JP5043169B2 - Signal converter, radio signal transmission system, and radio signal reception system - Google Patents
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Description
本発明は、無線信号の送受信システム及びそのシステムに用いる信号変換器に関し、特にアダプティブアレイ技術を主要部に用いた前記システム及び信号変換器に関する。 The present invention relates to a radio signal transmission / reception system and a signal converter used in the system, and more particularly, to the system and signal converter using adaptive array technology as a main part.
従来、アダプティブアレイに対応していない無線基地局をアダプティブアレイに対応させるためには、ベースバンドユニットの交換が必要であった。図3は、従来のアダプティブアレイに対応していない無線基地局の構成を示しており、図4は従来のアダプティブアレイに対応した無線基地局の構成を示している。
図3に示すように無指向性通信を実行するベースバンドユニット300の場合、MAC処理部301と、信号変調部302と、逆FFT(Inverse Fast Fourier Transfer)部303と、CP付加部304と、信号復調部305と、FFT(Fast Fourier Transfer)部306と、CP(Cyclic Prefix)除去部307とを含んで構成される。信号変調部302、逆FFT部303、CP付加部304が信号を送信するときだけに機能する機能部であり、信号復調部305、FFT部306、CP除去部307が信号を受信するときだけに機能する機能部である。図3に示す無線基地局をアダプティブアレイに対応させる場合には、ベースバンドユニット300を置き換える必要がある。
Conventionally, in order to make a radio base station that does not support an adaptive array compatible with the adaptive array, it is necessary to replace the baseband unit. FIG. 3 shows the configuration of a radio base station that does not support the conventional adaptive array, and FIG. 4 shows the configuration of the radio base station that supports the conventional adaptive array.
In the case of the
図4は、ベースバンドユニット300をベースバンドユニット400に置き換え、アンテナ本数分だけの無線ユニットを備えたアダプティブアレイ対応の無線基地局の機能構成図である。ベースバンドユニット400の場合、MAC処理部401と、信号変調部402と、逆FFT部404、406と、CP付加部405、407と、信号変調部412と、FFT部414、416と、CP除去部415、417とを含んで構成される。
FIG. 4 is a functional configuration diagram of an adaptive array-compatible radio base station that replaces the
図3と図4とを比較すればわかるように、アダプティブアレイに対応するためには、アンテナの本数分だけの、FFT部、CP付加部、逆FFT部、CP除去部が必要となる。
特許文献1には、アダプティブアレイと無指向性通信との切替が可能な無線基地局が開示されている。
As can be seen from a comparison between FIG. 3 and FIG. 4, in order to cope with an adaptive array, only the number of antennas requires FFT units, CP adding units, inverse FFT units, and CP removing units.
Patent Document 1 discloses a radio base station capable of switching between an adaptive array and omnidirectional communication.
ところで、上記ベースバンドユニットの交換は、設置コストがかかるためにあまり歓迎されない。というのもベースバンドユニットにおけるMAC処理部、信号変調部、信号復調部などの機能部は信号処理を実行する必要上比較的高性能なCPUを使用する必要があるため、新たなベースバンドユニットの作成はコストが高くついてしまう。元のベースバンドユニットの信号変調部から出力される信号を抽出したりすることも考えられるがベースバンドユニットによっては、他社製品のものであった場合などには、それができないこともある。 By the way, the replacement of the baseband unit is not so much welcomed because of the installation cost. This is because functional units such as a MAC processing unit, a signal modulation unit, and a signal demodulation unit in the baseband unit need to use a relatively high performance CPU for performing signal processing. Creation is costly. It may be possible to extract a signal output from the signal modulation unit of the original baseband unit, but depending on the baseband unit, it may not be possible if it is a product of another company.
そこで、本発明においては、ベースバンドユニットを交換することなく、かつ、元からあるベースバンドユニットに手を加えることなく、アダプティブアレイに対応していない無線基地局をアダプティブアレイに対応させるための信号変換器及びそのような信号変換器を含んだ送受信システムを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, without replacing the baseband unit and without modifying the original baseband unit, a signal for making the radio base station that does not support the adaptive array correspond to the adaptive array. It is an object of the present invention to provide a converter and a transmission / reception system including such a signal converter.
