JP2013201545A - 無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本開示の一実施形態に係る無線通信装置は、計算部及び制御部を含む。計算部は、第1チャネルで受信する第1データ信号に対して乗算する第1重み係数に応じて第2重み係数を計算し、該第1チャネルで送信する第2データ信号に該第2重み係数を乗算する。制御部は、第2重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第2データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第1チャネルで送信すべき第1データ信号を保持していない場合に、該第1チャネルとは異なる第2チャネルで該第2データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第1チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御する。
【選択図】図2
Description
(第1の実施形態)
本実施形態に係る無線通信システムの概念図について図1を参照して説明する。
無線通信システム100は、無線通信装置として、無線基地局101、無線端末102、無線基地局111及び無線端末112を含む。
無線基地局101は、無線端末102を収容し、無線基地局111は、無線端末112を収容する。無線基地局101及び無線基地局111は、同一の周波数を用いて、それぞれの無線端末102及び無線端末112と無線通信を行なう。
図1の例では、無線基地局101のセル103と無線基地局111のセル113とが重複する領域に、無線端末102と無線端末112とが存在する。従って、同一の周波数帯を用いる場合は、互いに干渉する状態にあると仮定する。なお、本実施形態では、アップリンク(受信区間ともいう)は、無線端末から無線基地局へのデータ送信を示し、ダウンリンク(送信区間ともいう)は無線基地局から無線端末へのデータ送信を示す。
本実施形態に係る無線基地局101は、アンテナ201−1及びアンテナ201−2、無線受信部202−1及び無線受信部202−2、アップリンクAAS(Adaptive Antenna System)部203、復調部204、変調部205、ダウンリンクASS部206(計算部ともいう)、無線送信部207−1及び無線送信部207−2及び無線リソース制御部208を含む。なお、無線基地局111は、無線基地局101と同様の構成であるため説明を省略する。
無線受信部202−1及び無線受信部202−2は、アンテナ201−1及びアンテナ201−2からそれぞれ受信信号を受け取り、受信信号に対して、ダウンコンバート、フィルタリング、増幅、AD(Analog-to-Digital)変換などの一般的な処理を行い、デジタル受信信号を得る。
復調部204は、アップリンクAAS部203から被干渉低減されたデジタル受信信号を受け取り、デジタル受信信号を復調して受信ビット系列を得る。復調された受信ビット系列は、上位層(図示せず)に出力される。
ダウンリンクASS部206は、アップリンクAAS部203から重み係数を、変調部205からデジタル送信信号をそれぞれ受け取り、アップリンクAAS部203の重み係数に基づいて与干渉低減に関するASS処理を行なう。与干渉低減は、無線基地局101が通信相手以外の無線端末に与える干渉などの悪影響を低減することを示す。ダウンリンクASS部206の詳細については、図4を参照して後述する。
無線送信部207−1及び無線送信部207−2はそれぞれ、ダウンリンクASS部206から与干渉低減されたデジタル送信信号を受け取り、DA(Digital-to-Analog)変換、増幅、アップコンバートなど一般的な処理を行い、送信信号を生成する。
アップリンクAAS部203は、DFT(Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換)部301−1及びDFT部301−2、ウェイト計算部302及びウェイト適用部303を含む。なお、DFT部301は、無線受信部202の数に応じて設けられればよい。
ウェイト計算部302は、DFT部301−1及びDFT部301−2からDFTされたデジタル受信信号を受け取り、デジタル受信信号のうちのリファレンス信号を用いて、伝搬路に関する重み係数を計算する。リファレンス信号は、無線基地局101で既知の信号である。
ウェイト適用部303は、DFT部301−1及びDFT部301−2からDFTされたデジタル受信信号を、ウェイト計算部302から重み係数をそれぞれ受け取る。ウェイト適用部303は、DFTされたデジタル受信信号に重み係数を乗算することで、アップリンクASS処理が行われ、被干渉低減されたデジタル受信信号を算出する。
