JP2013143692A - 無線信号処理方法及び無線信号処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】基地局のリソースを拡張して、多数の無線システムに対応する。
【解決手段】基地局が、リソース測定要求を汎用リソース装置に送信するステップと、汎用リソース装置が、リソース測定要求を受信した際に、配信サーバからリソース測定用のソフトウェアを取得し、取得したリソース測定用のソフトウェアによってリソースを測定し、測定結果を基地局に送信するステップと、基地局が、測定結果に基づき汎用リソース装置に割り当てるべき機能を決定し、当該機能を動作させるためのソフトウェアを配信サーバに要求するステップと、汎用リソース装置が、基地局によるソフトウェアの要求に応じて配信サーバから配信されたソフトウェアをロードすることにより、割り当てるべき機能を実装するステップと、汎用リソース装置が、ロードしたソフトウェアを動作させることにより、基地局の一部として動作して無線信号処理を行うステップとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソフトウェア無線技術を使用した無線信号処理方法及び無線信号処理システムに関する。

近年、複数の無線システムのサービスを共通端末で享受できるマルチモード無線機への要求が高まっている。この実現手法の一つとして、ソフトウェア無線機技術が注目されている。ソフトウェア無線機は、増幅器、周波数変換器、シンセサイザ、Ａ／Ｄ変換器などのハードウェアは各無線システム共通とし、フィルタ、モデム、等化器、同期機能などの無線機能をソフトウェア処理することで実現している（例えば、非特許文献１参照）。したがって、ソフトウェアの書換えのみで変調方式、送受信周波数、帯域幅、伝送速度などを変更することが可能であり、複数の無線システムに対応可能なマルチモード無線機を実現することができる。

「マルチモード無線機の展望 −ソフトウェア無線機技術を中心として−」、鶴見、芹澤、東芝レビューＶｏｌ．５８Ｎｏ．１１（２００３）．

従来技術は、同一筐体としてのソフトウェア無線機を対象としているため、例えば、複数の無線方式を用いた無線システムに対応するソフトウェアをロードして併用する場合に、その無線方式の処理の複雑化や追加する無線方式の数の増加に伴い、リソースが不足するという問題がある。特に、従来技術のようにソフトウェア無線機ではなく、アクセスポイント（基地局）がソフトウェア無線によりマルチモード無線を構成する場合には、ソフトウェア無線機と比較してより多くの無線方式をロードする必要がある。このため、アクセスポイントのリソースを簡易に拡張できることが必要である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、容易にアクセスポイント（基地局）のリソースを拡張しつつ、多数の無線システムに対応できる無線信号処理方法及び無線信号処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、基地局と、汎用リソース装置とにより構成される無線信号処理システムにおいて、前記基地局が備えるべき機能の一部を前記汎用リソース装置に実装して、前記基地局の一部として動作させて無線信号処理を行う無線信号処理方法であって、前記基地局が、リソース測定要求を前記汎用リソース装置に送信するステップと、前記汎用リソース装置が、前記リソース測定要求を受信した際に、外部の配信サーバからリソース測定用のソフトウェアを取得し、取得した前記リソース測定用のソフトウェアによってリソースを測定し、測定結果を前記基地局に送信するステップと、前記基地局が、前記測定結果に基づき前記汎用リソース装置に割り当てるべき機能を決定し、当該機能を動作させるためのソフトウェアを前記配信サーバに要求するステップと、前記汎用リソース装置が、前記基地局による前記ソフトウェアの要求に応じて前記配信サーバから配信されたソフトウェアをロードすることにより、前記割り当てるべき機能を実装するステップと、前記汎用リソース装置が、前記ロードしたソフトウェアを動作させることにより、前記基地局の一部として動作して無線信号処理を行うステップとを有することを特徴とする。

