JP2009188497A - Radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の周波数帯で無線通信を行うマルチバンドの無線通信システムに関するものであり、特に、FDD(Frequency Division Duplex)方式と、TDD(Time Division Duplex)方式とを混在させたハイブリッド・デュープレックス方式の無線通信システムに関するものである。 The present invention relates to a multiband wireless communication system that performs wireless communication in a plurality of frequency bands, and in particular, a hybrid duplex in which an FDD (Frequency Division Duplex) method and a TDD (Time Division Duplex) method are mixed. The present invention relates to a wireless communication system.
従来の第3世代移動通信システム(IMT−2000)よりも格段に高速なデータ通信サービスを提供する、いわゆる第4世代移動通信システム(IMT−Advanced)を2010年頃に標準化することを目指して検討が行われている。非特許文献1に記載されているように、IMT−Advancedでは、移動環境で100Mbps、ホットスポットや準静止環境で1Gbpsという通信速度の実現と、10bps/Hzという周波数利用率の達成とを目標としている。
A study is underway to standardize the so-called fourth generation mobile communication system (IMT-Advanced), which provides a data communication service much faster than the conventional third generation mobile communication system (IMT-2000) around 2010. Has been done. As described in Non-Patent
基地局と移動局の無線通信システムに用いられるデュープレックス方式の無線通信には、FDD方式の無線通信と、TDD方式の無線通信がある。FDD方式の無線通信では、上り/下りの信号を互いに異なる周波数(ペアバンド)で送信する必要がある。一方、TDD方式の無線通信では、上り/下りの信号を時分割し、上り/下りの信号を同一周波数で送信するため、ペアバンドは不要である。後者のTDD方式では、上り・下りリンクの送受スロットの割当率を変えることで、それぞれのリンクに応じたスロット割当を柔軟に実現できる。 Duplex wireless communication used in a wireless communication system between a base station and a mobile station includes FDD wireless communication and TDD wireless communication. In FDD wireless communication, it is necessary to transmit uplink / downlink signals at different frequencies (pair bands). On the other hand, in TDD wireless communication, uplink / downlink signals are time-divided, and uplink / downlink signals are transmitted at the same frequency, so a pair band is unnecessary. In the latter TDD scheme, slot allocation according to each link can be flexibly realized by changing the allocation ratio of uplink and downlink transmission / reception slots.
上述の通信システムで求められている1Gbpsの通信速度、10bps/Hzの周波数利用効率を達成するためには、所要周波数帯域幅が100MHzとなることが必要である。また、同システムのリアルタイム型およびノンリアルタイム型のトラヒックデータはいずれもパケット信号として伝送され、さらに、トラヒックは上り・下りリンクで必ずしも対称となるわけではない。そのため、次世代の無線通信システムの無線通信には、FDD方式よりも、スロット割当を柔軟に実現できるTDD方式が適当であると考えられる。 In order to achieve the communication speed of 1 Gbps required in the above communication system and the frequency utilization efficiency of 10 bps / Hz, the required frequency bandwidth needs to be 100 MHz. In addition, both real-time and non-real-time traffic data of the system are transmitted as packet signals, and the traffic is not necessarily symmetrical between the uplink and the downlink. For this reason, it is considered that the TDD scheme capable of flexibly realizing slot allocation is more appropriate than the FDD scheme for wireless communication in the next generation wireless communication system.
また、上述の所要周波数帯域幅の収容には、IMT−2000用の周波数とは別に、IMT−Advanced用の周波数を追加する必要がある。追加する周波数は、移動通信用途を考慮すると5〜6GHz以下の周波数帯の周波数が適当である。IMT−Advancedでは、3.4〜4.2GHz、4.4〜4.9GHzの利用が想定されている。 Further, in order to accommodate the required frequency bandwidth described above, it is necessary to add an IMT-Advanced frequency separately from the IMT-2000 frequency. The frequency to be added is suitably a frequency in a frequency band of 5 to 6 GHz or less in consideration of mobile communication applications. In IMT-Advanced, the use of 3.4 to 4.2 GHz and 4.4 to 4.9 GHz is assumed.