アップリンクAAS部203のウェイト計算方法については、例えば、MMSE(Minimum Mean Square Error)規範の手法がある。アンテナ201−1及びアンテナ201−2で受信した受信信号をそれぞれx1及びx2とし、これらをまとめたベクトルをx=[x1,x2]Tと仮定すれば、アップリンクAASの重み係数wrxは(1)式により計算できる。なお、[ ]Tは転置を示す。
ダウンリンクASS部206は、ウェイト計算部401、ウェイト適用部402、IDFT(Inverse DFT:逆離散フーリエ変換)部403−1及びIDFT部403−2を含む。
図5は、フレームフォーマットの一部分を抽出したものであり、縦軸は周波数方向を示し、横軸は時間方向を示す。アップリンク(UL)501は、アップリンクのサブフレームを示し、ダウンリンク(DL)502は、ダウンリンクのサブフレームを示す。
一方、DL502では、時間軸での先頭に、利用される周波数帯域全体にわたる制御チャネル505が配置され、制御チャネル505の後に、周波数帯域全体でデータチャネル506がそれぞれ配置される。
また、破線で囲まれる領域はリソースブロック507である。アップリンクとダウンリンクとで同じリソースブロックを割り当てることができれば、アップリンクで用いたASSの重み係数をダウンリンクにも適用することができる。これにより被干渉低減に加えて与干渉低減も行うことができる。
ステップS601では、無線端末102が、アップリンクのデータチャネルで、BSR(Buffer Status Report)を無線基地局101へ送信する。BSRは、無線端末102が無線基地局101へ送信すべきデータ(以下、ULデータという)をどれほど保持しているかを示す。本実施形態では、無線端末102がULデータを3つ保持する場合を想定する。
ステップS602では、無線基地局101が、ダウンリンクの制御チャネルで送信許可を無線端末102へ送信する。なお、LTEシステムでは、無線端末のアップリンクの送信指示は、全て無線基地局が行なう。つまり、無線端末への送信許可は、Uplink grantと呼ばれる信号を用いて無線基地局が指示する。よって、どのタイミングで無線端末が基地局へ送信するかということは、無線基地局において予め把握される。
ステップS604では、無線基地局101が、ダウンリンクの制御チャネルで、無線端末102からのULデータを正しく受信し復号できたかどうかを示すACK(acknowledgement)またはNACK(Negative-acknowledgement)と送信許可とを無線端末102へ送信する。さらに、無線基地局101は、ダウンリンクのデータチャネルで無線端末102へ送信すべきデータ(以下、DLデータ)を無線端末102へ送信する。
ステップS606では、ステップS604と同様に、無線基地局101が、ULデータに関するACKまたはNACKとDLデータとを無線基地局101へ送信する。
制御信号は、ULデータを送信すべきチャネルの指定と、Aperiodic CQI(Channel Quality Indicator) reportの指示とを含む信号である。Aperiodic CQI reportは、無線基地局101からのUplink grantに含まれ、指定されたサブフレームの期間経過後に、予め規定されたサブフレームにおけるデータチャネルであるPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)で送信されるCQIである。CQIは、無線端末102が無線基地局101へデータを送信する際の、変調方式(QPSK、64QAMなど)と誤り訂正の符号化率(1/4、7/8など)との組み合わせを示す指標である。なお、ここで無線端末102から送信される信号はCQIに限らず、ダミーデータなど、アップリンクのデータチャネルで送信される任意の信号であればよい。
ステップS701では、k番目(kは自然数)の無線端末102へのn番目(nは自然数)のアップリンクのサブフレームの割り当てを開始する。
第1の実施形態では、無線端末が、無線基地局が形成するセル内のどの位置においても同じリソースブロックを利用することを前提としているが、第2の実施形態では、干渉しやすいエリアに応じて周波数割り当てを変更する。このようにすることで、周波数割り当ての自由度を増やし、端末の環境に応じた細かい制御を行うことができる。
図8は、無線基地局が形成するセルの領域に応じた周波数割り当てを示す。第1帯域801は、セル中心付近など干渉が少ない無線端末が存在する位置である領域A(第1領域ともいう)に割り当てる周波数帯域である。第2帯域は、セルの外縁部付近であるセルエッジになど干渉が多い無線端末が存在する位置である領域B(第2領域ともいう)に割り当てる周波数帯域である。
