JP2014090346A - 分散型無線通信基地局システム、信号処理装置、無線装置、及び分散型無線通信基地局システムの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効利用できる分散型無線通信基地局システム、信号処理装置、無線装置、及び分散型無線通信基地局システムの動作方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能がＢＢＵとＲＲＵに分割されている分散型無線通信基地局システムであって、ＢＢＵとＲＲＵとを光ファイバで接続し、ＢＢＵとＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ伝送する際に、無線信号の無線帯域情報に基づいて、無線信号を複数の周波数成分の分割信号に分割し、分割信号のサンプリング周波数を周波数成分毎に所定値から可変して伝送信号とするサンプリング周波数可変手順と、伝送信号を受信した際にサンプリング周波数を周波数成分毎に所定値に復元するとともに、サンプリング周波数の復元時に発生する折り返し信号を除去するサンプリング周波数復元手順と、を行う。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線通信基地局の機能が信号処理部と無線通信部に分割され物理的に離れた構成である分散型無線通信基地局システム及びその動作方法、分散型無線通信基地局システムが備える信号処理装置及び無線装置に関する。

セルラーシステムにおいて、セル構成の自由度を向上するため、基地局の機能を信号処理部（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）とＲＦ部（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割して物理的に離れた構成とする事が検討されている。この時ＢＢＵ−ＲＲＵ間において無線信号はＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）技術により光ファイバを通して伝送される。ＲｏＦ技術はアナログＲｏＦ技術とデジタルＲｏＦ技術に大別できるが、近年は伝送品質に優れたデジタルＲｏＦ技術の検討が盛んであり、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等の標準団体の下、使用策定が進められている（例えば、非特許文献１を参照。）。

また、一つのＢＢＵが複数のＲＲＵを収容する事もできる。これにより、各ＲＲＵに必要なＢＢＵを一つに集約する事ができ、運用／設置コストの削減が可能となる。このような形態の一例として、図９に示すよう、ＢＢＵ−ＲＲＵ間をＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で接続する形態が提案されている。この方式では、ＯＬＴ−光スプリッタ間の帯域は一定であるが、光スプリッタ−ＯＮＵ間の帯域はＯＮＵの所要帯域に合わせて変更する事ができる。ＰＯＮの信号多重方法としては、ＴＤＭ，ＷＤＭ，ＦＤＭ等が採用できる。

ＣＰＲＩ，"ＣＰＲＩ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖ５．０"，Ｓｅｐ．，２０１１，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｒｉ．ｉｎｆｏ／ｓｐｅｃ．ｈｔｍｌ ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．１０４ Ｖ１０．４．０，"Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ （Ｅ−ＵＴＲＡ）ｓｅｍｉｋｏｒｏｎ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ （ＢＳ） ｒａｄｉo ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ"， ｐ．２８ （Ｓｅｐ．２０１１）．

ＢＢＵ−ＲＲＵ間のデジタルＲｏＦ伝送技術は本発明に関連する技術であり、以後、当該タイプを関連技術と呼ぶ。また、ＢＢＵで作成した無線信号のＩ軸Ｑ軸ごとのデジタル信号（ＩＱデータ）を光信号に変換してＲＲＵへ伝送し、ＲＲＵで受信した光信号を無線信号に変換して、端末へと送信するリンクを下りリンクと呼ぶ。一方、端末が送信した無線変調信号をＲＲＵで受信し、受信した無線信号を光信号に変換してＢＢＵへ伝送し、ＢＢＵで受信した光信号をＩＱデータに変換して信号の復調を行うリンクを上りリンクと呼ぶ。

関連技術のＲＲＵの装置構成例を図１０に示す。

ＲＲＵは上りリンクのため、無線信号の送信／受信を行うアンテナ１１と、送信／受信を切り替える送受切替部１２と、受信した無線信号の信号電力を信号処理ができるレベルまで増幅する増幅器２１と、無線信号をダウンコンバートするダウンコンバート部２２と、ダウンコンバートされたアナログ信号をＩＱデータに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部（上り）２４と、ＩＱデータと制御信号を多重するフレーム変換部２５と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部２６を有する。

またＲＲＵは下りリンクのため、ＢＢＵから受信した光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部３１と、受信信号から制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部３２と、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部（下り）３３と、ＩＱデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部３４と、アナログ信号をアップコンバートするアップコンバート部３５と、電力を決められた送信電力まで増幅する増幅器３６と、送受切替部１２とアンテナ１１を有する。

関連技術のＢＢＵの装置構成例を図１１に示す。

ＢＢＵは上りリンクのため、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部４１と、受信信号から制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部４２と、ＩＱデータに対して復調を行う変復調部４３を有する。