上記課題を解決するため、本発明に係る信号変換器は、複数の無線ユニットに接続された信号変換器であって、無線送信に用いられる1つの時間軸信号の入力を受け付ける第1インターフェース部と、前記第1インターフェース部で受け付けた時間軸信号を周波数成分の信号である周波数軸信号に変換する第1変換手段と、前記周波数軸信号に重み付け演算を行って互いに異なる複数の周波数軸信号を生成する生成手段と、前記生成手段が生成した複数の周波数軸信号を複数の時間軸信号に変換して出力する第2変換手段と、前記第2変換手段から出力された複数の時間軸信号それぞれを互いに異なる無線ユニットに出力する第2インターフェース部とを備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a signal converter according to the present invention is a signal converter connected to a plurality of wireless units, and a first interface unit that receives an input of one time axis signal used for wireless transmission; A first conversion unit that converts the time axis signal received by the first interface unit into a frequency axis signal that is a frequency component signal, and generates a plurality of different frequency axis signals by performing a weighting operation on the frequency axis signal Generating means, a second converting means for converting a plurality of frequency axis signals generated by the generating means into a plurality of time axis signals, and a plurality of time axis signals output from the second converting means. And a second interface unit for outputting to different wireless units.
上述のような構成によって、信号変換器が1つの無線送信に用いる時間軸信号を、周波数軸信号に戻して重み付けを行い、無線ユニットの数だけの時間軸信号を生成するので、この信号変換器をベースバンドユニットの出力が入力されるように接続することにより、無線基地局はアダプティブアレイ送信が実行できる。しかも、この場合、ベースバンドユニットを交換することはなく、かつベースバンドユニットにも手を加えずとも良いので、上述した課題が悉く解決できる。 With the configuration as described above, the time base signal used for one radio transmission by the signal converter is converted back to the frequency axis signal and weighted to generate time base signals corresponding to the number of radio units. Is connected so that the output of the baseband unit is input, the radio base station can perform adaptive array transmission. In addition, in this case, since the baseband unit is not exchanged and the baseband unit does not need to be changed, the above-described problems can be solved drastically.
また、本発明に係る信号変換器は、複数の時間軸信号の入力を受け付ける第2インターフェース部と、前記第2インターフェース部で受け付けた複数の時間軸信号を周波数成分の信号である複数の周波数軸信号に変換する第1変換手段と、変換された複数の周波数軸信号を合成して1つの周波数軸信号を生成する合成手段と、前記合成手段で生成された1つの周波数軸信号を1つの時間軸信号に変換する第2変換手段と、前記1つの時間軸信号を出力するための第1インターフェース部とを備えることを特徴としている。 The signal converter according to the present invention includes a second interface unit that receives input of a plurality of time axis signals, and a plurality of frequency axes that are a plurality of time axis signals received by the second interface unit as signals of frequency components. A first converting means for converting into a signal; a combining means for combining a plurality of converted frequency axis signals to generate one frequency axis signal; and one frequency axis signal generated by the combining means for one time. A second conversion means for converting into an axis signal and a first interface unit for outputting the one time axis signal are provided.
上述の構成によって、複数の無線ユニットが、時間軸信号を受信した場合でも、アレイ合成して、1つの時間軸信号を生成して、元のベースバンドユニットに出力することができる。よって、ベースバンドユニットを交換することなく、ベースバンドユニットと無線ユニットとを接続するライン上に、信号変換器を設けることで、アダプティブアレイ受信が実行できる。 With the above-described configuration, even when a plurality of radio units receive time axis signals, they can be combined into an array to generate one time axis signal and output it to the original baseband unit. Therefore, adaptive array reception can be performed by providing a signal converter on a line connecting the baseband unit and the wireless unit without exchanging the baseband unit.
以下、本発明の一実施形態である信号変換器について図面を用いながら説明する。
<実施の形態>
<構成>
図1は、無線基地局のシステム構成を示した構成図である。
無線基地局は、ベースバンドユニット(BBU(Base Band Unit))300と、信号変換器100と、無線ユニット(RRU(Remote Radio Unit))420、421とを含んで構成される。
Hereinafter, a signal converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment>
<Configuration>
FIG. 1 is a configuration diagram showing a system configuration of a radio base station.
