に代表される移動体無線通信システムを例とした場合について示している。
FIG. 1 is a network configuration diagram in an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in one embodiment of the present invention, the entire network is composed of an IP network 100,
図1に示したネットワークは、2つの異なる無線システムから構成される場合を例として示している。図1では、2つの異なる無線通信システムとして、UMBシステムと、LTEシステムを例としてあげているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、また無線通信システムの種類も2つに限られるものではない。また、図1には、UMB、LTEそれぞれのシステムにおいて、ひとつのBBユニットに2つづつ共通RFユニットが接続されている場合を例として示しているが、BBユニットに接続されるRFユニットの数は、これに限定されるものではない。 The network shown in FIG. 1 shows an example in which the network is composed of two different wireless systems. In FIG. 1, a UMB system and an LTE system are exemplified as two different wireless communication systems, but the present invention is not limited to this, and the types of wireless communication systems are also limited to two. It is not a thing. In addition, FIG. 1 shows an example in which two common RF units are connected to one BB unit in each of the UMB and LTE systems. However, the number of RF units connected to the BB unit is shown. However, the present invention is not limited to this.
まず、UMBシステムを例に、下りリンクにおける信号の流れについて説明する。
IPネットワーク100からユーザ端末500宛にIPパケットが送信される。このIPパケットは該当するユーザ端末が存在する無線基地局へ送信され、その無線基地局のBBユニット200にて受信される。このIPパケットは、BBユニットにてUMBシステムに適合したディジタルベースバンド信号への変調処理が行われ、UMBシステムにおけるサンプリングレートのディジタルベースバンド信号が生成される。ここで生成されたディジタルベースバンド信号はさらに無線通信システムによらない共通のサンプリングレートへの変換処理が行われる。そして、無線通信システムによらない共通のサンプリングレートでCPRIのフレーミングが行われ、CPRIインタフェースによりRFユニット400へ送信される。
First, the flow of signals in the downlink will be described using the UMB system as an example.
An IP packet is transmitted from the IP network 100 to the
RFユニットは、無線通信システムによらない共通のサンプリングレートで送信されてきたディジタルベースバンド信号を受信する。RFユニットにおいては、受信したディジタルベースバンド信号は、D-A変換処理、高周波信号へのアップコンバート処理、増幅処理等が行われ、アンテナを通して該当のユーザ端末へ送信される。 The RF unit receives a digital baseband signal transmitted at a common sampling rate that does not depend on the wireless communication system. In the RF unit, the received digital baseband signal is subjected to DA conversion processing, up-conversion processing to a high-frequency signal, amplification processing, and the like, and transmitted to the corresponding user terminal through the antenna.
次に、上りリンクにおける信号の流れについて説明する。
ユーザ端末500から送信される上りデータは、アンテナを介してRFユニット400へ高周波無線信号として入力される。RFユニット内では、下りリンクとは逆に高周波信号から無線通信システムによらない共通のサンプリングレートのベースバンド信号へのダウンコンバート処理、A-D変換処理が行われ、無線通信システムによらない共通のサンプリングレートのディジタルベースバンド信号が生成される。RFユニットにて生成された無線通信システムによらない共通のサンプリングレートのディジタルベースバンド信号は、CPRIインタフェースによりBBユニット200へ送信され、BBユニットにて無線通信システムによらない共通のサンプリングレートからUMBシステムのベースバンド信号へのレート変換処理、ディジタルベースバンド復調処理が行われ、IPパケットに乗せられてIPネットワークへと送信される。
上記のネットワーク上でのデータの流れは、LTEシステムおよびUMBシステムによらず、どの無線通信システムにおいても共通である。
Next, the signal flow in the uplink will be described.
Uplink data transmitted from the
The flow of data on the network is common to all wireless communication systems regardless of the LTE system and the UMB system.