またＢＢＵは下りリンクのため、無線変調信号のＩＱデータを出力する変復調部４３と、ＩＱデータと制御信号を多重するフレーム変換部５１と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部５２を有する。

ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）等のセルラーシステムにおいて、端末がユーザデータを送受信するためには、端末固有の通信チャネル（無線帯域）が必要である。この無線帯域の割当は基地局により行われる。ＬＴＥシステムを例に取ると、図１２に示すよう、基地局は最小１ｍｓ周期でスケジューリングを行い各端末へ無線帯域割当を行う。無線帯域割当はリソースブロック（ＲＢ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）単位で行われ、１ＲＢは１８０ｋＨｚ、０．５ｍｓである。システム帯域幅が２０ＭＨｚの場合には、周波数軸上に１１０個のＲＢが存在する。また１ＲＢの中には、通常のサイクリックプレフィックスを想定すると、７シンボル（サイクリックプレフィックスを入れて１シンボル７１．４μｓ）が挿入されている。

関連技術において、無線変調信号をデジタル信号に変換する際のサンプリング周波数ｆ_ｓは、システム帯域幅により決まる。ＣＰＲＩを例にとると、ＬＴＥのシステム帯域幅が２０ＭＨｚの場合ｆ_ｓ＝３０．７２ＭＨｚ、システム帯域幅が１０ＭＨｚの場合ｆ_ｓ＝１５．３６ＭＨｚである。図１３に示すように、サンプリング周波数ｆ_ｓは一定であり、時間で変更されない。

ところで、全ての無線帯域が常に信号伝送に使用されているわけではなく、ＲＲＵ配下の端末数や端末の要求伝送速度に応じて、使用されていない空き無線帯域が存在する。このため、システム帯域幅が２０ＭＨｚであっても、１０ＭＨｚや５ＭＨｚ分の無線帯域しか使用されていない場合がありえる。この場合は、無線信号をデジタル信号に変換するうえで必要以上に高いサンプリング周波数ｆ_ｓを使用することになり、ＰＯＮシステムの帯域を過剰に使用することになる。

そこで、本発明は、このような課題を解決すべく、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効利用できる分散型無線通信基地局システム、信号処理装置、無線装置、及び分散型無線通信基地局システムの動作方法を提供することを目的とする。

本発明は、無線信号を複数の周波数成分に分割し、周波数成分ごとに低減可能なサンプリング周波数ｆ_ｓを低減することとした。

具体的には、本発明に係る分散型無線通信基地局システムは、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割されている分散型無線通信基地局システムであって、
前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを接続し、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する光ファイバと、
前記無線信号の無線帯域情報に基づいて、前記無線信号を複数の周波数成分の分割信号に分割し、前記分割信号のサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値から変更して前記伝送信号とするサンプリング周波数変更機能と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値に復元するとともに、サンプリング周波数の復元時に発生する折り返し信号を除去するサンプリング周波数復元機能と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る分散型無線通信基地局システムの動作方法は、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能がＢＢＵとＲＲＵに分割されている分散型無線通信基地局の動作方法であって、
前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続し、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ伝送する際に、
前記無線信号の無線帯域情報に基づいて、前記無線信号を複数の周波数成分の分割信号に分割し、前記分割信号のサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値から変更して前記伝送信号とするサンプリング周波数変更手順と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値に復元するとともに、サンプリング周波数の復元時に発生する折り返し信号を除去するサンプリング周波数復元手順と、
を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る信号処理装置及び無線装置は、前記分散型無線通信基地局システムが備えるＢＢＵ及びＲＲＵである。

周波数成分毎に必要な帯域を判断し、使用されている無線帯域の幅が比較的少ない周波数成分の信号のサンプリング周波数ｆ_ｓを減少してデジタルＲｏＦ伝送を行うため、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で伝送される帯域を削減することができる。従って、本発明は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効利用できる分散型無線通信基地局システム、信号処理装置、無線装置、及び分散型無線通信基地局システムの動作方法を提供することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記サンプリング周波数変更機能は、１の前記分割信号による折り返し信号による他の前記分割信号への影響が予め設定される許容値以下となるサンプリング周波数に変更することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記サンプリング周波数変更機能は、前記周波数成分に含まれる帯域に応じてサンプリング周波数を変更することができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記サンプリング周波数変更機能は、未使用の前記周波数成分が存在する場合、前記周波数成分のサンプリング周波数をゼロとすることができる。