The radio base station includes a baseband unit (BBU (Base Band Unit)) 300, a
ベースバンドユニット300、無線ユニット420は、元々アダプティブアレイに対応していない状態の無線基地局に設置されているもので、ベースバンドユニット300と無線ユニット420とを結ぶ通信路上の構成にさらに信号変換器100を挿設したことが本発明の特徴となる。
<ベースバンドユニット300>
ベースバンドユニット300は、MAC処理部301と、信号変調部302と、逆FFT部303と、CP付加部304と、信号変調部305と、FFT部306と、信号復調部307とを含んで構成される。
The
<
The
MAC処理部301は、送信する信号を構成するデータ(実際のデータなど)をパケット信号にして信号変調部302に出力する機能と、信号復調部305から入力された復調信号を解析し、解析した信号を上位層(図示せず)へ出力する機能を有する。
<送信側>
信号変調部302は、MAC処理部301から入力された信号を変調して周波数軸信号を逆FFT部303に出力する機能を有する。
The
<Sender>
The
逆FFT部303は、信号変調部302から入力された周波数軸信号に逆FFTをかけて時間軸信号に変換してCP付加部304に出力する機能を有する。
CP付加部304は、逆FFT部303から入力された時間軸信号にCPを付加してベースバンドユニット300の外部に出力する機能を有する。CP、Cyclic Prefixは、送信する時間軸信号の実際のデータの先頭と最後とを受信側に認識させるためのものであり、CP付加とは、時間軸信号の最後部分の所定ビット数をコピーして時間軸信号の先頭に付加することをいう。CPはガードインターバルと呼称されることもある。
The
The
<受信側>
CP除去部307は、ベースバンドユニット300外部から入力された時間軸信号に付加されているCPを除去し、CPが除去された時間軸信号をFFT部306に出力する機能を有する。
FFT部306は、CP除去部307から入力されたCPが除去された時間軸信号にFFTをかけて、周波数軸信号に変換して信号復調部305に出力する機能を有する。
<Receiving side>
The
The
信号復調部305は、FFT部306から入力された周波数軸信号を復調し、復調して得られた復調信号をMAC処理部301に出力する機能を有する。
<信号変換器100>
信号変換器100は、CP除去部101と、FFT部102と、ウェイト計算部103と、逆FFT部104と、CP付加部105と、逆FFT部106と、CP付加部107と、CP付加部111と、逆FFT部112と、アレイ処理部113と、FFT部114と、CP除去部115と、FFT部116、CP除去部117とを含んで構成される。
The
<Signal converter 100>
The
信号変換器100では、ベースバンドユニット300から出力された時間軸信号を第1インターフェース部118で受けて、CP除去部101に入力される。また、CP付加部111でCPが付加された時間軸信号が第1インターフェース部118からベースバンドユニット300に出力される。第1インターフェース部118は、アダプティブアレイ処理がなされていない時間軸信号を送信あるいは受信するためのポートを1つずつ備える。
In the
また、信号変換器100では、無線ユニット420、421それぞれから出力された時間軸信号を第2インターフェース部119で受けて、CP除去部115、117に入力される。また、CP付加部105、107でCPが付加された時間軸信号が第1インターフェース部118からそれぞれ無線ユニット420、421に出力される。第2インターフェース部119は、アダプティブアレイ処理がなされている時間軸信号を送信あるいは受信するためのポートをそれぞれ2つ備える。
In the
第1インターフェース部118及び第2インターフェース部119は、元々ベースバンドユニット300と、無線ユニットとが接続されていた通信路の規格に応じたポートになっている。例えばベースバンドユニット300と無線ユニットとがOBSAI(Open Basestation Standard Initiative)の規格に従った光ファイバーケーブルにより接続されていた場合には、第1インターフェース部118及び第2インターフェース部119もOBSAIの規格に従ったポートとなり、例えばベースバンドユニット300と無線ユニットとがCPRI(Common Public Radio Interface)の規格に従った光ファイバーケーブルにより接続されていた場合には、第1インターフェース部118及び第2インターフェース部119もCPRIの規格に従ったポートとなる。
The
<送信側>
CP除去部101は、第1インターフェース部118を介して、ベースバンドユニット300から入力された時間軸信号に付加されているCPを除去し、CPが除去された時間軸信号をFFT部102に出力する機能を有する。