本願発明においては、各無線システムにおけるBBユニット200、300、は無線システム毎に異なる専用のBBユニットであるが、RFユニット400、401、402、403、は無線システムに依存しない共通のものである。
In the present invention, the
次に、無線基地局の構成について説明する。
図2に、本願発明の一実施例における無線基地局の構成を示す。
本願発明の一実施例における無線基地局は、BBユニット201と、無線通信システムによらない共通RFユニット400により構成される。BBユニットとRFユニット間のインタフェースはCPRIインタフェースが用いられ、光ファイバ等によりケーブル接続されている。図2は説明を解りやすくするためにBBユニットとRFユニットはひとつづつしか図示していないが、図1においても説明したように、BBユニットには、複数のRFユニットが接続されうる。
Next, the configuration of the radio base station will be described.
FIG. 2 shows the configuration of a radio base station in one embodiment of the present invention.
The radio base station according to an embodiment of the present invention includes a BB unit 201 and a
無線通信システムによらない共通のRFユニット400は、例えば、建物の屋上等に設置される小型の装置である。共通RFユニットは、O/E、E/O変換部410、D/A変換部420、A/D変換部430、高出力増幅部440、低雑音増幅部450により構成される。O/E、E/O変換部410は、BBユニット201との光インタフェースを終端し、光信号から電気信号への変換および電気信号から光信号への変換を行う。また、CPRIインタフェースのフレーミング処理およびデフレーミング処理もここで行う。D/A変換部420はディジタルベースバンド信号からアナログベースバンド信号への変換および、無線周波数へのアップコンバート処理を行う。高出力増幅部440はD/A変換部からの高周波無線信号を増幅し、アンテナへ送出する。低雑音増幅部450はアンテナにて受信した上り高周波無線信号を増幅しA/D変換部へ送る。A/D変換部430では、受信した高周波無線信号からアナログベースバンド信号へのダウンコンバートおよびアナログベースバンド信号からディジタルベースバンド信号への変換を行う。
The
本願発明においては、BBユニットは無線通信システム毎に処理内容が異なる。まず、UMBシステムの場合を例にとって説明する。
BBユニット201は外部回線インタフェース部211と、ベースバンド変復調部221と、レート変換部231と、O/E、E/O変換部241により構成され、IPネットワークとのIPパケットの送受信、ディジタルベースバンド変復調処理、RFユニットとのディジタルサンプルデータの送受信を行う。
In the present invention, the processing content of the BB unit differs for each wireless communication system. First, the case of the UMB system will be described as an example.
The BB unit 201 includes an external
まず、外部回線インタフェース部211は、下りリンクにおけるIPネットワークからの受信IPパケットの終端、および上りリンクにおけるIPネットワークへのIPパケットの送信を行う機能を有する。
First, the external
ベースバンド変復調部221では、通信路符号化および復号化、QPSK等のデジタ変復調、OFDM変復調等の無線通信における一般的なベースバンド変復調処理が行われ、I/Qマッピングされたディジタルベースバンド信号の入出力を行う。
The baseband modulation /
ここで入出力されるディジタルベースバンド信号は、無線システムにより異なるサンプリングレートのディジタルベースバンド信号である。
UMBシステムの場合、サブキャリア間隔は9.6kHzであり、サービス帯域幅10MHzではFFTポイント数は1024ポイント(うち有効サブキャリア数は960ポイント)であるため、サンプリングレートは9.8304Mspsとなる(1000)。また、サービス帯域幅5MHzではFFTポイント数は512ポイント(うち有効サブキャリア数は480ポイント)となり、サンプリングレートは4.9152Mspsとなる。
一方、LTEシステムの場合には、サブキャリア間隔は15kHzであり、サービス帯域幅10MHzではFFTポイント数は1024ポイント(うち有効サブキャリア数は601ポイント)であるため、サンプリングレートは15.36Mspsとなる(1001)。また、サービス帯域幅5MHzでは、FFTポイント数は512ポイント(うち有効サブキャリア数は301ポイント)となり、サンプリングレートは7.86Mspsとなる。
このように、UMBシステムの場合には、1.2288MHzのベースクロック周波数の整数倍のサンプリングレートとなり、LTEシステムの場合には、3.84MHzのベースクロック周波数の整数倍のサンプリングレートとなる。
The digital baseband signals input / output here are digital baseband signals having different sampling rates depending on the radio system.