次世代の携帯電話システムでは、いつでもどこでもネットワークに接続できる広い場所率(カバレッジ、有効範囲)と、低速から超高速に至る多様なサービスへの対応が期待される。この問題を解決するため、例えば、3G/4G,無線LANなどの異なる無線システムを連携させる非特許文献2に記載のシステムや、FDD方式とTDD方式とを選択する特許文献1に記載のマルチモード通信装置が検討されている。
The next-generation mobile phone system is expected to support a wide range of locations (coverage, effective range) that can be connected to the network anytime and anywhere, and various services ranging from low speed to super high speed. In order to solve this problem, for example, a system described in Non-Patent
上述したように、IMT−Advancedのデュープレックス方式では、TDD方式が適当である。上り/下りの信号を時分割して同一周波数で送信するTDD方式では、基地局と移動局間の伝送遅延により生じる上り/下りの干渉を防ぐため、スロット間にガードタイムを挿入する必要がある。しかしながら、このガードタイムの長さはセル半径に依存するため、基地局と移動局との間の距離が大きい場合には、ガードタイムが長くなり、TDD方式はFDD方式と比べて非効率となるという問題があった。 As described above, the TDD method is appropriate for the IMT-Advanced duplex method. In the TDD scheme in which uplink / downlink signals are time-divided and transmitted at the same frequency, it is necessary to insert a guard time between slots in order to prevent uplink / downlink interference caused by transmission delay between the base station and the mobile station. . However, since the length of the guard time depends on the cell radius, when the distance between the base station and the mobile station is large, the guard time becomes long and the TDD scheme becomes inefficient compared to the FDD scheme. There was a problem.
また、伝搬損失は、周波数のおよそ2.6乗に比例して増加する。そのため、3GHz以上のマイクロ波帯の利用を想定しているIMT−Advancedの伝搬距離は、800Hz〜2GHz帯を使って通信を行うIMT−2000の伝搬距離よりも短くなる。その結果、IMT−Advancedでは、場所率の劣化が著しいという問題があった。 Further, the propagation loss increases in proportion to approximately the 2.6th power of the frequency. For this reason, the propagation distance of IMT-Advanced that assumes the use of a microwave band of 3 GHz or more is shorter than the propagation distance of IMT-2000 that performs communication using the 800 Hz to 2 GHz band. As a result, IMT-Advanced has a problem in that the location rate is significantly deteriorated.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、長距離通信では非効率となるTDD方式の無線通信の欠点を改善するとともに、超高速伝送を行っても広い場所率で通信可能な無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The present invention improves the shortcomings of TDD wireless communication, which is inefficient in long-distance communication, and can be used in a wide area even when performing ultrahigh-speed transmission. An object is to provide a wireless communication system capable of communicating at a rate.
本発明の係る無線通信システムは、移動局と、前記移動局との間で、第1の周波数でTDD(Time Division Duplex)方式の無線通信を行い、前記第1の周波数と異なる第2の周波数でFDD(Frequency Division Duplex)方式の無線通信を行う基地局とを備える。そして、前記TDD方式の無線通信のガードタイム区間において、前記FDD方式の無線通信を行う。 The wireless communication system according to the present invention performs TDD (Time Division Duplex) wireless communication at a first frequency between a mobile station and the mobile station, and a second frequency different from the first frequency. And a base station that performs FDD (Frequency Division Duplex) wireless communication. Then, the FDD wireless communication is performed in the guard time interval of the TDD wireless communication.
本発明の通信システムによれば、TDD方式のガードタイム区間にFDD方式の無線通信を行うため、長距離通信では非効率となるTDD方式の欠点を改善することができる。 According to the communication system of the present invention, since FDD wireless communication is performed in the TDD guard time interval, it is possible to improve the disadvantages of the TDD method, which is inefficient in long-distance communication.
