JP2023098062A - 無線通信装置及び無線送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他の通信システムへ与える干渉を低減すること。【解決手段】無線通信装置は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナから送信される送信データに対して無線送信処理を実行する無線送信部と、前記無線送信部に接続されるプロセッサとを有する。前記プロセッサは、前記送信データを送信する際に形成可能なビーム群を指定するビーム群指定情報を取得し、前記ビーム群に含まれる少なくとも１つのビームを形成し、形成したビームを含むビーム群の包絡線を前記ビーム群指定情報に対応する補正係数を用いて補正する処理を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置及び無線送信方法に関する。

一般に、例えば携帯電話などが用いられる無線通信システムには、通信容量の増大及び伝送品質の改善のために、多数のアンテナを利用するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）やビームフォーミングなどの技術が導入されることがある。すなわち、無線通信システムに属する基地局装置及び端末装置は、複数のアンテナを用いて信号を無線送受信する。

ＭＩＭＯでは、例えば基地局装置の各アンテナから同時に異なる信号が送信され、受信側の端末装置においてアンテナごとの信号が分離されるため、通信容量を増大することができる。また、ビームフォーミングでは、例えば基地局装置の各アンテナから送信される信号に位相差を設けることにより、受信側の端末装置の方向のゲインを大きくするビームが形成されるため、伝送品質が改善され、結果として通信容量を増大することができる。

このような無線通信システムには、それぞれ使用可能な無線周波数帯域が割り当てられており、例えば３４００～４１００ＭＨｚ帯の無線周波数は、携帯電話が用いられる無線通信システムに割り当てられるとともに、衛星通信システムにも割り当てられている。

特開２０１５－１６２８２３号公報 特開２０１８－０６７８５２号公報 特表２０１８－５１２７８０号公報

しかしながら、無線通信システムと衛星通信システムに同じ無線周波数帯域が割り当てられていることから、互いの通信システムに対する干渉が発生するという問題がある。すなわち、無線通信システムにおいて送受信される信号が衛星通信システムの通信に干渉を与えたり、衛星通信システムにおいて送受信される信号が無線通信システムの通信に干渉を与えたりすることがある。

このような干渉が発生する結果、それぞれの通信システムにおいては、通信容量及び伝送品質が劣化してしまう。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、他の通信システムへ与える干渉を低減することができる無線通信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。

本願が開示する無線通信装置は、１つの態様において、複数のアンテナと、前記複数のアンテナから送信される送信データに対して無線送信処理を実行する無線送信部と、前記無線送信部に接続されるプロセッサとを有する。前記プロセッサは、前記送信データを送信する際に形成可能なビーム群を指定するビーム群指定情報を取得し、前記ビーム群に含まれる少なくとも１つのビームを形成し、形成したビームを含むビーム群の包絡線を前記ビーム群指定情報に対応する補正係数を用いて補正する処理を実行する。

本願が開示する無線通信装置及び無線送信方法の１つの態様によれば、他の通信システムへ与える干渉を低減することができるという効果を奏する。

図１は、通信システムの構成例を示す図である。 図２は、一実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図３は、包絡線補正部の構成例を示す図である。 図４は、包絡線補正の具体例を示す図である。 図５は、無線送信方法を示すフロー図である。 図６は、無線通信装置の変形例を示すブロック図である。 図７は、包絡線補正部の構成例を示す図である。 図８は、無線通信装置の他の変形例を示すブロック図である。

以下、本願が開示する無線通信装置及び無線送信方法の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、一実施の形態に係る通信システムの構成例を示す図である。図１に示す通信システムは、ＣＵ（Central Unit）／ＤＵ（Distributed Unit）１００、ＲＵ（Radio Unit）２００及びＵＥ（User Equipment）３００を有する。

ＣＵ／ＤＵ１００は、基地局を構成するベースバンド装置であり、送信データ及び受信データに対するベースバンド処理を実行する。具体的には、ＣＵ／ＤＵ１００は、複数のＵＥ３００宛ての送信データを生成し、フロントホール回線を通じてＲＵ２００へ送信する。また、ＣＵ／ＤＵ１００は、ＵＥ３００から受信された受信データをフロントホール回線を通じてＲＵ２００から受信し、受信データに対する復号などを実行する。