In the case of the UMB system, since the subcarrier interval is 9.6 kHz and the service bandwidth is 10 MHz, the number of FFT points is 1024 (of which the number of effective subcarriers is 960 points), so the sampling rate is 9.8304 Msps (1000). In addition, when the service bandwidth is 5 MHz, the number of FFT points is 512 points (of which the number of effective subcarriers is 480 points), and the sampling rate is 4.9152 Msps.
On the other hand, in the LTE system, the subcarrier interval is 15 kHz, and the number of FFT points is 1024 points (of which the number of effective subcarriers is 601 points) at the service bandwidth of 10 MHz, so the sampling rate is 15.36 Msps ( 1001). In the service bandwidth of 5 MHz, the number of FFT points is 512 points (including 301 effective subcarriers), and the sampling rate is 7.86 Msps.
Thus, in the case of the UMB system, the sampling rate is an integer multiple of the base clock frequency of 1.2288 MHz, and in the case of the LTE system, the sampling rate is an integer multiple of the base clock frequency of 3.84 MHz.
そこで本願発明では、ベースバンド変復調部221の出力段に、レート変換部231を挿入し、サンプリングレート変換処理を行う。このサンプリングレート変換処理では、BBユニットから出力されるディジタルベースバンド信号のサンプリングレートが、無線システムに依存せず共通のサンプリングレートであり、かつCPRIインタフェースとの親和性の高いサンプリングレートとなるようにレート変換を行う(1002)。つまり、無線通信システムによる違いをBBユニットで吸収し、以降の処理がシステムに依存せず共通化できるようにしている。BBユニットにおいては、上りリンクについても、CPRIインタフェースから伝送されて来る無線通信システムによらない共通のサンプリングレートのディジタルベースバンド信号から各無線システムに対応したサンプリングレートへの変換を行う。
Therefore, in the present invention, the rate conversion unit 231 is inserted in the output stage of the baseband modulation /
O/E、E/O変換部241は、レート変換部231から送られるディジタルベースバンド信号をCPRIインタフェースへのフレーミング処理を行い、電気信号から光信号へ変換し、光ファイバでRFユニットへ伝送する。
また、上りリンクについては、RFユニットからの光ファイバで伝送されてくるディジタルベースバンド信号を終端し、光信号から電気信号への変換、およびCPRIインタフェースのデフレーミング処理を行い、レート変換部231へディジタルベースバンド信号を転送する。
The O / E and E /
Also, for the uplink, the digital baseband signal transmitted through the optical fiber from the RF unit is terminated, the optical signal is converted into an electrical signal, and the CPRI interface deframing processing is performed, and then to the rate conversion unit 231. Transfer digital baseband signals.
つぎに、本願発明の処理フローを説明する。
図3および図4は、本願発明の一実施例における処理フローを説明する図である。
ここで、図3はUMBシステムにおける無線基地局を示し、図4はLTEシステムにおける無線基地局を示している。本願発明においては、図3、図4のBBユニット200、300は無線システム毎に異なる専用のものである。一方、RFユニット400は、無線システムに依存せず、図3に示したUMBシステムの無線基地局と、図4に示したLTEシステムの無線基地局で共通のものとなる。図3および図4において、それぞれBBユニットとRFユニット間はCPRIインタフェースを用いた光ファイバによりケーブル接続されている。
Next, the processing flow of the present invention will be described.
3 and 4 are diagrams for explaining the processing flow in one embodiment of the present invention.
Here, FIG. 3 shows a radio base station in the UMB system, and FIG. 4 shows a radio base station in the LTE system. In the present invention, the
以下の実施例では、サービス帯域幅を10MHzとした場合を例にとって説明する。サービス帯域幅を10MHzとした場合、UMBシステムにおけるディジタルベースバンド信号のサンプリングレートは9.8304Mspsであり、LTEシステムにおけるディジタルベースバンド信号のサンプリングレートは15.36Mspsである。 In the following embodiment, a case where the service bandwidth is 10 MHz will be described as an example. When the service bandwidth is 10 MHz, the sampling rate of the digital baseband signal in the UMB system is 9.8304 Msps, and the sampling rate of the digital baseband signal in the LTE system is 15.36 Msps.