本発明に係る分散型無線通信基地局システムの前記光ファイバは、１つの前記ＢＢＵと複数の前記ＲＲＵを接続するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムであり、
前記ＰＯＮシステムの前記ＢＢＵ側にあり、前記ＢＢＵで扱う信号形式と前記ＰＯＮシステムで伝送可能な信号形式とを相互変換し、前記ＰＯＮシステムでの光信号の衝突を回避する送信タイミングを制御するＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）機能と、
前記ＰＯＮシステムの前記ＲＲＵ側にあり、前記ＲＲＵで扱う信号形式と前記ＰＯＮシステムで伝送可能な信号形式とを相互変換し、前記ＯＬＴ機能から指示されたタイミングで上り光信号を送信するＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）機能と、
をさらに備えることを特徴とする。

本分散型無線通信基地局システムは、一つのＢＢＵと複数のＲＲＵ間をＰＯＮシステムで接続する事により、光ファイバ伝送路の設置／運用コストを削減するとともに、光ファイバ伝送路の共有による統計多重効果を得る事により帯域利用効率を向上することができる。

本発明は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間の帯域を有効利用できる分散型無線通信基地局システム、信号処理装置、無線装置、及び分散型無線通信基地局システムの動作方法を提供することができる。

本発明に係る無線装置を説明する図である。 本発明に係る無線装置が有するフィルタバンクを説明する図である。 本発明に係る無線装置が有するフィルタバンクを説明する図である。 本発明に係る信号処理装置を説明する図である。 本発明に係る信号処理装置が有するフィルタバンクを説明する図である。 本発明に係る信号処理装置が有するフィルタバンクを説明する図である。 本発明に係る分散型無線通信基地局システムの動作方法を説明する図である。 本発明に係る分散型無線通信基地局システムの動作方法を説明する図である。 本発明に関連する分散型無線通信基地局システムを説明する図である。 本発明に関連する無線装置を説明する図である。 本発明に関連する信号処理装置を説明する図である。 ＬＴＥシステムの無線帯域割当手法を説明する図である。 本発明に関連する分散型無線通信基地局システムの動作を説明する図である。 折り返し信号を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

本実施形態の分散型無線通信基地局システムは、無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能がＢＢＵとＲＲＵに分割されている分散型無線通信基地局システムであって、
前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを接続し、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ伝送する光ファイバと、
前記無線信号の無線帯域情報に基づいて、前記無線信号を複数の周波数成分の分割信号に分割し、前記分割信号のサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値から変更して前記伝送信号とするサンプリング周波数変更機能と、
前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値に復元するとともに、サンプリング周波数の復元時に発生する折り返し信号を除去するサンプリング周波数復元機能と、
を備える。

なお、図９のようにＢＢＵ１１０と複数のＲＲＵ１２０との間をＰＯＮシステム１３０で接続する場合、本実施形態の分散型無線通信基地局システムは、１つのＢＢＵ１１０と複数のＲＲＵ１２０とを接続し、ＢＢＵ１１０とＲＲＵ１２０との間を光信号でＲｏＦ伝送するＰＯＮシステム１３０と、
ＰＯＮシステム１３０のＢＢＵ側にあり、ＢＢＵ１１０で扱う信号形式とＰＯＮシステム１３０で伝送可能な信号形式とを相互変換し、ＰＯＮシステム１３０での光信号の衝突を回避する送信タイミングを制御するＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）機能１４０と、
ＰＯＮシステム１３０の前記ＲＲＵ側にあり、ＲＲＵ１２０で扱う信号形式とＰＯＮシステム１３０で伝送可能な信号形式とを相互変換し、ＯＬＴ機能１４０から指示されたタイミングで上り光信号を送信するＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）機能１５０と、
を備える。

例えば、ＰＯＮシステム１３０としてＧＥ−ＰＯＮ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ）、１０Ｇ−ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ）等のＴＤＭ−ＰＯＮシステムを適用する場合を考えると、ＯＬＴ機能１４０とは、下りリンクにおいてＢＢＵ１１０が出力するＩＱデータをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにマッピングして所定のタイミングで送信する機能や、上りリンクにおいて受信したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームからＩＱデータを抽出する機能を含む。一方、ＯＮＵ機能１５０とは、下りリンクにおいて受信したＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームからＩＱデータを抽出する機能や、上りリンクにおいてＲＲＵ１２０が出力するＩＱデータをＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームにマッピングして所定のタイミングで送信する機能を含む。

なお、図９では、ＢＢＵ１１０がＯＬＴ機能１４０を有し、ＲＲＵ１２０がＯＮＵ機能１５０を有する分散型無線通信基地局システムを説明したが、既存のＢＢＵ／ＲＲＵ／ＯＬＴ／ＯＮＵを用いて本実施形態を実施してもよい。この場合、ＢＢＵ１１０とＯＬＴ（不図示）の間およびＲＲＵ１２０とＯＮＵ（不図示）の間にそれぞれアダプタ（不図示）で接続し、ＯＬＴ−ＯＮＵ間をＰＯＮシステム１３０で接続することになる。