また、ＣＵ／ＤＵ１００は、ＲＵ２００が形成するビームに関する指示をＲＵ２００へ送信する。すなわち、ＣＵ／ＤＵ１００は、複数の異なる方向のビームを指定するビーム指定情報をＲＵ２００へ送信し、ビーム指定情報によって指定されるビームを形成するようにＲＵ２００に指示する。

ＲＵ２００は、基地局を構成する無線通信装置であり、送信データ及び受信データに対する無線処理を実行する。具体的には、ＲＵ２００は、ＵＥ３００宛ての送信データをアンテナから無線送信する。また、ＲＵ２００は、ＵＥ３００から送信されたデータをアンテナを介して無線受信し、受信データに対して所定の無線受信処理を施す。

ＲＵ２００は、複数のアンテナを備え、ＣＵ／ＤＵ１００からの指示に従ってビームを形成し、信号を無線送信する。このとき、ＲＵ２００は、ビーム指定情報によって指定されるビームを形成する。また、ＲＵ２００は、ビーム指定情報に基づいて、指定されたビームが属するビーム群を特定し、特定したビーム群に対応する補正係数によって、形成するビームの包絡線を補正する。ＲＵ２００の構成については、後に詳述する。

ＵＥ３００は、ＲＵ２００との間で無線通信する端末装置である。すなわち、ＵＥ３００は、ＲＵ２００から無線送信された信号をアンテナを介して受信し、アンテナを介してＲＵ２００に対して信号を送信する。

図２は、一実施の形態に係るＲＵ２００の構成を示すブロック図である。図２においては、送信に関する処理部を図示し、受信に関する処理部の図示を省略している。図２に示すＲＵ２００は、通信インタフェース部（以下「通信ＩＦ部」と略記する）２１０、プロセッサ２２０、メモリ２３０、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換部２４０、アップコンバータ２５０及びパワーアンプ２６０を有する。

通信ＩＦ部２１０は、フロントホール回線を通じてＣＵ／ＤＵ１００に接続し、ＣＵ／ＤＵ１００との間で通信する。通信ＩＦ部２１０は、複数のＵＥ３００宛ての送信データをＣＵ／ＤＵ１００から受信する。また、通信ＩＦ部２１０は、ビーム指定情報をＣＵ／ＤＵ１００から受信する。

プロセッサ２２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備える信号処理部であり、ＲＵ２００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ２２０は、重み係数制御部２２１、ビーム形成部２２２、多重部２２３、包絡線補正部２２４及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理部２２５を有する。

重み係数制御部２２１は、ビーム指定情報を通信ＩＦ部２１０から取得し、ビーム指定情報によって指定される各ビームを形成するための重み係数を保持する。そして、重み係数制御部２２１は、ＣＵ／ＤＵ１００からのビーム指定情報が通信ＩＦ部２１０によって受信されると、ビーム指定情報に応じたビームを形成するための重み係数をビーム形成部２２２へ出力する。また、重み係数制御部２２１は、ビーム指定情報によって指定されるビームが属するビーム群を複数のビーム群の中から特定し、特定したビーム群を包絡線補正部２２４へ通知することにより、ビーム群の包絡線を補正するための補正係数を設定させる。

ビーム形成部２２２は、複数のＵＥ３００宛ての送信データを通信ＩＦ部２１０から取得し、重み係数制御部２２１から出力される重み係数を用いて、送信データを送信する際のビームを形成する。具体的には、ビーム形成部２２２は、各ＵＥ３００宛ての送信データを論理アンテナポート数に分岐し、各論理アンテナポートに対応する送信データに重み係数を乗算することにより、それぞれのＵＥ３００宛ての送信データ用のビームを形成する。

多重部２２３は、複数のＵＥ３００宛ての送信データを多重する。そして、多重部２２３は、複数のＵＥ３００宛ての送信データが多重された論理アンテナポートごとのストリームデータを包絡線補正部２２４へ出力する。

包絡線補正部２２４は、重み係数制御部２２１からビーム群の情報が通知されると、ビーム群に対応する補正係数を設定し、補正係数を用いてストリームデータを補正することにより、ビーム群の包絡線を補正する。具体的には、包絡線補正部２２４は、論理アンテナポートごとの複数のストリームデータに対して補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することにより、物理アンテナポート数のアンテナストリームを生成する。ここで、複数のストリームデータに乗算される補正係数の行列は、重み係数制御部２２１から通知されるビーム群の包絡線の幅を小さくしたり大きくしたりするものであり、ビーム群に含まれるビーム全体を一括して補正するものである。