まず、図3のUMBシステムにおける無線基地局について説明する。
まず、下りリンクの処理について説明する。
下りリンクでは、ベースバンド変復調部220から9.8304Mspsのディジタルベースバンド信号が入力される。このディジタルベースバンド信号をBBユニット内のレート変換部230にて25/16倍にサンプリングレートの変換を行う。これにより、サンプリングレートが15.36Mspsとなり、CPRIインタフェースとの親和性の高い、3.84MHzの整数倍ディジタルベースバンド信号が生成される。またここで、レート変換と同時にディジタルベースバンド信号のフィルタリングを行うことができる。レート変換と同時にディジタルベースバンド信号のフィルタリングを行うことにより、従来RFユニットで行っていたフィルタリング処理を削除できる。従って、本実施例の構成とすることにより、従来よりRFユニットの装置規模を小型化することが可能となる。さらに本実施例においては、レート変換部230では、25/16倍にサンプリングレートを上げる処理を行うので、ナイキスト周波数が広がり、ディジタルベースバンド信号のS/N比が改善されるという効果もある。
上りリンクでは、CPRIインタフェースで伝送されるサンプリングレートは下りと同様に15.36Mspsであるとする。このディジタルベースバンド信号を下りリンクとは逆に16/25倍のサンプリングレート変換を行うことにより、9.8304Mspsのディジタルベースバンド信号を生成し、これをベースバンド変復調部220へ入力する。
First, a radio base station in the UMB system of FIG. 3 will be described.
First, downlink processing will be described.
In the downlink, a digital baseband signal of 9.8304 Msps is input from the
In the uplink, it is assumed that the sampling rate transmitted through the CPRI interface is 15.36 Msps as in the downlink. A digital baseband signal of 9.8304 Msps is generated by performing 16/25 times sampling rate conversion on the digital baseband signal as opposed to the downlink, and this is input to the
次に、図4を用いてLTEシステムにおける無線基地局について説明する。
LTEシステムはW-CDMAやUMTS等と同様に3.84MHzをベースとしたシステムである。そのため、もともとCPRIインタフェースとの親和性は高く、10MHz帯域幅でのディジタルベースバンド信号のサンプリングレートは15.36Mspsである。
従って、下りリンクでは、ベースバンド変復調部320から入力されるディジタルベースバンド信号、レート変換部330にて1/1倍のサンプリングレート変換を行い、そのままCPRIインタフェースで伝送する。
上りリンクについても同様にCPRIインタフェースで伝送される15.36Mspsのディジタルベースバンド信号を、レート変換部330にて1/1倍のサンプリングレート変換を行い、ベースバンド変復調部320へ入力する。
Next, a radio base station in the LTE system will be described with reference to FIG.
The LTE system is a system based on 3.84 MHz like W-CDMA and UMTS. Therefore, it has a high affinity with the CPRI interface originally, and the sampling rate of digital baseband signal in the 10MHz bandwidth is 15.36Msps.
Accordingly, in the downlink, the digital baseband signal input from the baseband modulation /
Similarly for the uplink, a 15.36 Msps digital baseband signal transmitted through the CPRI interface is subjected to a sampling rate conversion of 1/1 times by the
次に、レート変換部230、330の詳細な内容について図5および図6を用いて説明する。
本実施例におけるレート変換処理の具体例として、図5にディジタルローパスフィルタ型の場合と図6にDFT(Discrete Fourier Transform)型の場合の例を示して以下説明する。ここでは例として、図3で示したUMBシステム用のBBユニットに用いるレート変換部を示している。
Next, detailed contents of the
As a specific example of the rate conversion processing in this embodiment, FIG. 5 shows an example of a digital low-pass filter type and FIG. 6 shows an example of a DFT (Discrete Fourier Transform) type, which will be described below. Here, as an example, a rate conversion unit used for the BB unit for the UMB system shown in FIG. 3 is shown.