FFT部102は、CP除去部101から入力されたCPが除去された時間軸信号にFFTをかけて、周波数軸信号に変換してウェイト計算部103に出力する機能を有する。
<Sender>
The
The
ウェイト計算部103は、アレイ処理部113で計算されたウェイト信号を掛け合わせて重み付け演算を行い、アンテナ本数分の周波数軸信号を出力する機能を有する。なお、重み付け演算は従来から行われていることであり、その詳細については、ここでは割愛する。ウェイト計算部103は、無線ユニット420用の周波数軸信号を逆FFT部104に、無線ユニット421用の周波数軸信号を逆FFT部106に出力する。
The
逆FFT部104は、ウェイト計算部103から入力された周波数軸信号に逆FFTをかけて時間軸信号に変換してCP付加部105に出力する機能を有する。
CP付加部105は、逆FFT部104から入力された時間軸信号にCPを付加して第2インターフェース部119を介して無線ユニット420に出力する機能を有する。
逆FFT部106は、ウェイト計算部103から入力された周波数軸信号に逆FFTをかけて時間軸信号に変換してCP付加部107に出力する機能を有する。
The
The
The inverse FFT unit 106 has a function of performing an inverse FFT on the frequency axis signal input from the
CP付加部107は、逆FFT部104から入力された時間軸信号にCPを付加して第2インターフェース部119を介して無線ユニット421に出力する機能を有する。
<受信側>
CP除去部117は、第2インターフェース部119を介して無線ユニット421から入力された時間軸信号に付加されているCPを除去し、CPが除去された時間軸信号をFFT部116に出力する機能を有する。
The
<Receiving side>
The
FFT部116は、CP除去部117から入力されたCPが除去された時間軸信号にFFTをかけて、周波数軸信号に変換してアレイ処理部113に出力する機能を有する。
CP除去部115は、第2インターフェース部119を介して無線ユニット420から入力された時間軸信号に付加されているCPを除去し、CPが除去された時間軸信号をFFT部114に出力する機能を有する。
The
The
FFT部114は、CP除去部115から入力されたCPが除去された時間軸信号にFFTをかけて、周波数軸信号に変換してアレイ処理部113に出力する機能を有する。
アレイ処理部113は、FFT部114、FFT部116から入力された複数の周波数軸信号にアレイ合成処理を実行し、通常信号に戻し、1つの周波数軸信号を逆FFT部112に出力する機能を有する。また、アレイ処理部113は、ウェイト計算部103に出力時に掛け合わせるべきウェイト信号を通知する機能も有する。なお、アレイ合成処理は、従来から行われていることであるので、ここではその詳細については割愛する。
The
The
逆FFT部112は、アレイ処理部113から入力された周波数軸信号に逆FFTをかけて時間軸信号に変換してCP付加部111に出力する機能を有する。
CP付加部111は、逆FFT部112から入力された時間軸信号にCPを付加して第1インターフェース部118を介してベースバンドユニット300に出力する機能を有する。
<無線ユニット420>
無線ユニット420は、信号変換器100から入力されたCP付加部105でCPが付加された時間軸信号を、アナログ変換して、アンテナ430を介して無線送信する機能を有する。また、無線ユニット420は、アンテナ430を介して無線受信した時間軸信号を、デジタル変換して、信号変換器100に出力する機能も有する。
<無線ユニット421>
無線ユニット421は、信号変換器100から入力されたCP付加部107でCPが付加された時間軸信号を、アナログ変換して、アンテナ431を介して無線送信する機能を有する。また、無線ユニット421は、アンテナ431を介して無線受信した時間軸信号を、デジタル変換して、信号変換器100に出力する機能も有する。
The
The
<
The
<
The
なお、無線ユニット及びアンテナについては、元の基地局に備えられていたものに加え、必要数だけ増設する必要がある。
<使用形態>
上述してきた無線基地局の実際の使用形態、つまり各ユニットの配置例を図2に示した。
In addition, about the radio | wireless unit and an antenna, in addition to what was provided in the original base station, it is necessary to add only the required number.
<Usage pattern>
FIG. 2 shows an actual usage pattern of the radio base station described above, that is, an example of arrangement of each unit.