図３は、包絡線補正部２２４の構成例を示す図である。図３に示すように、包絡線補正部２２４は、例えばｍ個の論理アンテナポートに対応するストリーム＃１～＃ｍが入力されると、例えばｎ個の物理アンテナポートに対応するアンテナストリーム＃１～＃ｎを出力する。包絡線補正部２２４は、ストリーム＃１～＃ｍに、ビーム群に対応する補正係数を乗算する乗算器と、各ストリーム＃１～＃ｍに関する乗算器の乗算結果を加算する加算器とを有する。そして、包絡線補正部２２４は、ｍ個のストリーム＃１～＃ｍをそれぞれｎ個の信号に分岐し、分岐された各信号に補正係数を乗算し、ストリームごとのｎ個の乗算結果を加算することにより、ｎ個のアンテナストリーム＃１～＃ｎを生成する。つまり、包絡線補正部２２４は、ストリーム＃１～＃ｍにｎ行ｍ列の補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することにより、アンテナストリーム＃１～＃ｎを生成する。

補正係数の行列は、ビーム群に対応するものであり、このビーム群の包絡線の幅を変更するものである。すなわち、例えば図４（ａ）に示すように、ビーム群に含まれる複数のビーム４０１が包絡線４０２を形成する場合、補正係数は、図４（ｂ）に示すように包絡線４０２の幅を小さくしたり、図４（ｃ）に示すように包絡線４０２の幅を大きくしたりする補正係数である。このような補正係数は、ビーム群ごとに与干渉を回避すべき方向のビームが形成されないようにあらかじめ求められている。すなわち、例えば衛星通信システムの通信に対して干渉を与える方向にビームが形成されないようにビーム群の包絡線を補正する補正係数が、それぞれのビーム群についてあらかじめ求められている。

そして、例えばビーム群の包絡線の幅を小さくする補正係数によってストリームデータが補正されることにより、衛星通信システムなどの他の通信への干渉が発生する方向へのビーム形成を回避することができる。また、例えばビーム群の包絡線の幅を大きくする補正係数によってストリームデータが補正されることにより、他の通信への干渉が発生しない方向を最大限に使用してビームを形成することができ、伝送品質及び通信容量を改善することができる。

図２に戻って、ＩＦＦＴ処理部２２５は、物理アンテナポート数のアンテナストリームに対してＩＦＦＴ処理を施し、周波数領域のアンテナストリームを時間領域のアンテナストリームに変換する。ＩＦＦＴ処理部２２５は、時間領域の信号に変換されたアンテナストリームをそれぞれの物理アンテナポートに対応するＤ／Ａ変換部２４０へ出力する。

メモリ２３０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ２２０による処理に用いられる情報を記憶する。

Ｄ／Ａ変換部２４０は、物理アンテナポートごとに設けられ、それぞれアンテナストリームをＤ／Ａ変換する。

アップコンバータ２５０は、物理アンテナポートごとに設けられ、それぞれアンテナストリームをアップコンバートし、アンテナストリームを無線周波数の信号に変換する。

パワーアンプ２６０は、物理アンテナポートごとに設けられ、それぞれアンテナストリームを増幅し、各アンテナストリームを物理アンテナポートに接続するアンテナから無線送信する。

次いで、上記のように構成されたＲＵ２００による無線送信方法について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。

ＣＵ／ＤＵ１００は、ＲＵ２００から複数のＵＥ３００へ無線送信させる送信データをＲＵ２００へ送信する。また、ＣＵ／ＤＵ１００は、これらの送信データの送信に用いるビームを指定するビーム指定情報をＲＵ２００へ送信する。そして、ＲＵ２００の通信ＩＦ部２１０によって、複数のＵＥ３００宛ての送信データが受信されると、これらの送信データは、ビーム形成部２２２によって取得される（ステップＳ１０１）。また、通信ＩＦ部２１０によって、送信データを送信する際のビーム指定情報が受信されると、ビーム指定情報は、重み係数制御部２２１によって取得される（ステップＳ１０２）。

そして、重み係数制御部２２１によって、あらかじめ規定されている複数のビーム群の中から、ビーム指定情報によって指定されるビームが属するビーム群が特定される（ステップＳ１０３）。すなわち、ビーム指定情報によって指定されるすべてのビームは、同じビーム群に属するため、この１つのビーム群が特定される。特定されたビーム群は、包絡線補正部２２４へ通知され、ビーム群に対応する補正係数であって、ビーム群の包絡線を補正する補正係数が包絡線補正部２２４に設定される（ステップＳ１０４）。

