JP2012169812A - 無線通信システム、送信機、受信機及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、無線信号を受信し、受信した無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえ、周波数軸上において複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときにの各データが互いに重ならないような位置に、複数のコンポーネントキャリアが配置される。
【選択図】図6
Description
LTE−Aでは、1Gbpsを超えるピークデータレートを実現するため、複数のコンポーネントキャリア(Component Carrier)を用いて広帯域伝送を行なうキャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation)技術が採用される。
次に、送信機は、図1(B)に例示するように、各分割信号を、例えば中心周波数f1,f2(f1>f2>0)を有する複数のコンポーネントキャリアCC1及びCC2にそれぞれ割り当てて無線信号を生成し、生成した無線信号を受信機へ送信する。
そして、受信機は、図1(D)に例示するように、複数の分割信号をベースバンド帯で合成し、信号を復元して再生する。
ここで、当該処理を周波数軸上で観察すると、図2(B)に示すように、時間波形g(t)のフーリエ変換結果であるスペクトラムG(f)が、Δfの帯域毎に重ねられた信号G’(f)に変換される。なお、G(f)の帯域幅は、図2(B)の例では2Δfである。
このような場合、受信機は、スペクトラムの重なり部分を分離することができず、元の信号を正確に再生できない。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
〔1〕一実施形態の説明
(1.1)無線通信システムの構成例
図4は一実施形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図である。
ここで、送信機2は、キャリアアグリゲーションによる無線通信を実施することができる無線通信装置である。例えば、LTE−Aにおける無線基地局や無線端末や中継装置などが送信機2として機能し得る。
また、送信機2は、送信機2が提供するセルやセクタなどの無線エリア4内に位置する受信機3−1〜3−3と直接的に無線通信することができる。なお、送信機2は、各種の中継装置を介し、無線エリア4外に位置する他の受信機と間接的に無線通信してもよい。
これにより、送信機2によって各コンポーネントキャリアに割り当てられた複数の分割信号が、ベースバンド帯にダウンコンバートされ、合成されて、元の信号が再生(復元)される。
本例では、上記受信処理の際、周波数軸上において、複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに、各コンポーネントキャリアに割り当てられた複数の信号が互いに重ならないような位置に各コンポーネントキャリアが配置される。
前述のように配置された複数のコンポーネントキャリアに割り当てられた信号を受信した受信機3は、各コンポーネントキャリアについて、所定の受信サンプリング周波数による受信処理を一括して行なうことで信号を正確に再生できる。なぜなら、各コンポーネントキャリアにそれぞれ割り当てられたデータが周波数軸上で重なり合わないからである。
以下、送信機2及び受信機3の構成の一例について説明する。なお、送信機2及び受信機3の各構成は、あくまで一例であり、本発明は以下に示すような構成に限定されないのはいうまでもない。
図5は送信機2の構成の一例を示す図である。
この図5に示す送信機2は、例示的に、S/P(シリアル/パラレル)変換部20と、フィルタ21−1〜21−4と、周波数制御部22と、乗算器23−1〜23−4と、発振器24−1,24−2とをそなえる。また、送信機2は、例示的に、π/2移相器25−1,25−2と、加算器26−1,26−2と、アンテナ27−1,27−2とをそなえる。
発振器24−1及び発振器24−2は、後述の周波数制御部22によって制御される周波数を有する交流波をそれぞれ発生する。
また、π/2移相器25−1,25−2は、それぞれ、発振器24−1,24−2からの交流波にπ/2の位相偏移を与える。
同様に、乗算器23−3は、フィルタ21−3からの信号と発振器24−2からの交流波とを乗算出力し、乗算器23−4は、フィルタ21−4からの信号とπ/2移相器25−2からのπ/2偏移した交流波とを乗算出力する。
そして、加算器26−1は、乗算器23−1から出力される信号と乗算器23−2から出力される信号とを加算してアンテナ27−1へ出力する。また、加算器26−2は、乗算器23−3から出力される信号と乗算器23−4から出力される信号とを加算してアンテナ27−2へ出力する。
以上の構成から分かるように、図5に示す送信機2は、例えば、受信機3宛の信号を位相変調して無線送信することができる。
この場合、フィルタ21−1からは、一方のコンポーネントキャリアに割り当てられる第1のI信号(I1信号)が出力されるとともに、フィルタ21−2からは、一方のコンポーネントキャリアに割り当てられる第1のQ信号(Q1信号)が出力される。
次に、本例の周波数制御部22について説明する。
周波数制御部(送信機側制御部)22は、受信機3でのA/D変換処理に用いられる受信サンプリング周波数に基づいて、複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する。
即ち、本例の周波数制御部22は、上記受信サンプリング周波数に基づいて、複数のコンポーネントキャリアについて、
ここで、各コンポーネントキャリアの配置の一例を図6に示す。
ここで、G1(f1),G2(f2)は、分割された各信号のスペクトラムを表しており、図6に示す例では、それぞれが、Δf/2の帯域幅を有している。また、図6中に示すf1´,f2´(0<f1´<f2´)は、分割された各信号が占める帯域の中心周波数を表している。
(1.3)受信機3の構成例
図7は受信機3の構成の一例を示す図である。
LNA32−1,32−2は、BPF31−1,31−2を通過した信号をそれぞれ増幅する。なお、ノイズを抑制すべく、LNA32−1,32−2は、BPF31−1,31−2の通過帯域以外の信号をなるべく増幅しないような構成であることが望ましい。
発振器37は、AFC部36によって制御される周波数を有する交流波を発生する。