まず、ディジタルローパスフィルタ型のレート変換処理について説明する。
図5は、本願発明の一実施例におけるディジタルローパスフィルタ型のレート変換部の一例である。
ディジタルローパスフィルタとしてFIRフィルタを用いている。レート変換部600の構成は、オーバサンプリング部610、660、FIRフィルタ部630、640、ダウンサンプリング部620、650により構成される。
まず下りリンクでは、レート変換部600へ入力されるディジタルベースバンド信号のサンプリングレートは9.8304Mspsである。オーバサンプリング処理部610では、このサンプルデータを25倍の補完処理を行いオーバサンプリングする。オーバサンプリング処理された信号は折り返し雑音成分を含んでいるため、2000タップのFIRフィルタ630にてローパスフィルタ処理を行い、この折り返し雑音成分の除去を行う。最後に、この信号をダウンサンプリング部650にて1/16倍で間引き処理を行いダウンサンプリングすることにより15.36Mspsの信号を生成する。
次に上りリンクでは、下りリンクとは逆の処理を行う。まず、CPRIインタフェースから入力される15.36Mspsのディジタルベースバンド信号を、オーバサンプリング処理部660にて16倍の補完処理を行いオーバサンプリングする。ここでのオーバサンプリングされた信号も下りリンクでのオーバサンプリング後の信号と同様に折り返し雑音成分を含んでいるため、2000タップのFIRフィルタにてローパスフィルタ処理を行い、折り返し雑音成分の除去を行う。そして最後に、この信号をダウンサンプリング部620にて1/25倍の間引き処理を行いダウンサンプリングすることにより9.8304Mspsの信号を生成する。
First, the digital low-pass filter type rate conversion process will be described.
FIG. 5 is an example of a digital low-pass filter type rate converter in an embodiment of the present invention.
An FIR filter is used as a digital low-pass filter. The configuration of the rate conversion unit 600 includes
First, in the downlink, the sampling rate of the digital baseband signal input to the rate converter 600 is 9.8304 Msps. The oversampling processing unit 610 performs oversampling on the sample data by performing a 25-fold complement process. Since the signal subjected to oversampling processing includes aliasing noise components, low-pass filtering is performed by a 2000-
Next, in the uplink, processing opposite to that in the downlink is performed. First, a 15.36 Msps digital baseband signal input from the CPRI interface is subjected to oversampling by performing a 16-fold complementation process in the
次に、DFT型のレート変換処理について説明する。
図6は本願発明の一実施例におけるDFT型のレート変換部の一例である。
DFT型レート変換部の構成は、Cyclic Prefix削除部(以下、CP削除部)710、780、DFT処理部730、760、IDFT処理部740、750、Cyclic Prefix挿入部(以下、CP挿入部)720、770により構成される。
まず下りリンクについて説明する。レート変換部700へ入力される信号は、サンプリングレート9.8304MspsのCyclic Prefixを含む時間領域信号のOFDMシンボルである。Cyclic Prefixとは、マルチパスの影響を低減させるために、本来のOFDMシンボルの後半の一部分をコピーし、OFDMシンボルの前半へ接続したものである。CP削除部710では、レート変換部700へ入力されるOFDMシンボルからCyclic Prefix部分を削除し、1024点の本来のOFDMシンボルを取り出す。DFT処理部730では、CP削除部からの1024点のOFDMシンボルに対し、DFT変換を行い周波数領域の信号へ変換する。DFT処理された1024点の周波数領域信号に対して、元の信号帯域外の高周波領域に0を挿入することで1600点の信号とし、IDFT処理部750にて1600点のIDFT変換を行うことで、再度時間領域信号へ変換する。ここでの時間領域信号のサンプリングレートは、9.8304Mspsの信号に対して1600/1024倍された信号となるため、15.36Mspsとなる。さらにCP挿入部770にて、OFDMシンボルの後半の一部分をCyclic Prefixとして前半部分にコピーし、15.36MspsのOFDMシンボルを生成する。
次に上りリンクでは、CPRIインタフェースから入力されるCyclic Prefixを含む、サンプリングレート15.36MspsのOFDMシンボルに対して、まずCP削除部780にてCyclic Prefixを削除し、1600点のOFDMシンボルを取り出す。DFT処理部760では、この1600点のOFDMシンボルに対して、DFT変換を行い周波数領域の信号へ変換する。次にこの1600点の周波数領域信号から、低周波領域の1024点のみを取り出し、IDFT処理部740にて1024点のIDFT変換を行い、再度時間領域の信号に変換する。ここでの時間領域信号のサンプリングレートは、15.36Mspsの信号に対して、1024/1600倍された信号となるため、9.8304Mspsとなる。さらにCP挿入部720にてOFDMシンボルの後半一部をCyclic Prefixとして前半部分にコピーし、9.8304MspsのOFDMシンボルを生成する。
Next, DFT type rate conversion processing will be described.