一方、重み係数制御部２２１によって、ビーム指定情報によって指定されたビームを形成するための重み係数がビーム形成部２２２へ出力される。そして、ビーム形成部２２２によって、重み係数が用いられることにより、複数のＵＥ３００宛ての送信データを送信する際のビームが形成される（ステップＳ１０５）。すなわち、各ＵＥ３００宛ての送信データが論理アンテナポート数に分岐され、各論理アンテナポートに対応する送信データに重み係数が乗算される。

論理アンテナポートに対応する各ＵＥ３００宛ての送信データは、多重部２２３によって多重され（ステップＳ１０６）、論理アンテナポートごとのストリームデータが包絡線補正部２２４へ出力される。そして、包絡線補正部２２４によって、論理アンテナポートごとのストリームデータと補正係数の行列との行列演算によって、ビーム群の包絡線の幅を変更する補正がビームに対して施される（ステップＳ１０７）。すなわち、ストリームデータが物理アンテナポート数に分岐され、各物理アンテナポートに対応するストリームデータに補正係数が乗算され、乗算結果が物理アンテナポートごとに加算されることにより、物理アンテナポートごとのアンテナストリームが生成される。

アンテナストリームは、ＩＦＦＴ処理部２２５によってＩＦＦＴ処理が施されることにより（ステップＳ１０８）、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換される。そして、それぞれのアンテナストリームは、物理アンテナポートごとに設けられたＤ／Ａ変換部２４０によってＤ／Ａ変換され、アップコンバータ２５０によってアップコンバートされ、パワーアンプ２６０によって増幅される。増幅されたアンテナストリームは、それぞれ物理アンテナポートに接続するアンテナから無線送信される（ステップＳ１０９）。このとき、ビーム形成部２２２によって送信データに重み係数が乗算されているため、ビームが形成されるが、包絡線補正部２２４によって包絡線の幅を制御する補正が行われるため、例えば衛星通信システムなどの他の通信への干渉の発生を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ビーム指定情報によって指定されるビームを形成し、これらのビームが属するビーム群に対応する補正係数を用いて、ビーム群の包絡線の幅を変更するようにビームを補正する。このため、他の通信システムの通信が行われる方向にビームが形成されないようにして、他の通信システムへ与える干渉を低減することができる。

なお、上記一実施の形態においては、論理アンテナポートごとのストリームデータと補正係数の行列との行列演算によってビーム群の包絡線を補正するものとしたが、論理アンテナポートごとの重み係数と補正係数の行列との行列演算によってビーム群の包絡線を補正することも可能である。図６は、重み係数を補正する場合のＲＵ２００の変形例を示すブロック図である。図６において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。図６に示すＲＵ２００は、図２に示すＲＵ２００の包絡線補正部２２４に代えて、包絡線補正部２２４ａを有する。

包絡線補正部２２４ａは、重み係数制御部２２１からビーム群の情報が通知されると、ビーム群に対応する補正係数を設定し、補正係数を用いて重み係数を補正することにより、ビーム群の包絡線を補正する。具体的には、包絡線補正部２２４ａは、論理アンテナポートごとの複数の重み係数に対して補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することにより、物理アンテナポート数の補正重み係数を生成する。ここで、複数の重み係数に乗算される補正係数の行列は、重み係数制御部２２１から通知されるビーム群の包絡線の幅を小さくしたり大きくしたりするものであり、ビーム群に含まれるビーム全体を一括して補正するものである。

図７は、包絡線補正部２２４ａの構成例を示す図である。図７に示すように、包絡線補正部２２４ａは、例えばｍ個の論理アンテナポートに対応する重み係数＃１～＃ｍが入力されると、例えばｎ個の物理アンテナポートに対応する補正重み係数＃１～＃ｎを出力する。包絡線補正部２２４ａは、重み係数＃１～＃ｍに、ビーム群に対応する補正係数を乗算する乗算器と、各重み係数＃１～＃ｍに関する乗算器の乗算結果を加算する加算器とを有する。そして、包絡線補正部２２４ａは、ｍ個の重み係数＃１～＃ｍをそれぞれｎ個の信号に分岐し、分岐された各信号に補正係数を乗算し、重み係数ごとのｎ個の乗算結果を加算することにより、ｎ個の補正重み係数＃１～＃ｎを生成する。つまり、包絡線補正部２２４ａは、重み係数＃１～＃ｍにｎ行ｍ列の補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することにより、補正重み係数＃１～＃ｎを生成する。