無線端末において干渉が多いか少ないかの判定は、例えば、無線リソース制御部208が、無線端末から、干渉が起こる頻度、干渉による信号の劣化度合い、または干渉によるパケットロス確率に関する情報を受け取り、これらの値が閾値以下であるかどうかにより判定すればよい。無線リソース制御部208は、これらの値が閾値以下であれば干渉が少ないと判定し、値が閾値よりも大きければ干渉が多いと判定する。無線リソース制御部208は、判定結果に応じて、無線端末を領域Aおよび領域Bに分類し、無線端末が存在する領域に応じてDLデータの送信を制御すればよい。
第1の実施形態では、ダウンリンクのサブフレームの前にアップリンクのサブフレームが時系列に沿って2つ以上連続で配置される場合、全てのアップリンクのサブフレームでAperiodic CQI reportを送信する。しかし、ダウンリンクに対するACK及びNACKは1つのサブフレームのみを利用すれば送信できるデータ量であり、複数のサブフレームにまたがって送信する必要はなく、低消費電力の観点からも好ましくない。さらに、伝搬路の状態は刻々と変化するため、アップリンクにおける先頭のサブフレームとダウンリンク直前であるアップリンクの最後のサブフレームでは、伝搬路応答が変化する可能性が高い。
そこで、第3の実施形態では、ダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームでのみAperiodic CQI reportを送信する。こうすることで、無線端末は、消費電力を抑えつつ、ダウンリンクのサブフレームを送信する際の伝搬路の状態に一番近い時点でCQIを無線基地局に伝えることができ、与干渉低減が可能となる。
図9に示すフレームフォーマットは、LTEシステムで規定されるフレームフォーマットの例である。上段のフレームフォーマット(a)では、アップリンクのサブフレームが2つ配置された後、ダウンリンクのサブフレームが2つ配置され、この配置順序を繰り返す。下段のフレームフォーマット(b)では、アップリンクのサブフレームが3つ配置された後、ダウンリンクのサブフレームが1つ配置され、時系列に沿ってこの配置順序を繰り返す。
上述のようなフレームフォーマットにおいて、無線基地局は、無線端末がダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームでCQIを基地局に送信するように、Aperiodic CQI reportの指示を無線端末へ送信する。無線基地局では、上述のように、無線端末の送信タイミングを制御しているため、どのサブレームでAperiodic CQI reportの指示を無線端末に送れば、ダウンリンク直前のアップリンクのサブフレームで送信できるかを把握できる。よって、無線端末がダウンリンク直前のサブフレームでCQIを送信するように、無線基地局はアップリンクでAperiodic CQI reportの指示を無線端末に送信する。図9の例では、無線リソース制御部208が、(a)のフレームフォーマットであれば、アップリンク901のタイミングでCQIを送信するように指示し、(b)のフレームフォーマットであれば、アップリンク902のタイミングでCQIを送信するように指示すればよい。
フィルタ1003は、LNA1002から増幅された受信信号を受け取り、受信信号に対してフィルタ処理を行うことにより、不要な周波数を除去し、所望の周波数の信号を抽出する。
ミキサ1004は、フィルタ1003からフィルタ処理された受信信号を受け取り、ローカル発信器(図示せず)からのローカル信号とフィルタ処理された信号を乗算することにより、ダウンコンバージョンを行ない、ベースバンド受信信号を得る。
VGA1005は、ミキサ1004からベースバンド受信信号を受け取り、ベースバンド受信信号を増幅する。
AD変換器1006は、VGA1005からを増幅されたベースバンド受信信号を受け取り、アナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル受信信号を得る。
ネットワークプロセッサ1008は、DSP1007からビット系列を受信して、外部のEthernet(登録商標)へ送信するための処理を行なう。また、Ethernetからビット系列によるデータを受信した場合は、後段のDSP1007が処理可能な信号に変換する。
VGA1010は、DA変換部1009からベースバンド送信信号を受け取り、ベースバンド送信信号を増幅する。
ミキサ1011は、VGA1010から増幅されたベースバンド送信信号を受け取り、ローカル発信器(図示せず)からのローカル信号とアナログ送信信号とを乗算することにより、アップコンバージョンを行ない、送信信号を得る。