アンテナ430、431は例えば、ビルディングの屋上に設置され、それに付随する形で無線ユニット420、421も配置される。無線ユニット420からは、オペレータールーム200の信号変換器100まで、送受信あわせて2本の光ファイバーケーブルが延線される。無線ユニット421からは、オペレータールーム200の信号変換器100まで、送受信あわせて2本の光ファイバーケーブルが延線される。信号変換器100は、2本の光ファイバーケーブルでベースバンドユニット300と接続されている。
The
なお、オペレータルーム200は、無線ユニット420、421が配置されているビルディング内にあってもよい。
以上に説明してきたように、従来のアダプティブアレイに対応していない無線基地局において、ベースバンドユニットと、無線ユニットとを接続する光ファイバーケーブルの間に、信号変換器を挿設し、必要な本数のアンテナと無線ユニットを用意するだけで、無線基地局をアダプティブアレイに対応させることができる。
The
As described above, in a radio base station that does not support the conventional adaptive array, a signal converter is inserted between the baseband unit and the optical fiber cable connecting the radio unit, and the required number The wireless base station can be adapted to the adaptive array simply by preparing the antenna and the wireless unit.
ベースバンドユニットにおいて、コストがかかるのは、MAC処理部、信号変調部、信号復調部であり、これらの機能部は、CP除去部101、FFT部102、CP付加部111、逆FFT部112の各機能部を用意するよりもコストがかかる。
よって、信号変換器には、MAC処理部や信号復調部、信号変調部が配されていないので、アダプティブアレイに対応していない無線基地局をアダプティブアレイに対応させる場合であっても、ベースバンドユニットを置き換えるよりも少ないコストでアダプティブアレイに対応させた無線基地局を提供できる。
<補足>
上記実施形態において、本発明の実施の手法について説明してきたが、本発明の実施形態がこれに限られないことは勿論である。以下、上記実施形態以外に本発明の思想として含まれる各種の変形例について説明する。
(1)上記実施の形態においては、アンテナが2本(アンテナ430、431)の場合について説明したが、アンテナの本数は2本に限られず、複数あればよく、例えば4本であってもよい。この場合、信号変換器は、アンテナの本数分だけの、逆FFT部、CP付加部、FFT部、CP除去部を備える必要があり、ウェイト計算部、アレイ処理部は、そのアンテナ本数にあわせた重み付け演算、アレイ合成演算を行う必要がある。
(2)上記実施の形態においては、無線基地局は、アダプティブアレイに対応していない段階では1アンテナであるものとして説明しており、ベースバンドユニット300は、1入力1出力の構成をとっていた。
In the baseband unit, the cost is the MAC processing unit, the signal modulation unit, and the signal demodulation unit, and these functional units are the
Accordingly, since the signal converter is not provided with a MAC processing unit, a signal demodulating unit, or a signal modulating unit, even when a radio base station that does not support the adaptive array is made to support the adaptive array, the baseband It is possible to provide a radio base station corresponding to an adaptive array at a lower cost than replacing a unit.
<Supplement>
In the above embodiment, the method of implementing the present invention has been described, but it is needless to say that the embodiment of the present invention is not limited to this. Hereinafter, various modified examples included in the concept of the present invention other than the above embodiment will be described.
(1) In the above embodiment, the case of two antennas (
(2) In the above embodiment, the radio base station is described as having one antenna at a stage that does not support the adaptive array, and the
しかし、無線基地局がWiMAX基地局であった場合、WiMAX基地局は、MIMO対応が可能であることから、2アンテナの構成となっており、その場合には、ベースバンドユニットは、2入力2出力の構成をとることとなる。
従って、このような場合には、信号変換器もベースバンドユニットの入出力数にあわせて、第1インターフェース部118は、2入力2出力というポート構成をとることになる。
(3)上記実施の形態における時間軸信号は、時間軸の情報を含むものであればよく、時間軸情報を含んだ変調信号であってもよい。
However, when the wireless base station is a WiMAX base station, the WiMAX base station is capable of MIMO, and thus has a configuration of two antennas. In this case, the baseband unit has two inputs and two inputs. The output configuration will be taken.