AFC部36は、発振器37の周波数を制御する。本例では、例えば、発振器37が周波数f1の交流波を発生させるよう制御することができる。発振器37から出力された交流波は、乗算器34−1,34−3及びπ/2移相器38−1,38−2にそれぞれ入力される。即ち、アンテナ30−1,30−2で受信された各無線信号は、発振器37の周波数によって周波数変換(ダウンコンバート)される。
π/2移相器38−1,38−2は、それぞれ、発振器37からの交流波にπ/2の位相偏移を与える。
同様に、乗算器34−3は、BPF33−2からの信号と発振器37からの交流波とを乗算出力し、乗算器34−4は、BPF33−2からの信号とπ/2移相器38−2からのπ/2偏移した交流波とを乗算出力する。
そして、加算器39−1は、フィルタ35−1から出力される信号とフィルタ35−3から出力される信号とを加算してA/D変換部40−1へ出力し、加算器39−2は、フィルタ35−2から出力される信号とフィルタ35−4から出力される信号とを加算してA/D変換部40−2へ出力する。
以上のように、本例によれば、受信機3は、単一のローカル発振機を用いて、各帯域の信号を混在することなく取り出す(再生する)ことができる。
上記の一実施形態では、複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する例について説明したが、本例のように、無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数を制御することで、図8に例示したようなスペクトラム配置を実現してもよい。なお、この場合、送信機2は、複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を任意の周波数に設定し、設定した周波数に関する情報を受信機3に通知してもよい。
この図9に示す受信機3Aは、例示的に、アンテナ30−1,30−2と、BPF31−1,31−2と、LNA32−1,32−2と、BPF33−1,33−2と、乗算器34−1〜34−4とをそなえる。また、受信機3Aは、例示的に、フィルタ35−1〜35−4と、AFC部36Aと、発振器37−1,37−2と、π/2移相器38−1,38−2と、加算器39−1,39−2と、A/D変換部40−1,40−2とをそなえる。なお、前述のフィルタは、LPF(Low Pass Filter)でもよい。また、図9中、図7の各構成と同じ符号を有する構成については、同様の機能を具備するため説明を省略する。
本例のAFC部(受信機側制御部)36Aは、周波数軸上において複数のコンポーネントキャリアを重ね合わせたときに各データが互いに重ならないように、無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数、即ち、発振器37−1,37−2の周波数を制御する。
なお、上記の発振周波数は単なる一例に過ぎず、AFC部36Aは、複数のコンポーネントキャリアについて、
これにより、本例においても、受信機3Aにおけるダウンコンバート後のスペクトラム配置が、図8に示す例のような配置となる。この図8に例示するように、ダウンコンバート後の複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数間隔は、それぞれ、ΔfのN倍である。また、ダウンコンバート後の複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数は、Δfの倍数である。
なお、本例においては、AFC部36Aが2つの発振器37−1,37−2をそれぞれ制御しているが、発振器37−1,37−2に一対のAFC部を対応させて設けてもよい。この場合、一方のAFC部が発振器37−1を制御し、他方のAFC部が発振器37−2を制御することができ、一対のAFC部を相互に連携させて動作させてもよい。
また、本例のように、A/D変換部40−1,40−2のサンプリング周波数(受信サンプリング周波数)を制御することで、周波数軸上において複数のコンポーネントキャリアを重ね合わせたときに各データが互いに重ならないように調整してもよい。
図10は本例の受信機3Bの構成の一例を示す図である。
これにより、本例においても、受信機3Bは、各帯域の信号を混在することなく取り出す(再生する)ことができる。
ここで、各コンポーネントキャリアに割り当てられる各データ位置について着目すると、本発明では、受信機3が正確に信号を再生できるように、周波数軸上において複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに、データが重なり合わないように、各データが配置される。
しかしながら、本例のように、例えば、周波数軸上において複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに、各データが互いに重なり合わず、さらに、各データ間に隙間が生じるように各データが配置されてもよい。
図11にコンポーネントキャリアのデータ配置の一例とノイズとの関係を示す。
この図11に例示するように、受信機3に備えられるノイズフィルタ(図11中の一点鎖線参照)は、各コンポーネントキャリアに割り当てられたデータに対して、所定のマージン(例えば、M[Hz]、L[Hz])を各データの両側にそれぞれ有し、ノイズをカットする。
そこで、本例では、図12に例示するように、送信機2が、受信機3に設けられるノイズフィルタのマージン分を考慮してデータをコンポーネントキャリアに割り当てられることにより、ノイズの信号に対する影響を抑制することができる。
なお、本例は、データの配置が異なるだけで、上記の実施形態及び各各変形例のいずれの構成においても実施可能である。
〔5〕第4変形例
また、受信機3,3A,3Bに代えて、図13に例示する受信機3Cを用いてもよい。
この図13に示す受信機3Cは、例示的に、アンテナ42と、A/D変換部43と、BPF44と、デシメータ45とをそなえる。
デシメータ45は、BPF44からの信号に間引き処理を施す。時間軸上でデシメーションを観察したとすると、離散化された信号点の中から、何点かに1点ずつ抽出するような処理をいう。
このような場合、送信機2は、受信サンプリング周波数及びデシメータ45に関する情報に基づいて、複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する。
このようにすれば、上記実施形態及び各変形例と同様の効果を得ることができる。
〔6〕その他