ビーム形成部２２２は、複数のＵＥ３００宛ての送信データに補正重み係数＃１～＃ｎを乗算することにより、それぞれのＵＥ３００宛ての送信データ用のビームを形成する。このようにして形成されるビームは、ビーム群の包絡線が補正されたビームであり、他の通信システムへ与える干渉を低減することができる。

上記一実施の形態においては、周波数領域の信号に対してビーム群の包絡線の補正を施すものとしたが、時間領域の信号に対してビーム群の包絡線の補正を施すことも可能である。図８は、時間領域の信号を補正する場合のＲＵ２００の変形例を示すブロック図である。図８において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。図８に示すＲＵ２００は、図２に示すＲＵ２００の包絡線補正部２２４に代えて、ＩＦＦＴ処理部２２５の後段に配置された包絡線補正部２２４ｂを有する。

包絡線補正部２２４ｂは、重み係数制御部２２１からビーム群の情報が通知されると、ビーム群に対応する補正係数を設定し、ＩＦＦＴ処理部２２５によって変換された時間領域の信号であるストリームデータを補正することにより、ビーム群の包絡線を補正する。具体的には、包絡線補正部２２４ｂは、論理アンテナポートごとのストリームデータに対して補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することにより、物理アンテナポート数のアンテナストリームを生成する。ここで、複数のストリームデータに乗算される補正係数の行列は、重み係数制御部２２１から通知されるビーム群の包絡線の幅を小さくしたり大きくしたりするものであり、ビーム群に含まれるビーム全体を一括して補正するものである。

このように、ＩＦＦＴ処理部２２５によって時間領域の信号に変換されたストリームデータを補正することによっても、ビーム群の包絡線を補正することができ、他の通信システムへ与える干渉を低減することができる。

２１０ 通信ＩＦ部
２２０ プロセッサ
２２１ 重み係数制御部
２２２ ビーム形成部
２２３ 多重部
２２４、２２４ａ、２２４ｂ 包絡線補正部
２２５ ＩＦＦＴ処理部
２３０ メモリ
２４０ Ｄ／Ａ変換部
２５０ アップコンバータ
２６０ パワーアンプ

Claims (7)

1. 複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナから送信される送信データに対して無線送信処理を実行する無線送信部と、
   前記無線送信部に接続されるプロセッサとを有し、
   前記プロセッサは、
   前記送信データを送信する際に形成可能なビーム群を指定するビーム群指定情報を取得し、
   前記ビーム群に含まれる少なくとも１つのビームを形成し、
   形成したビームを含むビーム群の包絡線を前記ビーム群指定情報に対応する補正係数を用いて補正する
   処理を実行することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記補正する処理は、
   前記複数のアンテナに対応する複数の送信データに対して補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記補正する処理は、
   周波数領域の送信データに対して補正係数を乗算することにより前記ビーム群の包絡線を補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記プロセッサは、
   周波数領域の送信データを時間領域の送信データに変換する処理をさらに実行し、
   前記補正する処理は、
   時間領域の送信データに対して補正係数を乗算することにより前記ビーム群の包絡線を補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
5. 複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナから送信される送信データに対して無線送信処理を実行する無線送信部と、
   前記無線送信部に接続されるプロセッサとを有し、
   前記プロセッサは、
   前記送信データを送信する際に形成可能なビーム群を指定するビーム群指定情報を取得し、
   前記ビーム群に含まれるビームを形成するための重み係数を、前記ビーム群指定情報に対応する補正係数であって前記ビーム群の包絡線を変更する補正係数を用いて補正し、
   補正した重み係数を用いて、前記送信データを送信するためのビームを形成する
   処理を実行することを特徴とする無線通信装置。
6. 前記補正する処理は、
   前記複数のアンテナに対応する複数の重み係数に対して補正係数の行列を乗算する行列演算を実行することを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
7. 複数のアンテナを有する無線通信装置が実行する無線送信方法であって、
   前記複数のアンテナから送信データを送信する際に形成可能なビーム群を指定するビーム群指定情報を取得し、
   前記ビーム群に含まれる少なくとも１つのビームを形成し、
   形成したビームを含むビーム群の包絡線を前記ビーム群指定情報に対応する補正係数を用いて補正する
   処理を有することを特徴とする無線送信方法。

Images