Therefore, in such a case, the
(3) The time axis signal in the above embodiment may be any signal as long as it includes information on the time axis, and may be a modulation signal including time axis information.
本発明に係る信号変換器は、アダプティブアレイに対応していない無線基地局をベースバンドユニットを交換することなくアダプティブアレイに対応させることができる機器として有用である。 The signal converter according to the present invention is useful as a device that can make a radio base station that does not support the adaptive array compatible with the adaptive array without exchanging the baseband unit.
100 信号変換器
101、115、117、307 CP除去部
102、114、116、306 FFT部
103 ウェイト計算部
104、106、112、303 逆FFT部
105、107、111、304 CP付加部
113 アレイ計算部
118 第1インターフェース部
119 第2インターフェース部
300 ベースバンドユニット(BBU)
301 MAC処理部
302 信号変調部
305 信号復調部
420、421 無線ユニット(RRU)
430、431 アンテナ
100
301
430, 431 antenna
Claims (2)
第2アンテナと、
前記第2アンテナを介して信号を送信する第2無線部と、
前記信号処理部にて生成された信号の入力を受け付ける入力部と、
前記入力部に入力された信号を周波数軸信号に変換する第1信号変換部と、
前記第1信号変換部にて変換して得られた周波数軸信号に重み付け演算を行って互いに異なる複数の周波数軸信号を生成する生成部と、
前記生成部にて生成された複数の周波数軸信号のそれぞれを時間軸信号に変換する第2信号変換部と、
前記第2信号変換部にて変換して得られた複数の時間軸信号のうち一部の時間軸信号を前記第1無線部に出力する出力部とを備え、
前記第2無線部は、前記第2信号変換部にて変換して得られた複数の時間軸信号のうち、前記第1無線部に出力した以外の時間軸信号を送信する
ことを特徴とする信号変換器。 Used in a radio apparatus including a signal processing unit that generates a signal to be transmitted to a communication terminal, and a first radio unit that transmits a signal generated by the signal processing unit via a first antenna. A signal converter inserted in a signal path between a radio unit and the signal processing unit,
A second antenna;
A second radio unit for transmitting a signal via the second antenna;
An input unit for receiving an input of the signal generated by the signal processing unit;
A first signal converter that converts a signal input to the input unit into a frequency axis signal;
A generating unit that performs a weighting operation on the frequency axis signal obtained by conversion in the first signal converting unit and generates a plurality of different frequency axis signals;
A second signal converter that converts each of the plurality of frequency axis signals generated by the generator into a time axis signal;
An output unit that outputs a part of the time axis signal among the plurality of time axis signals obtained by the conversion by the second signal conversion unit to the first radio unit;
The second radio unit transmits time axis signals other than those output to the first radio unit among a plurality of time axis signals obtained by the conversion by the second signal conversion unit. Signal converter.
第2アンテナと、
前記第2アンテナを介して信号を受信する第2無線部と、
前記第1無線部にて受信された第1信号及び前記第2無線部にて受信された第2信号の入力を受け付ける入力部と、
前記入力部に入力された前記第1信号及び前記第2信号を周波数軸信号に変換する第1信号変換部と、
前記第1信号変換部にて変換して得られた複数の周波数軸信号を合成する信号合成部と、
前記信号合成部にて合成して得られた周波数軸信号を時間軸信号に変換する第2信号変換部と、
前記第2信号変換部にて変換して得られた時間軸信号を前記信号処理部に出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする信号変換器。 The wireless device includes: a first wireless unit that receives a signal via a first antenna; and a signal processing unit that performs a predetermined process on a signal received by the first wireless unit. 1 is a signal converter inserted in a signal path between a radio unit and the signal processing unit ,
A second antenna;
A second radio unit for receiving a signal via the second antenna;
An input unit that receives input of the first signal received by the first radio unit and the second signal received by the second radio unit ;
A first signal converter that converts the first signal and the second signal input to the input unit into a frequency axis signal;
A signal synthesizer for synthesizing a plurality of frequency axis signals obtained by conversion by the first signal converter ;
A second signal conversion unit that converts a frequency axis signal obtained by synthesis in the signal synthesis unit into a time axis signal;
An output unit for outputting a time axis signal obtained by conversion by the second signal conversion unit to the signal processing unit ;
A signal converter comprising:
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