上述した無線通信システム1、送信機2、受信機3、中継機4の各構成,各手段及び各機能は、必要に応じて取捨選択されてもよいし、適宜組み合わせられてもよい。即ち、上述した本発明の機能を発揮できるように、上記の各構成及び各機能は取捨選択されたり、適宜組み合わせて用いられたりしてもよい。
あるいは、受信機3AのAFC部36Aが、
または、受信機3Bの周波数制御部41が、受信サンプリング周波数Δfを、複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数の差(f2−f1)をNで割った商と同じ値に制御することにより、上記実施形態及び各変形例と同様の効果を得ることができる。
〔7〕付記
(付記1)
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、
前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえ、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに前記の各データが互いに重ならないような位置に、前記複数のコンポーネントキャリアが配置される、
ことを特徴とする、無線通信システム。
前記送信機は、
前記受信サンプリング周波数に基づいて、前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する送信機側制御部をそなえる、
ことを特徴とする、付記1記載の無線通信システム。
前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数間隔が、それぞれ、前記受信サンプリング周波数の整数倍である、
ことを特徴とする、付記1または2に記載の無線通信システム。
(付記4)
前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数が、前記受信サンプリング周波数の倍数である、
ことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の無線通信システム。
前記受信機は、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアを重ね合わせたときに前記の各データが互いに重ならないように、前記無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数を制御する受信機側制御部をそなえる、
ことを特徴とする、付記1または2に記載の無線通信システム。
前記ダウンコンバート後の複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数間隔が、それぞれ、前記受信サンプリング周波数の整数倍である、
ことを特徴とする、付記5記載の無線通信システム。
(付記7)
前記ダウンコンバート後の複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数が、前記受信サンプリング周波数の倍数である、
ことを特徴とする、付記5または6に記載の無線通信システム。
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに前記無線信号に重畳されるノイズが互いに重ならないような位置に、前記の各データが前記複数のコンポーネントキャリアにそれぞれ割り当てられる、
ことを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の無線通信システム。
前記受信機は、前記サンプリング周波数について間引き処理を行なうデシメータをそなえ、
該デシメータによる間引き処理後、周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアに割り当てられた前記の各データが互いに重ならないような位置に、前記複数のコンポーネントキャリアが配置される、
ことを特徴とする、付記1〜8のいずれか1項に記載の無線通信システム。
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえた無線通信システムの前記送信機において、
前記受信サンプリング周波数に基づいて、前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する制御部と、
前記制御部によって制御された前記の各中心周波数を有する複数のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信部とをそなえる、
ことを特徴とする、送信機。
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信する受信機とをそなえた無線通信システムの前記受信機において、
受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信処理部と、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアを重ね合わせたときに前記の各データが互いに重ならないように、前記無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数を制御する制御部とをそなえる、
ことを特徴とする、受信機。
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信する受信機とをそなえた無線通信システムに用いられる無線通信方法において、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに前記の各データが互いに重ならないような位置に、前記複数のコンポーネントキャリアが配置され、
前記位置に配置された前記複数のコンポーネントキャリアを用いて通信を行なう、
ことを特徴とする、無線通信方法。
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、
前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえ、
前記複数のコンポーネントキャリアについて、
を満たすように、前記複数のコンポーネントキャリアが配置される、
ことを特徴とする、無線通信システム。
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえた無線通信システムの前記送信機において、