ＢＢＵ−ＯＬＴ間のアダプタの機能は、ＢＢＵ１１０が出力する下り光信号をＯＬＴの入力インタフェースが認識できる形式の信号へと変換する機能、及びＯＬＴが出力する上り信号をＢＢＵ１１０の入力インタフェースが認識できる形式の光信号へと変換する機能を含む。

一方、ＯＮＵ−ＲＲＵ間のアダプタの機能は、ＯＮＵが出力する下り信号をＲＲＵ１２０の入力インタフェースが認識できる形式の光信号へと変換する機能、及びＲＲＵ１２０が出力する上り光信号をＯＮＵの入力インタフェースが認識できる形式の信号へと変換する機能を含む。

図１は、本実施形態の分散型無線通信基地局システムが備えるＲＲＵの装置構成例を説明する図である。

ＲＲＵは、上りリンクのために、無線信号の送信／受信を行うアンテナ１１と、送信／受信を切り替える送受切替部１２と、受信した無線信号の信号電力を信号処理で扱えるレベルまで増幅する増幅器２１と、無線信号をダウンコンバートするダウンコンバート部２２と、ダウンコンバートされたアナログ信号をデジタル信号のＩＱデータに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、ＢＢＵからの伝送信号に含まれる制御信号から無線帯域情報を取り出す無線帯域割当情報（上り）抽出部１６９ｂと、無線帯域情報に基づいてＩＱデータに対してフィルタリング処理を行い、サンプリング周波数ｆ_ｓを低減するフィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃと、ＩＱデータと制御信号を多重するフレーム変換部２５と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部２６を有する。無線帯域割当情報（上り）抽出部１６９ｂ及びフィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃがサンプリング周波数変更機能１６９に相当する。

ＲＲＵは、下りリンクのために、ＢＢＵから受信した光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部３１と、受信信号から制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部３２と、制御信号から無線帯域割当情報を取り出す無線帯域割当情報（下り）抽出部１６８ｂと、取り出された無線帯域割当情報を基に元のサンプリング周波数を認識してＢＢＵで低減されたサンプリング周波数を元の値に戻し、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うフィルタバンク部（下り、ＲＲＵ）１６８ｃと、ＩＱデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部３４と、アナログ信号をアップコンバートするアップコンバート部３５と、無線信号の電力を増幅する増幅器３６を有する。無線帯域割当情報（下り）抽出部１６８ｂ及びフィルタバンク部（下り、ＲＲＵ）１６８ｃがサンプリング周波数復元機能１６８に相当する。

関連技術と違い、ＲＲＵはＢＢＵから受信した無線帯域割当情報を基に、サンプリング周波数ｆ_ｓ及びフィルタ係数を算出して変更する。

図２は、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃの構成を説明する図である。上りリンクにおいて、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃは、無線帯域割当情報（上り）抽出部１６９ｂが受信した無線帯域割当情報を基に複数の周波数成分に分割する。具体的には必要周波数成分の信号だけを取り出すようなフィルタ係数をフィルタ係数決定部１６９ｃ２で算出し、各フィルタ１６９ｃ１のフィルタ係数を変更する。後述のように周波数成分毎に低減可能なサンプリング周波数ｆ_ｓ’をサンプリング周波数決定部１６９ｃ３で決定して、サンプリング周波数変換部１６９ｃ４でＩＱデータのサンプリング周波数をｆ_ｓからｆ_ｓ’に変更して出力する。そしてこれら周波数成分ごとの信号をデータ多重部１６９ｃ５で多重して出力する。多重方法は、時間多重などが用いられる。