<実施の形態1>
図1は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムは、移動局1A,1Bと、基地局2とを備える。
<
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless communication system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the radio communication system according to the present embodiment includes
図2は、本実施の形態に係る基地局2の構成を示すブロック図である。図2に示すように、基地局2は、アンテナ10と、TDD送受信部20と、TDD/FDD送受信タイミング制御部40と、FDD送受信部50とを備える。本実施の形態に係る基地局2は、移動局1A,1Bとの間で、TDD送受信部20により、第1の周波数fHでTDD方式の無線通信を行い、FDD送受信部50により、第1の周波数fHと異なる第2の周波数fL1,fL2でFDD方式の無線通信を行う。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of
本実施の形態に係るTDD送受信部20は、RFフィルタ21と、切り替えスイッチ22,26と、RF増幅器23と、受信側周波数変換器24と、A/D変換器25と、局部発振器(LO)27と、送信側パワー増幅器28と、送信側周波数変換器29と、D/A変換器30と、ベースバンド部31とを備える。TDD送受信部20は、切り替えスイッチ22,26により、RX(受信)およびTX(送信)モードを選択的に切替える。また、TDD送受信部20は、RXモードおよびTXモードのいずれも、局部発振器27の第1の周波数fHを用いる。
The TDD transmission /
このTDD送受信部20は、移動局1A,1Bと、アンテナ10を介して、第1の周波数fHでTDD方式の無線通信を行う。本実施の形態に係る無線通信システムでは、TDD方式の無線通信による超高速伝送を想定している。そこで、本実施の形態では、TDD方式の無線通信に用いる第1の周波数fHは、広い周波数帯に属し、かつ、その周波数帯は高周波数からなるものとする。一般に、無線通信に使用する周波数が高くなるほど、場所率の劣化は大きくなる。そのため、図1に示すように、基地局2は、主に、基地局2に近い移動局1AとTDD方式の無線通信を行うことになる。このように、本実施の形態に係る第1の周波数fHは、超高速伝送を達成するのに十分な周波数帯域に属するが、伝搬損失による場所率の劣化が大きいものとする。
The
本実施の形態に係るFDD送受信部50は、受信側RFフィルタ51と、受信側RF増幅器52と、受信側周波数変換器53と、受信側局部発振器(LO)54と、A/D変換器55と、送信側RFフィルタ56と、送信側パワー増幅器57と、送信側周波数変換器58と、送信側局部発振器(LO)59と、D/A変換器60と、ベースバンド部61とを備える。FDD送受信部50は、RXおよびTXモードを切替えることなく両者を並行して行う。また、FDD送受信部50は、RXモードでは、受信側局部発振器54の第2の周波数fL1を用い、TXモードでは、送信側局部発振器59の第2の周波数fL2(≠fL1)を用いる。
The
このFDD送受信部50は、移動局1A,1Bと、アンテナ10を介して、第2の周波数fL1,fL2でFDD方式の無線通信を行う。FDD方式の無線通信に用いる第2の周波数fL1,fL2は、TDD方式の無線通信に用いる第1の周波数fHと異なる。また、FDD方式の無線通信に用いる第2の周波数fL1,fL2は、狭い周波数帯に属し、かつ、その周波数帯は低周波数からなる。本実施の形態では、FDD方式の無線通信に用いる第2の周波数fL1,fL2は、TDD方式の無線通信に用いる第1の周波数fHよりも低周波数であり、場所率の劣化が小さいものとする。こうして、図1に示すように、基地局2は、基地局2から遠く離れた移動局1BとFDD方式の無線通信を行うことが可能になる。
The FDD
TDD/FDD送受信タイミング制御部40は、TDD送受信部20の送受信と、FDD送受信部50との送受信とのタイミング制御を行う。本実施の形態では、TDD/FDD送受信タイミング制御部40は、TDD方式とFDD方式とのタイムスロットをコントロールする。基地局2は、このTDD/FDD送受信タイミング制御部40の制御により、ハイブリッド・デュープレックス方式の無線通信を行う。図3は、TDD/FDD送受信タイミング制御部40のコントロールを説明する図である。なお、この図では、N個のタイムスロットをまとめたものを、フレームと定義している。
The TDD / FDD transmission / reception timing control unit 40 performs timing control between transmission / reception of the TDD transmission /
従来のTDD方式の無線通信では、移動局1A,1Bと基地局2との間の伝送遅延により生じる上り/下りの干渉を防ぐため、TDD方式の隣り合うスロットTS−1〜N同士の間に、TDD方式の無線通信を停止するガードタイムGTを挿入している。しかしながら、このガードタイムGTの長さはセル半径に依存し、移動局1A,1Bと基地局2との間の距離が大きい場合には、ガードタイムGTが長くなり、TDD方式はFDD方式に比べて非効率となるという問題があった。
In conventional TDD wireless communication, in order to prevent uplink / downlink interference caused by a transmission delay between the
それに対し、本実施の形態に係る無線通信システムでは、各ガードタイムGT区間において、FDD方式の受信スロットTSU−1〜N、および、FDD方式の送信スロットTSD−1〜Nを挿入する。こうして、本実施の形態に係る無線通信システムでは、TDD/FDD送受信タイミング制御部40の制御により、TDD方式の無線通信のガードタイムGT区間において、FDD方式の無線通信を行う。 On the other hand, in the radio communication system according to the present embodiment, FDD reception slots TSU-1 to N and FDD transmission slots TSD-1 to N are inserted in each guard time GT interval. Thus, in the radio communication system according to the present embodiment, FDD radio communication is performed in the TDD radio communication guard time GT section under the control of the TDD / FDD transmission / reception timing control unit 40.