FIG. 6 is an example of a DFT type rate converter in an embodiment of the present invention.
The configuration of the DFT rate conversion unit includes a cyclic prefix deletion unit (hereinafter referred to as CP deletion unit) 710 and 780, a
First, the downlink will be described. The signal input to
Next, in the uplink, the
以上のように、本実施例による無線基地局の構成をとることにより、異なる無線システムにおいても、CPRIインタフェースのような共通のインタフェースを使用でき、RFユニットを共通化することが可能となる。さらに、BBユニットでのレート変換部において、ベースバンド信号のフィルタリング処理も同時に行うことが可能となり、RFユニットでの処理を簡略化することでの装置の小型化を図ることも出来る。またさらに、BBユニットにおけるオーバサンプリング処理によるナイキスト周波数の拡大により、ベースバンド信号のSN比が改善されるという効果も得られる。さらには、スタッフィングビットやヌルデータのような余剰なデータの挿入は不要なため、BBユニットとRFユニット間の伝送帯域を効率的に利用することができる。 As described above, by adopting the configuration of the radio base station according to the present embodiment, it is possible to use a common interface such as the CPRI interface even in different radio systems, and to share the RF unit. Furthermore, the rate conversion unit in the BB unit can simultaneously perform the filtering process of the baseband signal, and the apparatus can be reduced in size by simplifying the process in the RF unit. Furthermore, the SN ratio of the baseband signal can be improved by expanding the Nyquist frequency by oversampling processing in the BB unit. Furthermore, since unnecessary data such as stuffing bits and null data need not be inserted, the transmission band between the BB unit and the RF unit can be used efficiently.
100:IPネットワーク
200、201、300:BBユニット
210、211、310:外部回線インタフェース部
220、221、320:ベースバンド変復調部
230、231、331:レート変換部
240、241、340:BBユニット内E/O、O/E変換部
400、401、402、403:RFユニット
410:RFユニット内E/O、O/E変換部
420:D/A変換部
430:A/D変換部
440:高出力増幅部
450:低雑音増幅部
500、501:ユーザ端末
600:ディジタルローパスフィルタ型レート変換部
610、660:オーバサンプリング部
620、650:ダウンサンプリング部
630、640:FIRフィルタ部
700:DFT型レート変換部
710、780:CP削除部
720、770:CP挿入部
730、760:DFT処理部
740、750:IDFT処理部
1000:UMBシステムのディジタルベースバンド信号
1001:LTEシステムのディジタルベースバンド信号
1002:レート変換後のディジタルベースバンド信号
100:
Claims (9)
前記ベースバンド部は、サンプリングレート変換部を有し、該サンプリングレート変換部においてディジタルベースバンド信号を、無線通信システムによらない共通のサンプリング周波数の共通ベースバンド信号に変換し、
前記高周波無線部と前記ベースバンド部間の信号の送受信を、前記共通ベースバンド信号により行うことを特徴とする無線基地局。 A wireless base station that transmits an IP packet received from an IP network to a wireless terminal and transmits data received from the wireless terminal to the IP network. The wireless base station receives the IP packet and modulates and demodulates a digital baseband signal. In a radio base station composed of a baseband unit and a high-frequency radio unit that performs transmission / reception of a high-frequency radio signal and conversion into a digital baseband signal, and the baseband unit and the high-frequency radio unit are connected by a transmission path,
The baseband unit includes a sampling rate conversion unit, wherein the sampling rate conversion unit converts the digital baseband signal into a common baseband signal having a common sampling frequency that does not depend on a wireless communication system,
A radio base station that performs transmission and reception of signals between the high-frequency radio unit and the baseband unit using the common baseband signal.