図３は、フィルタバンク部（下り、ＲＲＵ）１６８ｃの構成を説明する図である。下りリンクにおいて、フィルタバンク部（下り、ＲＲＵ）１６８ｃは、入力される信号をデータ分離部１６８ｃ５で周波数成分ごとに分離する。そして、無線帯域割当情報（下り）抽出部１６８ｂが受信した無線帯域割当情報を基に、各周波数成分の低減されたサンプリング周波数ｆ_ｓ’をサンプリング周波数決定部１６８ｃ３で算出し、サンプリング周波数復元部１６８ｃ４で元のサンプリング周波数ｆ_ｓに戻して出力する。さらにフィルタ係数決定部１６９ｃ２は、無線帯域割当情報（下り）抽出部１６８ｂが受信した無線帯域割当情報を基に、各信号の周波数成分を把握して各フィルタ１６８ｃ１のフィルタ係数を変更する。各サンプリング周波数復元部１６８ｃ４から出力される信号は、サンプリング周波数を低減させたデータを元のサンプリング周波数に復元しているため、折り返し信号が含まれている。各フィルタ１６８ｃ１は、所望信号のみを透過させ、折り返し信号を除去する。
元のサンプリング周波数ｆ_ｓは、ＢＢＵ及びＲＲＵで既知である。無線帯域割当情報を基にしたサンプリング周波数決定手法を、ＢＢＵ及びＲＲＵで統一しておけば、同じ無線帯域割当情報を受け取ったＢＢＵ及びＲＲＵは、無線信号をどのように分割すれば良いか、また低減されたサンプリング周波数ｆ_ｓ’がいくつであるかを知ることができる。

続いて、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃで行われる無線信号を複数の周波数成分に分割する手法について説明する。
ｉ）基地局の最小のスケジューリング単位を基準とする。
例えば、図１２のＬＴＥでは最小のスケジューリング単位は１８０ｋＨｚである。すなわち、最大ＲＢ毎に１１０個の周波数成分に分割する。また、未使用ＲＢや割当ＲＢの状況に応じて分割単位をＲＢの整数個倍（３６０ＫＨｚ、５４０ＫＨｚ、７２０ＫＨｚ、・・・）とすることもできる。なお、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃは、無線帯域割当の最小周期（０．５ｍｓ）毎に分割形態を変化させることができる。
ｉｉ）利用可能な周波数帯域幅を整数で割った値とする。
利用可能な周波数帯域幅がｆ_ａｖａの場合、ｆ_ａｖａ／ｎ（ｎ＝１，２，・・・）毎に分割し、周波数成分とする。例えば、ｆ_ａｖａ＝１８ＭＨｚであれば、ある時間では分割単位をｎ＝１０で１．８ＭＨｚ毎とし、他の時間では分割単位をｎ＝１００で１８０ＫＨｚ毎とすることができる。
ｉｉｉ）無線端末に割り当てた無線帯域毎とする。
１の無線端末には無線帯域が連続して割り当てられている。従って、分割単位を割り当てられた無線帯域毎とすることができる。この場合、均一に分割はされない。また、無線端末の通信状況に応じて時刻毎に割り当てる無線帯域が変化する。
ｉｖ）連続した無線帯域ごととする。
周波数間隔がｆ_ｔｈ以下の信号を連続した一つの固まりとし、周波数間隔がｆ_ｔｈ以上離れた信号を別の信号として分割する。ここで、２つの無線信号が存在し、これらが周波数間隔ｆ_t離れて存在すると仮定する。フィルタには通過域／遷移域／阻止域が存在するが、フィルタリング処理で片方の信号を取り出す際、遷移域がｆ_t以下であれば、もう一方の信号成分の電力を阻止域で抑圧できる。遷移域がｆ_t以上であれば、フィルタリング処理で取り出した信号成分に、もう一方の信号成分の電力が抑圧されずに含まれてしまう。したがって、ｆ_ｔｈは、フィルタのｆ_tを考慮し、分割された信号の品質が劣化しないよう決定される。

また、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃで行われる各周波数成分で低減可能なサンプリング周波数ｆ_ｓ’を決定する手法について説明する。
ａ）基地局と無線端末との間の無線通信で信号品質が劣化しないように決定する。
フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃは、１の分割信号による折り返し信号による他の分割信号への影響が予め設定される許容値以下となるサンプリング周波数ｆ_ｓ’に変更する。無線通信基地局システムには、予め基地局と無線端末との間の無線通信に許容されているトータル的なノイズ等の規格がある（非特許文献２を参照）。フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃでサンプリング周波数を低減していくと、あるサンプリング周波数でノイズが当該規格を超過する。従って、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃは、ノイズが当該規格を超過しない程度（若干のマージンを持たせてもよい。）のサンプリング周波数まで低減する。
ｂ）周波数成分に含まれる帯域に応じて決定する。
フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃは、無線帯域を分割した周波数成分に含まれる帯域に基づいてサンプリング周波数を変更する。例えば、図１０のＬＴＥであれば、周波数成分の幅が５４０ＫＨｚ（ＲＢ×３個分）とした場合、周波数成分内に３個の割当ＲＢが含まれれば、サンプリング周波数の低減を行わず、周波数成分内に２個あるいは１個の割当ＲＢが含まれれば、サンプリング周波数を１／２とする。また、周波数成分の幅や割当ＲＢの個数によって、サンプリング周波数を１／４や１／８としてもよい。
なお、未使用ＲＢのみの周波数成分についてはサンプリングしないようサンプリング周波数をゼロとしてもよい。
ｃ）折り返し信号と所望信号が周波数軸上で重複しないように決定する。
図１４に折り返し信号と所望信号とが重複する場合を説明する。送信側では周波数軸上で４ブロック毎に無線帯域を設定している。関連技術では、サンプリング周波数の変更は無いため、受信側でも同じように４ブロック毎の信号を受信する。一方、サンプリング周波数を低下させると受信側でサンプリング周波数を復元したときに折り返し信号が発生する。このとき、低下させたサンプリング周波数によっては所望信号成分と折り返し信号とが重複してしまい、受信側で所望信号を受信できなくなる。従って、本実施形態のサンプリング周波数決定部１６９ｃ３は、折り返し信号と所望信号が周波数軸上で重ならない最小の周波数までサンプリング周波数を低減する。