本発明は、基地局と、汎用リソース装置とにより構成され、前記基地局が備えるべき機能の一部を前記汎用リソース装置に実装して、前記基地局の一部として動作させて無線信号処理を行う無線信号処理システムであって、前記基地局は、リソース測定要求を前記汎用リソース装置に送信する手段と、前記測定結果に基づき前記汎用リソース装置に割り当てるべき機能を決定し、当該機能を動作させるためのソフトウェアを外部の配信サーバに要求する手段とを備え、前記汎用リソース装置は、前記リソース測定要求を受信した際に、前記配信サーバからリソース測定用のソフトウェアを取得し、取得した前記リソース測定用のソフトウェアによってリソースを測定し、測定結果を前記基地局に送信する手段と、前記基地局による前記ソフトウェアの要求に応じて前記配信サーバから配信されたソフトウェアをロードすることにより、前記割り当てるべき機能を実装する手段と、前記ロードしたソフトウェアを動作させることにより、前記基地局の一部として動作して無線信号処理を行う手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、汎用リソース装置のリソースに応じて機能ブロックを割り当てて、アクセスポイント（基地局）の機能の一部として信号処理を行わせることにより、容易にアクセスポイントのリソースを拡張しつつ、多数の無線通信システムに対応することが可能になるという効果が得られる。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示す装置の動作を示すシーケンス図である。 図１に示す装置の動作を示すシーケンス図である。 アクセスポイントと、汎用リソース装置との接続例を示す図である。 アクセスポイントと、汎用リソース装置との接続例を示す図である。 アクセスポイントと、汎用リソース装置との接続例を示す図である。 アクセスポイントと、汎用リソース装置との接続例を示す図である。 アクセスポイントと、汎用リソース装置との接続例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線信号処理システムを説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。無線信号処理システムは、配信サーバ１００、広域アクセス網（ＷＡＮ）２００、回線終端装置３００、ホームネットワーク管理装置４００、汎用リソース装置５００、アクセスポイント６００及び無線端末７００から構成する。このうち、回線終端装置３００、ホームネットワーク管理装置４００、汎用リソース装置５００、アクセスポイント６００及び無線端末７００は、ホームネットワーク８００を構成する。

配信サーバ１００は、配信サーバ１００の処理動作を統括して制御する制御部１０１と、各無線方式に対応したソフトウェアを記憶する無線信号処理機能ブロックＤＢ（データベース）１０２と、ソフトウェアを配信する配信部１０３を備え、要求に応じてソフトウェアを配信する。無線信号処理機能ブロックＤＢ１０２内のソフトウェアは、配信部１０３により機能ブロックごとに配信することが可能であり、汎用リソース装置５００は、アクセスポイント６００により割り当てられた機能ブロックに対応するソフトウェアを機能ブロック単位で取得する。

汎用リソース装置５００は、アクセスポイント６００に接続するためのインタフェース部５０１、インタフェース部５０１を制御する制御部５０２、リソース管理を行うリソース管理部５０３、汎用リソース装置５００の処理動作を統括して制御するとともに、信号を行うＣＰＵ５０４、情報記憶を行うメモリ５０５、無線端末７００との間で無線通信を行う無線信号処理部５０６を備える。汎用リソース装置５００は、アクセスポイント６００と接続されたインタフェース部５０１を介して入力された無線信号について、ＣＰＵ５０４によって信号処理を行い、信号処理結果をインタフェース部５０１を介してアクセスポイント６００に出力する。

アクセスポイント６００は、ホームネットワーク管理装置４００と汎用リソース装置５００に接続するためのインタフェース部６０１、インタフェース部６０１を制御する制御部６０２、リソース管理を行うリソース管理部６０３、アクセスポイント６００の処理動作を統括して制御するとともに、信号処理を行うＣＰＵ６０４、情報記憶を行うメモリ６０５、無線端末７００との間で無線通信を行う無線信号処理部６０６およびクロック変換を行うクロック変換部６０７を備える。無線信号処理部６０６において、アクセスポイント６００がサポートする無線方式の信号を受信した場合には、ＣＰＵ６０４及びメモリ６０５を用いて信号処理を行う。リソース管理部６０３は、ＣＰＵ６０４、メモリ６０５等のリソースを管理し、利用可能なリソースに応じてソフトウェアのインストールの可否を判断する。また、リソース管理部６０３は、アクセスポイント６００に接続された汎用リソース装置５００に対して、測定バンドルの結果に基づいて機能ブロックを割り当てる。