前記第1、第2の無線通信システムの無線基地局装置は、IPパケットを受信し、ディジタルベースバンド信号の変復調を行うベースバンド部と、高周波無線信号の送受信およびディジタルベースバンド信号への変換を行う高周波無線部とが伝送路により接続される構成であって、
前記ベースバンド部は、サンプリングレート変換部を有し、該サンプリングレート変換部において前記第1、第2の無線通信システムの無線通信方式に固有のサンプリング周波数のディジタルベースバンド信号を、無線通信システムによらない共通のサンプリング周波数の共通ベースバンド信号に変換し、
前記第1、第2の無線通信システムいずれにおいても、前記高周波無線部と前記ベースバンド部間の信号の送受信を、前記共通ベースバンド信号により行うことを特徴とする無線通信ネットワーク。 A first wireless communication system that performs wireless communication by a first wireless communication method, and at least one second wireless communication system that performs wireless communication by a wireless communication method different from the first wireless communication method, A wireless communication network for transmitting IP packets received from an IP network to wireless terminals of the first and second wireless communication systems and transmitting data received from the wireless terminals to the IP network,
The radio base station apparatus of the first and second radio communication systems receives an IP packet, performs a baseband unit that modulates / demodulates a digital baseband signal, transmits / receives a radio frequency radio signal, and converts it into a digital baseband signal. A high-frequency radio unit to be connected by a transmission line,
The baseband unit includes a sampling rate conversion unit, and the sampling rate conversion unit outputs a digital baseband signal having a sampling frequency specific to the wireless communication system of the first and second wireless communication systems to the wireless communication system. Convert to a common baseband signal with a common sampling frequency,
In both the first and second wireless communication systems, a wireless communication network characterized in that transmission / reception of signals between the high-frequency wireless unit and the baseband unit is performed by the common baseband signal.
前記第1、第2の無線通信システムの無線基地局装置は、IPパケットを受信し、ディジタルベースバンド信号の変復調を行うベースバンド部と、高周波無線信号の送受信およびディジタルベースバンド信号への変換を行う高周波無線部とが伝送路により接続される構成であり、
前記ベースバンド部において、前記第1、第2の無線通信システムの無線通信方式に固有のサンプリング周波数のディジタルベースバンド信号を、無線通信システムによらない共通のサンプリング周波数の共通ベースバンド信号に変換し、
前記第1、第2の無線通信システムともに、前記高周波無線部と前記ベースバンド部間の信号の送受信を、前記共通ベースバンド信号により行うことを特徴とする無線通信ネットワークにおける通信方法。 A first wireless communication system that performs wireless communication by a first wireless communication method, and at least one second wireless communication system that performs wireless communication by a wireless communication method different from the first wireless communication method, A communication method in a wireless communication network for transmitting IP packets received from an IP network to wireless terminals of the first and second wireless communication systems and transmitting data received from the wireless terminals to the IP network,
The radio base station apparatus of the first and second radio communication systems receives an IP packet, performs a baseband unit that modulates / demodulates a digital baseband signal, transmits / receives a radio frequency radio signal, and converts it into a digital baseband signal. It is configured to be connected to a high-frequency radio unit to be performed by a transmission line,
The baseband unit converts a digital baseband signal having a sampling frequency specific to the wireless communication system of the first and second wireless communication systems into a common baseband signal having a common sampling frequency that does not depend on the wireless communication system. ,
A communication method in a wireless communication network, wherein both the first and second wireless communication systems perform transmission and reception of signals between the high-frequency wireless unit and the baseband unit using the common baseband signal.
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