フィルタ1012は、ミキサ1011から送信信号を受け取り、不要な周波数を除去し、所望の周波数の送信信号を得る。
PA1013は、フィルタ1012から所望の周波数の送信信号を受け取り、送信信号を増幅する。
図11の上段はフレームフォーマットを示し、下段はアップリンクASSとダウンリンクASSとの制御を示す概念図とを示す。また、下段の概念図中における括弧書きの数字は、フレームフォーマット中の括弧書きの数字と対応している。
Claims (6)
- 第1チャネルで受信する第1データ信号に対して乗算する第1重み係数に応じて第2重み係数を計算し、該第1チャネルで送信する第2データ信号に第2重み係数を乗算する計算部と、
第2重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第2データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第1チャネルで送信すべき第1データ信号を保持していない場合に、該第1チャネルとは異なる第2チャネルで該第2データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第1チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御する制御部と、を具備することを特徴とする無線通信装置。 - 前記制御部は、予め規定されたサブフレームの前記第1チャネルにおいてチャネル品質に関する指標を送信させる指示を含む制御信号を該通信相手に送信するように制御することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記第1チャネルと前記第2チャネルとは、異なる周波数であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線通信装置。
- 前記制御部は、前記無線通信装置が形成する通信可能範囲を、干渉の度合いが閾値以下である位置を示す第1領域と、該干渉の度合いが該閾値よりも大きい位置を示す第2領域とに分割し、該第2領域に存在する通信相手に対して、前記制御信号を送信することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無線通信装置。
- 前記制御部は、受信で使用する受信区間の複数のサブフレームが送信で使用する送信区間のサブフレームよりも前の時間帯に連続して配置される場合、該送信区間のサブフレームの直前に配置される該受信区間のサブフレームでのみ、前記第1チャネルにおいて信号を送信させるように前記通信相手に指示することを特徴とする請求項1から請求項4に記載の無線通信装置。
- 複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信した受信信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記受信信号から第1チャネルの周波数における受信信号を抽出する第1フィルタと、
前記第1チャネルにおける受信信号とローカル信号とを乗算し、ベースバンド受信信号を生成する第1ミキサと、
前記ベースバンド受信信号を増幅する第1利得増幅器と、
前記ベースバンド受信信号をアナログデジタル変換してデジタル受信信号を得るアナログデジタル変換部と、
受信処理において、前記デジタル受信信号に対して信号処理を行ない第1ビット系列を得、送信処理において、第2ビット系列に対して信号処理を行ないデジタル送信信号を得る第1信号処理部と、
前記第1ビット系列を外部ネットワークへ送信するための処理を行なう第2信号処理部と、
前記第2ビット系列をデジタルアナログ変換してベースバンド送信信号を得るデジタルアナログ変換部と、
前記ベースバンド送信信号を増幅する第2利得増幅器と、
前記ベースバンド送信信号と前記ローカル信号とを乗算し、送信信号を得る第2ミキサと、
前記送信信号から第1チャネルの周波数における送信信号を抽出する第2フィルタと、
前記抽出された送信信号を増幅する電力増幅器と、具備し、
前記第1信号処理部は、第1チャネルで受信する第1データ信号に対して乗算する第1重み係数に応じて第2重み係数を計算して、該第1チャネルで送信する第2データ信号に該第2重み係数を乗算し、第2重み係数を乗算して通信相手へ送信すべき第2データ信号を保持しているが、該通信相手が前記第1チャネルで送信すべき第1データ信号を保持していない場合に、該第1チャネルとは異なる第2チャネルで該第2データ信号に対する送達確認信号を送信させずに、該第1チャネルで信号を送信させる指示を含む制御信号を、該通信相手に送信するように制御することを特徴とする無線通信装置。
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