図１に示す無線信号処理システムは、アクセスポイント６００と汎用の接続インタフェースにより接続できる汎用の外部端末である汎用リソース装置５００（例えば、スマートフォン）を用いて、アクセスポイント６００のリソースを簡易に拡張するものである。具体的には、汎用リソース装置５００にロードされるソフトウェアによって実現され、このソフトウェアは、アクセスポイント６００に接続インタフェースによって接続されると、アクセスポイント６００の通信回線を利用して配信サーバ１００から測定バンドルソフトウェアをダウンロードする。測定バンドルソフトウェアは、ロードされた汎用リソース装置５００のリソースを測定し、測定結果をアクセスポイント６００に通知する。アクセスポイント６００は、通知された測定結果に基づいて、汎用リソース装置５００が処理すべき機能ブロックを割り当てる。汎用リソース装置５００は、割り当てられた機能ブロックに対応するソフトウェアを配信サーバ１００からダウンロードし、アクセスポイント６００の一部として無線信号の処理を行う。

次に、図２、図３を参照して、図１に示す無線信号処理システムにおける汎用リソース装置５００に機能ブロックを割り当てる処理動作を説明する。図２、図３は、図１に示す無線信号処理システムにおける汎用リソース装置５００に機能ブロックを割り当てる処理動作を示すシーケンス図である。

まず、汎用リソース装置５００を、アクセスポイント６００にアタッチする（ステップＳ１）。そして、汎用リソース装置５００は、アクセスポイント６００に対して接続要求を送信する（ステップＳ２）。これを受けて、アクセスポイント６００は、接続応答を返す（ステップＳ３）。そして、アクセスポイント６００は、リソース測定要求を汎用リソース装置５００に対して送信する（ステップＳ４）。汎用リソース装置５００は、ホームネットワーク管理装置４００に対して測定バンドルのダウンロード（ＤＬ）を要求する（ステップＳ５）。これを受けて、ホームネットワーク管理装置４００は、配信サーバ１００に対して測定バンドルのダウンロードを要求する（ステップＳ６）。配信サーバ１００は、要求された測定バンドルソフトウェアをホームネットワーク管理装置４００に対して配信する（ステップＳ７）。

次に、ホームネットワーク管理装置４００は、汎用リソース装置５００に対して測定バンドルダウンロードの通知を行う（ステップＳ８）。続いて、汎用リソース装置５００は、ホームネットワーク管理装置４００に対して測定バンドルのダウンロード（ＤＬ）を要求する（ステップＳ９）。これを受けて、ホームネットワーク管理装置４００は、汎用リソース装置５００に対して測定バンドルソフトウェアを配信する（ステップＳ１０）。汎用リソース装置５００とホームネットワーク管理装置４００におけるステップＳ５、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０の動作と、この動作に伴うホームネットワーク管理装置４００と配信サーバ１００におけるステップＳ６、Ｓ７の動作は予め実施しておくことにより、測定バンドルダウンロードを事前に行っておくようにしてもよい。

汎用リソース装置５００は、配信された測定バンドルソフトウェアによってリソース測定を行い（ステップＳ１１）、リソースの測定結果をアクセスポイント６００へ応答する（ステップＳ１２）。アクセスポイント６００は、リソースと割り当てる機能ブロックを関係付けたテーブルを内部に持っており、このテーブルを参照して、測定によって得られたリソースに関係付けられた割り当てるべき機能ブロックを特定する。アクセスポイント６００は、汎用リソース装置５００に対して、特定した割当機能ブロックを通知する（ステップＳ１３）。汎用リソース装置５００は、この通知の応答を返す（ステップＳ１４）。

次に、汎用リソース装置５００は、ホームネットワーク管理装置４００に対して、割当機能ブロックのソフトウェアのダウンロード要求を送信する（ステップＳ１５）。ホームネットワーク管理装置４００は、配信サーバ１００に対して、割当機能ブロックのソフトウェアのダウンロード要求を送信する（ステップＳ１６）。これを受けて、配信サーバ１００は、割当機能ブロックのソフトウェアをホームネットワーク管理装置４００に対して配信する（ステップＳ１７）。ホームネットワーク管理装置４００は、汎用リソース装置５００に対して、割当機能ブロックダウンロードの通知を行う（ステップＳ１８）。