以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムによれば、TDD方式の無線通信(TS−1〜N)のガードタイムGT区間において、FDD方式の無線通信(TSU−1〜N、TSD−1〜N)を行う。このように、ガードタイムGT区間を有効利用することにより、長距離通信では非効率となるTDD方式の欠点を改善することができる。なお、第1の周波数fHは、第2の周波数fL1,fL2と異なるため、互いに干渉することはない。 As described above, according to the radio communication system according to the present embodiment, in the guard time GT section of TDD radio communication (TS-1 to N), FDD radio communication (TSU-1 to N, TSD). -1 to N). As described above, by effectively using the guard time GT section, it is possible to improve the disadvantage of the TDD scheme that is inefficient in long-distance communication. Since the first frequency f H is different from the second frequencies f L1 and f L2 , they do not interfere with each other.
また、本実施形態では、FDD方式の無線通信に用いる第2の周波数fL1,fL2は、TDD方式の無線通信に用いる第1の周波数fHよりも場所率の劣化が小さい。そのため、本実施の形態に係る無線通信システムは、TDD方式の無線通信によって超高速伝送を行い、場所率が低下しても、広い場所率を有するFDD方式の無線通信も行うため、広い場所率で通信することができる。 Further, in the present embodiment, the second frequencies f L1 and f L2 used for FDD wireless communication are less degraded in the location rate than the first frequency f H used for TDD wireless communication. Therefore, the wireless communication system according to the present embodiment performs ultra-high-speed transmission by TDD wireless communication, and performs FDD wireless communication having a wide space ratio even when the space ratio decreases. You can communicate with.
<実施の形態2>
図4は、本実施の形態に係る基地局2の構成を示すブロック図である。以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成のうち、実施の形態1と同一の構成については、同一の符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態1と同じであるものとする。
<
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of
図4に示すように、本実施の形態に係る基地局2は、実施の形態1と同様、アンテナ10と、TDD送受信部20と、TDD/FDD送受信タイミング制御部40と、FDD送受信部50とを備える。本実施の形態に係るTDD送受信部20およびFDD送受信部50の構成は、実施の形態1と同様である。これにより、基地局2は、第1の周波数fHでTDD方式の無線通信を行い、第1の周波数fHと異なる第2の周波数fL1,fL2でFDD方式の無線通信を行う。本実施の形態に係る基地局2は、以上の構成に加え、無線リソース制御部70と、品質推定部71とをさらに備える。
As shown in FIG. 4, the
本実施の形態に係る無線通信システムは、上述のTDD方式の無線通信により、データを移動局1A,1Bと送受信する。本実施の形態に係るデータは、パケットデータであるものとする。TDD送受信部20は、低速から超高速のデータ伝送(ベストエフォート型の伝送)を行う。そして、本実施の形態に係る無線通信システムは、上述のFDD方式の無線通信により、移動局1A,1Bと基地局2との無線通信を維持するための重要な情報を移動局1A,1Bと送受信する。ここで、移動局1A,1Bと基地局2との無線通信を維持するための重要な情報には、例えば、制御チャネルの情報が該当する。
The wireless communication system according to the present embodiment transmits / receives data to / from
FDD送受信部50は、広いカバレッジ特性を持つので、各移動局1A,1Bの品質推定を分担する。品質推定部71は、FDD送受信部50からの信号を受けて品質を推定し、その推定結果を無線リソース制御部70に入力する。ここでいう、品質とは、例えば、SNR(Signal to Noise Ratio)/PER(Packet Error Rate)/移動速度が該当する。本実施の形態に係る無線リソース制御部70は、品質推定部71の推定結果に応じて、送信すべきパケットデータを、TDD送受信部20またはFDD送受信部50に振り分ける。無線リソース制御部70は、通常はパケットデータをTDD送受信部20に振り分けるが、移動局1A,1Bからの信号の品質が低下した場合に限り、パケットデータをFDD送受信部50に振り分ける。そして、FDD送受信部50は、振り分けられたパケットデータを、自己が許容する最低データ伝送速度に低下させて移動局1A,1Bに送信する。
Since the FDD transmission /
図5は、本実施の形態に係る無線通信システムの動作を示す図である。基地局2は、FDD方式の無線通信の広いカバレッジ特性を持つ第2の周波数fL1,fL2を用いて、主として上述の無線通信を維持するための情報を移動局1A,1Bに伝送する。そして、基地局2は、オプションで、例えば、移動局1Bとの無線通信の品質が低下した場合に、ギャランティー型の低速のパケットデータ伝送、つまり、移動局1B向けの最低データ伝送速度が保証された伝送を行う。このように、本実施の形態に係る無線通信システムは、移動局1A,1Bとの無線通信の品質に応じて、FDD方式の無線通信により、上述の情報に加えて上述のデータの一部を送受信する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of the radio communication system according to the present embodiment. The
以上のような本実施の形態に係る無線通信システムによれば、実施の形態1の効果に加え、ベストエフォート型の超高速のデータ伝送と、ギャランティー型の低速のデータ伝送を行うことができる。 According to the radio communication system according to the present embodiment as described above, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to perform best effort type ultra-high speed data transmission and guarantee type low speed data transmission. .