サンプリング周波数変換部１６９ｃ４は、図１のようにＡ／Ｄ変換部２３から出力されるビット系列のデータを間引く等で実現される。サンプリング周波数変換部１６９ｃ４は、他にもデシメーションフィルタを用いてＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）にかけながらダウンサンプリングする、あるいは複数ビットを平均化または加算して１ビットに変換してダウンサンプリングすることでも実現できる。一方サンプリング周波数復元部１６８ｃ４は、入力されるビット系列のデータに対して０を補完する等で実現される。

図４は、本実施形態の分散型無線通信基地局システムが備えるＢＢＵの装置構成例を説明する図である。

ＢＢＵは、上りリンクのため、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部４１と、受信信号から制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部４２と、無線帯域割当情報を基に元のサンプリング周波数を認識してＲＲＵで低減されたサンプリング周波数を元の値に戻し、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うフィルタバンク部（上り、ＢＢＵ）１７２ｃと、ＩＱデータに対して復調を行う変復調部４３を有する。フィルタバンク部（上り、ＢＢＵ）１７２ｃがサンプリング周波数復元機能１７２に相当する。

ＢＢＵは、下りリンクのため、変調信号のＩＱデータを出力する変復調部４３と、無線帯域割当情報とその他制御情報を多重して制御信号を作成する制御信号作成部５０と、無線帯域情報に基づいてＩＱデータに対してフィルタリング処理を行い、サンプリング周波数ｆ_ｓを低減するフィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃと、ＩＱデータと制御信号を多重するフレーム変換部５１と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部５２を有する。フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃがサンプリング周波数変更機能１７３に相当する。

関連技術と違い、ＢＢＵは無線帯域割当情報を基に、ｆ_ｓ及びフィルタ係数を算出して変更し、制御情報として無線帯域割当情報をＲＲＵへ伝送する。

図５は、フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃの構成を説明する図である。下りリンクにおいて、フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃは、無線帯域割当情報を基に、必要周波数成分の信号だけを取り出すようなフィルタ係数をフィルタ係数決定部１７３ｃ２で算出し、各フィルタ１７３ｃ１のフィルタ係数を変更する。さらに、各周波数成分に必要なｆ_ｓをサンプリング周波数決定部１７３ｃ３で決定して、サンプリング周波数変換部１７３ｃ４でＩＱデータのサンプリング周波数をｆ_ｓからｆ_ｓ’に変更して出力する。そしてこれら周波数成分ごとの信号をデータ多重部１７３ｃ５で多重して出力する。

図６は、フィルタバンク部（上り、ＢＢＵ）１７２ｃの構成を説明する図である。上りリンクにおいて、フィルタバンク部（上り、ＢＢＵ）１７２ｃは、入力される信号をデータ分離部１７２ｃ５で周波数成分ごとに分離する。そして、無線帯域割当情報を基に、低減されている各周波数成分のサンプリング周波数ｆ_ｓ’をサンプリング周波数決定部１７２ｃ３で算出し、サンプリング周波数復元部１７２ｃ４で元のサンプリング周波数ｆ_ｓに戻して出力する。さらにフィルタ係数決定部１７２ｃ２は、無線帯域割当情報を基に、各信号の周波数成分を把握して各フィルタ１７２ｃ１のフィルタ係数を変更する。各サンプリング周波数復元部１７２ｃ４から出力される信号は、サンプリング周波数を低減させたデータを元のサンプリング周波数に復元しているため、折り返し信号が含まれている。各フィルタ１７２ｃ１は、真の信号のみを透過させ、折り返し信号を除去する。

フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃで行われる無線信号を複数の周波数成分に分割する手法は、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃの説明と同様である。また、フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃで行われる各周波数成分に必要なサンプリング周波数ｆ_ｓ’を決定する手法も、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃの説明と同様である。