次に、汎用リソース装置５００は、ホームネットワーク管理装置４００に対して機能ブロックソフトウェアのダウンロードを要求する（ステップＳ１９）。これを受けて、ホームネットワーク管理装置４００は、汎用リソース装置５００に対して機能ブロックソフトウェアを配信する（ステップＳ２０）。汎用リソース装置５００は、配信された機能ブロックソフトウェアを起動する（ステップＳ２１）。

次に、汎用リソース装置５００は、アクセスポイント６００に対して、割当機能ブロックのソフトウェアを起動したことを通知する（ステップＳ２２）。これを受けて、アクセスポイント６００は、汎用リソース装置５００に対してテスト開始要求を送信し（ステップＳ２３）、汎用リソース装置５００は、通知応答をアクセスポイント６００に対して返す（ステップＳ２４）。

次に、アクセスポイント６００と汎用リソース装置５００は、機能ブロックの連携試験を行う（ステップＳ２５）。汎用リソース装置５００は、この試験結果をアクセスポイント６００に対して通知する（ステップＳ２６）。アクセスポイント６００は、通知された試験結果が正常であれば、汎用リソース装置５００に対して、正式利用通知を送信する（ステップＳ２７）。これを受けて、汎用リソース装置５００は、この通知の応答をアクセスポイント６００に対して返す（ステップＳ２８）。

このように、汎用リソース装置５００がアクセスポイント６００に接続されると、アクセスポイント６００は、リソース測定要求を汎用リソース装置５００に通知する。汎用リソース装置５００は、測定バンドルソフトウェアを配信サーバ１００から取得して、リソース測定を行う。リソース測定においては、各機能ブロックで必要な処理量、遅延時間の測定等が実施される。汎用リソース装置５００は、リソース測定の結果をアクセスポイント６００に通知する。アクセスポイント６００は、測定結果に基づいて、汎用リソース装置に割り当てる機能ブロックを選択し、汎用リソース装置５００へ通知する。汎用リソース装置５００は、通知された機能ブロックに対応するソフトウェアを配信サーバ１００から取得する。そして、汎用リソース装置５００とアクセスポイント６００は、割り当てた機能ブロックが正常に動作するか否かを検査した後に無線信号処理を開始する。

次に、図４〜図８を参照して、アクセスポイント６００と、例えばスマートフォンで構成する汎用リソース装置５００との接続例について説明する。図４〜図８は、アクセスポイント６００と、汎用リソース装置５００との接続例を示す図である。

接続パターン１（図４）では、アクセスポイント（ＡＰ）が汎用リソース装置（スマホ）を介して広域アクセス網に接続する形態であり、携帯電話網を経由して広域アクセス網に接続することが可能となる。

接続パターン２（図５）は、アクセスポイント（ＡＰ）と汎用リソース装置（スマホ）がＵＳＢ等の汎用インタフェースで接続されている形態であり、アクセスポイントの信号処理機能を分散して、アクセスポイントがサポートする無線方式の増加等に対応することができる。

接続パターン３（図６）は、アクセスポイント（ＡＰ）と汎用リソース装置（スマホ）がネットワークを介して接続されている形態であり、たとえば、ＭＩＭＯのストリーム単位あるいは送信・受信単位で無線信号を分離して並列処理をすることができる。

接続パターン４（図７）は、アクセスポイント（ＡＰ）と汎用リソース装置（スマホ）がＵＳＢ等の汎用インタフェース又はネットワークを介して接続され、かつ、汎用リソース装置が備える無線機能により干渉状況等を取得して、アクセスポイントがその情報を使用する形態である。

接続パターン５（図８）は、アクセスポイント（ＡＰ）と汎用リソース装置（スマホ）がそれぞれ異なる信号処理を分担して行う形態であり、たとえば、ＡＣＫ処理は汎用リソース装置が行い、データパケットの復調はアクセスポイントが実施する。

なお、バンドルを動作させるＯＳＧｉフレームワークを搭載する主体については、アクセスポイント、その上位に位置するＨＧＷ（ホームゲートウェイ）のようなブロードバンドルータ、あるいはそれ以外の装置（例えばセットトップボックスやＮＡＳ、ＰＣなど）などいくつかの形態で適用可能であり、本実施形態はいずれの形態においても実施することが可能である。