前記受信サンプリング周波数に基づいて、前記複数のコンポーネントキャリアについて、
を満たすように、前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する制御部と、
前記制御部によって制御された前記の各中心周波数を有する複数のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信部とをそなえる、
ことを特徴とする、送信機。
通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信する受信機とをそなえた無線通信システムの前記受信機において、
受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信処理部と、
前記複数のコンポーネントキャリアについて、
を満たすように、前記無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数を制御する制御部とをそなえる、
ことを特徴とする、受信機。
2 送信機
3−1,3−2,3−3 受信機
4 無線エリア
20 S/P変換部
21−1,21−2,21−3,21−4 フィルタ
22 周波数制御部
23−1,23−2,23−3,23−4 乗算器
24−1,24−2 発振器
25−1,25−2 π/2移相器
26−1,26−2 乗算器
27−1,27−2 アンテナ
30−1,30−2 アンテナ
31−1,31−2 BPF
32−1,32−2 LNA
33−1,33−2 BPF
34−1,34−2,34−3,34−4 乗算器
35−1,35−2,35−3,35−4 フィルタ
36,36A AFC部
37,37−1,37−2 発振器
38−1,38−2 π/2移相器
39−1,39−2 加算器
40−1,40−2 A/D変換部
41 周波数制御部
42 アンテナ
43 A/D変換部
44 BPF
45 デシメータ
Claims (10)
- 通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、
前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえ、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに前記の各データが互いに重ならないような位置に、前記複数のコンポーネントキャリアが配置される、
ことを特徴とする、無線通信システム。 - 前記送信機は、
前記受信サンプリング周波数に基づいて、前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する送信機側制御部をそなえる、
ことを特徴とする、請求項1記載の無線通信システム。 - 前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数間隔が、それぞれ、前記受信サンプリング周波数の整数倍である、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の無線通信システム。 - 前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数が、前記受信サンプリング周波数の倍数である、
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記受信機は、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアを重ね合わせたときに前記の各データが互いに重ならないように、前記無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数を制御する受信機側制御部をそなえる、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の無線通信システム。 - 前記ダウンコンバート後の複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数間隔が、それぞれ、前記受信サンプリング周波数の整数倍である、
ことを特徴とする、請求項5記載の無線通信システム。 - 前記ダウンコンバート後の複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数が、前記受信サンプリング周波数の倍数である、
ことを特徴とする、請求項5または6に記載の無線通信システム。 - 通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信し、受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信機とをそなえた無線通信システムの前記送信機において、
前記受信サンプリング周波数に基づいて、前記複数のコンポーネントキャリアの各中心周波数を制御する制御部と、
前記制御部によって制御された前記の各中心周波数を有する複数のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信部とをそなえる、
ことを特徴とする、送信機。 - 通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信する受信機とをそなえた無線通信システムの前記受信機において、
受信した前記無線信号について所定の受信サンプリング周波数により受信処理を施す受信処理部と、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアを重ね合わせたときに前記の各データが互いに重ならないように、前記無線信号をダウンコンバートする際のダウンコンバート周波数を制御する制御部とをそなえる、
ことを特徴とする、受信機。 - 通信帯域を複数に分割したブロック毎のコンポーネントキャリアに各データをそれぞれ割り当てて生成した無線信号を送信する送信機と、前記無線信号を受信する受信機とをそなえた無線通信システムに用いられる無線通信方法において、
周波数軸上において前記複数のコンポーネントキャリアが重ね合わせられたときに前記の各データが互いに重ならないような位置に、前記複数のコンポーネントキャリアが配置され、
前記位置に配置された前記複数のコンポーネントキャリアを用いて通信を行なう、
ことを特徴とする、無線通信方法。
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