図７は、本実施形態の分散型無線通信基地局システムでの下りリンクの動作方法を説明する図である。ＢＢＵは、まず無線信号をフィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃに通して複数の周波数成分に分割する。各周波数成分は、例えば、連続して割り当てられている無線帯域ごとに信号を分割する。そしてサンプリング周波数変換部１７３ｃ４でサンプリング周波数ｆ_ｓを例えば１／４のサンプリング周波数ｆ_ｓ’とする。ＲＲＵのサンプリング周波数復元部１６８ｃ４でサンプリング周波数をｆ_ｓ’から元のｆ_ｓに戻した際、折り返し信号が発生する。そこで各周波数成分の信号に対して、ＲＲＵのフィルタ１６８ｃ１でフィルタリング処理をかけ、所望信号成分だけを取り出し、加算してＤ／Ａ変換部３４へ出力する。

図８は、本実施形態の分散型無線通信基地局システムでの上りリンクの動作方法を説明する図である。ＲＲＵは、受信した無線信号に対してフィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃでフィルタリング処理を行い、所望周波数成分ごとに信号を分割する。そしてサンプリング周波数変換部１６９ｃ４でサンプリング周波数ｆ_ｓを例えば１／４のサンプリング周波数ｆ_ｓ’としてＢＢＵへ伝送を行う。ＢＢＵのサンプリング周波数復元部１７２ｃ４でサンプリング周波数をｆ_ｓ’から元のｆ_ｓに戻すと折り返し信号が発生する。そこで各周波数成分の信号に対して、ＢＢＵのフィル１７２ｃ１でフィルタリング処理をかけ、所望周波数成分だけを取り出し、加算して変復調部４３へ出力する。

なお、ＲＲＨが受信する無線信号には、他のセルに含まれる無線端末からの無線信号も含まれることがある。このような無線信号を図８では「不要波」と表記している。不要波は、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃで除去することができる。

また、フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）１６９ｃをフレーム変換部２５の後段とし、フィルタバンク部（上り、ＢＢＵ）１７２ｃをフレーム変換部４２の前段としてもよい。同様に、フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）１７３ｃをフレーム変換部５１の後段とし、フィルタバンク部（下り、ＲＲＵ）１６８ｃをフレーム変換部３２の前段としてもよい。

さらに、フィルタバンク（１６８ｃ、１６９ｃ）、Ｅ／Ｏ変換部２６及びＯ／Ｅ変換部３１を１の筐体としたアダプタとし、ＲＲＵのフレーム変換部（２５、３２）に接続するしてもよい。同様に、フィルタバンク（１７２ｃ２、１７３ｃ２）、Ｏ／Ｅ変換部４１及びＥ／Ｏ変換部５２を１の筐体としたアダプタとし、ＢＢＵのフレーム変換部（４２、５１）に接続してもよい。既存のＢＢＵまたはＲＲＵを改変すること無く、本実施形態の分散型無線通信基地局システムを実現することができる。

以下は、本実施形態の分散型無線通信基地局システムをまとめたものである。
＜課題＞
関連技術では、ＲＲＵのサンプリング周波数が常に一定であるため、無線信号の周波数帯域幅に対して必要以上のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を行う可能性がある。
＜解決手段＞
無線帯域割当情報を基に無線信号を周波数成分ごとに分割し、無線帯域割当の比較的少ない信号のサンプリング周波数を減少する事により、ＢＢＵ−ＲＲＵ間のデジタルＲｏＦ伝送に必要な帯域を削減する。
＜効果＞
本発明は、無線帯域の割当状況に応じてサンプリング周波数を減少できるため、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で必要な帯域を減少できる。