複数の無線システムのサービスを共通端末で享受するマルチモード無線機について、これをソフトウェア無線機で実現する技術が従来からあるが、従来技術では、単一の筐体（例えば、アクセスポイントのみ）で実装することを前提としているため、多数の無線システムに対応する場合等、装置が備えるリソースが不足すると、それ以上の拡張ができない問題がある。

本実施形態では、汎用リソース装置を利用して、簡易にアクセスポイントのリソースを拡張し、多数の無線システムに対応できるマルチモード無線機を提供することができる。具体的には、アクセスポイントが、汎用リソース装置が接続されたことを検出し、この汎用リソース装置に割り当てる機能ブロックを特定して、汎用リソース装置をアクセスポイントの一部として分散的に信号処理を行う。アクセスポイントが、汎用リソース装置に割り当てる機能ブロックは、汎用リソース装置にリソース測定用のソフトウェアをロードして、リソース測定を行い、その結果をアクセスポイントが取得して、使用できるリソースに応じた機能ブロックを割り当てることによって行う。このように、汎用リソース装置のリソースに応じた適切な機能ブロックを割り当てて、アクセスポイントの一部として信号処理を行わせることにより、容易にアクセスポイントのリソースを拡張しつつ、多数の無線システムに対応できるマルチモード無線機を提供することが可能になる。

なお、図１に示す汎用リソース装置及びアクセスポイントの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより無線信号処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

ソフトウェア無線技術を使用して無線信号処理を行うことが不可欠な用途に適用できる。

１００・・・配信サーバ、２００・・・広域アクセス網、３００・・・回線終端装置、４００・・・ホームネットワーク管理装置、５００・・・汎用リソース装置、６００・・・アクセスポイント、７００・・・無線端末

Claims (2)

1. 基地局と、汎用リソース装置とにより構成される無線信号処理システムにおいて、前記基地局が備えるべき機能の一部を前記汎用リソース装置に実装して、前記基地局の一部として動作させて無線信号処理を行う無線信号処理方法であって、
   前記基地局が、リソース測定要求を前記汎用リソース装置に送信するステップと、
   前記汎用リソース装置が、前記リソース測定要求を受信した際に、外部の配信サーバからリソース測定用のソフトウェアを取得し、取得した前記リソース測定用のソフトウェアによってリソースを測定し、測定結果を前記基地局に送信するステップと、
   前記基地局が、前記測定結果に基づき前記汎用リソース装置に割り当てるべき機能を決定し、当該機能を動作させるためのソフトウェアを前記配信サーバに要求するステップと、
   前記汎用リソース装置が、前記基地局による前記ソフトウェアの要求に応じて前記配信サーバから配信されたソフトウェアをロードすることにより、前記割り当てるべき機能を実装するステップと、
   前記汎用リソース装置が、前記ロードしたソフトウェアを動作させることにより、前記基地局の一部として動作して無線信号処理を行うステップと
   を有することを特徴とする無線信号処理方法。
2. 基地局と、汎用リソース装置とにより構成され、前記基地局が備えるべき機能の一部を前記汎用リソース装置に実装して、前記基地局の一部として動作させて無線信号処理を行う無線信号処理システムであって、
   前記基地局は、
   リソース測定要求を前記汎用リソース装置に送信する手段と、
   前記測定結果に基づき前記汎用リソース装置に割り当てるべき機能を決定し、当該機能を動作させるためのソフトウェアを外部の配信サーバに要求する手段とを備え、
   前記汎用リソース装置は、
   前記リソース測定要求を受信した際に、前記配信サーバからリソース測定用のソフトウェアを取得し、取得した前記リソース測定用のソフトウェアによってリソースを測定し、測定結果を前記基地局に送信する手段と、
   前記基地局による前記ソフトウェアの要求に応じて前記配信サーバから配信されたソフトウェアをロードすることにより、前記割り当てるべき機能を実装する手段と、
   前記ロードしたソフトウェアを動作させることにより、前記基地局の一部として動作して無線信号処理を行う手段とを備える
   ことを特徴とする無線信号処理システム。

Images