1A,1B 移動局、2 基地局、10 アンテナ、20 TDD送受信部、21 RFフィルタ、22,26 切り替えスイッチ、23 RF増幅器、24,53 受信側周波数変換器、25,55 A/D変換器、27 局部発振器、28 送信側パワー増幅器、29,58 送信側周波数変換器、30,60 D/A変換器、31,61 ベースバンド部、40 TDD/FDD送受信タイミング制御部、50 FDD送受信部、51 受信側RFフィルタ、52 受信側RF増幅器、54 受信側局部発振器、56 送信側RFフィルタ、57 送信側パワー増幅器、59 送信側局部発振器、70 無線リソース制御部、71 品質推定部、GT ガードタイム。 1A, 1B mobile station, 2 base station, 10 antenna, 20 TDD transceiver, 21 RF filter, 22, 26 changeover switch, 23 RF amplifier, 24, 53 reception side frequency converter, 25, 55 A / D converter, 27 Local oscillator, 28 Transmission side power amplifier, 29, 58 Transmission side frequency converter, 30, 60 D / A converter, 31, 61 Baseband unit, 40 TDD / FDD transmission / reception timing control unit, 50 FDD transmission / reception unit, 51 Reception side RF filter, 52 Reception side RF amplifier, 54 Reception side local oscillator, 56 Transmission side RF filter, 57 Transmission side power amplifier, 59 Transmission side local oscillator, 70 Radio resource control part, 71 Quality estimation part, GT guard time.
Claims (5)
前記移動局との間で、第1の周波数でTDD(Time Division Duplex)方式の無線通信を行い、前記第1の周波数と異なる第2の周波数でFDD(Frequency Division Duplex)方式の無線通信を行う基地局とを備え、
前記TDD方式の無線通信のガードタイム区間において、前記FDD方式の無線通信を行う、
無線通信システム。 A mobile station,
TDD (Time Division Duplex) wireless communication is performed with the mobile station at a first frequency, and FDD (Frequency Division Duplex) wireless communication is performed at a second frequency different from the first frequency. With a base station,
In the guard time interval of the TDD wireless communication, the FDD wireless communication is performed.
Wireless communication system.
請求項1に記載の無線通信システム。 The second frequency used for the FDD wireless communication has a smaller degradation of the location rate (coverage) than the first frequency used for the TDD wireless communication.
The wireless communication system according to claim 1.
前記FDD方式の無線通信により、前記移動局と前記基地局との無線通信を維持するための情報を前記移動局と送受信する、
請求項1または請求項2に記載の無線通信システム。 Sending and receiving data to and from the mobile station by the TDD wireless communication,
Transmitting and receiving information for maintaining wireless communication between the mobile station and the base station to and from the mobile station by the FDD wireless communication;
The radio | wireless communications system of Claim 1 or Claim 2.
請求項3に記載の無線通信システム。 Depending on the quality of wireless communication with the mobile station, the FDD wireless communication transmits and receives part of the data in addition to the information.
The wireless communication system according to claim 3.
請求項3または請求項4に記載の無線通信システム。 The data includes packet data;
The radio | wireless communications system of Claim 3 or Claim 4.
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JP2010118841A (en) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Base station device |
JP2015506601A (en) * | 2011-12-22 | 2015-03-02 | エスシーエー アイピーエルエー ホールディングス インコーポレイテッド | Communication device and communication method for half duplex and full duplex |
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