本発明の構造は、図９に限定されるものではなく、ＢＢＵが１つ以上のＲＲＵを収容する場合に適用できる。

１１：アンテナ
１２：送受切替部
２１：増幅器
２２：ダウンコンバート部
２３：Ａ／Ｄ変換部
２４：ベースバンドフィルタ部（上り）
２５：フレーム変換部
２６：Ｅ／Ｏ変換部
３１：Ｏ／Ｅ変換部
３２：フレーム変換部
３３：ベースバンドフィルタ部（下り）
３４：Ｄ／Ａ編幹部
３５：アップコンバート部
３６：増幅器
４１：Ｏ／Ｅ変換部
４２：フレーム変換部
４３：変復調部
５０：制御信号作成部
５１：フレーム変換部
５２：Ｅ／Ｏ変換部
１０１：携帯端末
１１０：ＢＢＵ
１２０：ＲＲＵ
１３０：ＰＯＮシステム
１４０：ＯＬＴ機能
１５０：ＯＮＵ機能
１６８：サンプリング周期復元機能
１６８ｂ：無線帯域割当情報（下り）抽出部
１６８ｃ：フィルタバンク部（下り、ＲＲＵ）
１６８ｃ１：フィルタ
１６８ｃ２：フィルタ係数決定部
１６８ｃ３：サンプリング周波数決定部
１６８ｃ４：サンプリング周波数復元部
１６８ｃ５：データ分離部
１６９：サンプリング周波数可変機能
１６９ｂ：無線帯域割当情報（上り）抽出部
１６９ｃ：フィルタバンク部（上り、ＲＲＵ）
１６９ｃ１：フィルタ
１６９ｃ２：フィルタ係数決定部
１６９ｃ３：サンプリング周波数決定部
１６９ｃ４：サンプリング周波数変換部
１６９ｃ５：データ多重部
１７２：サンプリング周期復元機能
１７２ｃ：フィルタバンク部（上り、ＢＢＵ）
１７２ｃ１：フィルタ
１７２ｃ２：フィルタ係数決定部
１７２ｃ３：サンプリング周波数決定部
１７２ｃ４：サンプリング周波数復元部
１７２ｃ５：データ分離部
１７３：サンプリング周期可変機能
１７３ｃ：フィルタバンク部（下り、ＢＢＵ）
１７３ｃ１：フィルタ
１７３ｃ２：フィルタ係数決定部
１７３ｃ３：サンプリング周波数決定部
１７３ｃ４：サンプリング周波数変換部
１７３ｃ５：データ多重部
３０１：分散型無線通信基地局システム

Claims (8)

1. 無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能が信号処理装置（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と無線装置（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｕｎｉｔ）に分割されている分散型無線通信基地局システムであって、
   前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを接続し、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）伝送する光ファイバと、
   前記無線信号の無線帯域情報に基づいて、前記無線信号を複数の周波数成分の分割信号に分割し、前記分割信号のサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値から変更して前記伝送信号とするサンプリング周波数変更機能と、
   前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値に復元するとともに、サンプリング周波数の復元時に発生する折り返し信号を除去するサンプリング周波数復元機能と、
   を備えることを特徴とする分散型無線通信基地局システム。
2. 前記サンプリング周波数変更機能は、
   １の前記分割信号による折り返し信号による他の前記分割信号への影響が予め設定される許容値以下となるサンプリング周波数に変更することを特徴とする請求項１に記載の分散型無線通信基地局システム。
3. 前記サンプリング周波数変更機能は、前記周波数成分に含まれる帯域に応じてサンプリング周波数を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の分散型無線通信基地局システム。
4. 前記サンプリング周波数変更機能は、
   未使用の前記周波数成分が存在する場合、前記周波数成分のサンプリング周波数をゼロとすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の分散型無線通信基地局システム。
5. 前記光ファイバは、１つの前記ＢＢＵと複数の前記ＲＲＵを接続するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムであり、
   前記ＰＯＮシステムの前記ＢＢＵ側にあり、前記ＢＢＵで扱う信号形式と前記ＰＯＮシステムで伝送可能な信号形式とを相互変換し、前記ＰＯＮシステムでの光信号の衝突を回避する送信タイミングを制御するＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）機能と、
   前記ＰＯＮシステムの前記ＲＲＵ側にあり、前記ＲＲＵで扱う信号形式と前記ＰＯＮシステムで伝送可能な信号形式とを相互変換し、前記ＯＬＴ機能から指示されたタイミングで上り光信号を送信するＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）機能と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の分散型無線通信基地局システム。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の分散型無線通信基地局システムが備える信号処理装置。
7. 請求項１から５のいずれかに記載の分散型無線通信基地局システムが備える無線装置。
8. 無線端末と無線信号を送受信する基地局の機能がＢＢＵとＲＲＵに分割されている分散型無線通信基地局の動作方法であって、
   前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとを光ファイバで接続し、前記ＢＢＵと前記ＲＲＵとの間の伝送信号を光信号でＲｏＦ伝送する際に、
   前記無線信号の無線帯域情報に基づいて、前記無線信号を複数の周波数成分の分割信号に分割し、前記分割信号のサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値から変更して前記伝送信号とするサンプリング周波数変更手順と、
   前記伝送信号を受信した際にサンプリング周波数を前記周波数成分毎に所定値に復元するとともに、サンプリング周波数の復元時に発生する折り返し信号を除去するサンプリング周波数復元手順と、
   を行うことを特徴とする分散型無線通信基地局システムの動作方法。

Images