JP5413150B2 - 送信タイミング調整装置及びその方法並びにそれを用いたリレー装置 - Google Patents

Description

本発明は送信タイミング調整装置及びその方法並びにそれを用いたリレー装置に関し、特に移動通信システムに用いられるリレー装置における送信タイミング調整方式に関するものである。

現在、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）−Ａｄｖａｎｃｅｄの技術として、Ｒｅｌａｙ（リレー：中継用無線基地局）装置の標準化が進められている。このようなリレー装置の例が、特許文献１に開示されている。

リレー装置のうち、Ｔｙｐｅ１リレー装置では、リレー装置がＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：移動端末）に対して送信する下りの無線フレーム信号のタイミングと、リレー装置が属するセルの無線基地局装置（以下、ｅＮｏｄｅＢと表記）から送信された下りの無線フレーム信号のタイミングとが、リレー装置のアンテナ位置で一致している必要がある。

ここで、図４を参照すると、リレー装置１は、上位装置であるｅＮｏｄｅＢ２と、移動端末であるＵＥ３との中間に設置され、ｅＮｏｄｅＢ２とＵＥ３との間のデータのやりとりを中継するものである。

ｅＮｏｄｅＢ２とリレー装置１間を結ぶ無線回線は、バックホールリンク（Ｂａｃｋｈａｕｌ Ｌｉｎｋ：６として示す）と呼ばれ、リレー装置とＵＥ３間を結ぶ無線回線はアクセスリンク（Ａｃｃｅｓｓ Ｌｉｎｋ：７として示す）と呼ばれる。そして、アンテナ４はリレー装置１のバックホールリンク用のアンテナであり、アンテナ５はリレー装置１のアクセスリンク用のアンテナである。

図４においては、アンテナ５での、アクセスリンク７における下り無線フレーム信号の送信タイミングを、アンテナ４での、バックホールリンク６における下り無線フレーム信号の受信タイミングと一致させることが必要である。

特開２００９−１７７６２８号公報

前述した如く、リレー装置においては、装置のアクセスリンクへの送信タイミングをバックホールリンクの受信タイミングに一致させることが必要であるが、リレー装置１におけるアンテナ４や５は、リレー装置の本体とは離れて遠隔に設置されて、当該本体と光ケーブルなどの有線により接続される場合など、バックホールリンクの受信タイミングと、アクセスリンクへのフレーム信号の送信タイミングとの関係は、リレー装置本体から見ると必ずしも一定にはならない。

図５は、バックホールリンク用アンテナ４端でのｅＮｏｄｅＢから受信した無線フレーム信号中の基準信号ＲＳ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）である。このＲＳに対して、アクセスリンクへ向けて送信したＲＳのずれＴｄの一例を示している。このずれＴｄがリレー装置のアンテナ設置環境に応じて変化するものである。

そのために、リレー装置の設置現場において、アクセスリンクへの無線フレーム信号の送信タイミングを、バックホールリンクの無線フレーム信号の受信タイミングに一致させるための作業が必要になるという課題がある。

本発明の目的は、リレー装置のアクセスリンクへの信号の送信タイミングを、その設置環境に応じて、自動的にバックホールリンクの信号の受信タイミングに合わせることを可能とした送信タイミング調整装置及びその方法並びにそれを用いたリレー装置を提供することである。

本発明による送信タイミング調整装置は、
無線基地局装置からの無線フレーム信号を受信アンテナにより受信して中継し、移動端末に対して送信アンテナにより送信するリレー装置における送信タイミング調整装置であって、
前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記移動端末に対する送信フレーム信号の干渉成分を検出して、前記干渉成分と、前記受信アンテナにより受信された前記無線基地局装置からの無線フレーム信号とのタイミング差を検出するタイミング差検出手段と、
このタイミング差に応じて前記移動端末に対する送信フレーム信号の送信タイミングを制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする。

本発明によるリレー装置は、上記の送信タイミング調整装置を用いたことを特徴とする。

本発明による送信タイミング調整方法は、
無線基地局装置からの無線フレーム信号を受信アンテナにより受信して中継し、移動端末に対して送信アンテナにより送信するリレー装置における送信タイミング調整方法であって、
前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記移動端末に対する送信フレーム信号の干渉成分を検出して、前記干渉成分と、前記受信アンテナにより受信された前記無線基地局装置からの無線フレーム信号とのタイミング差を検出するタイミング差検出ステップと、
このタイミング差に応じて前記移動端末に対する送信フレーム信号の送信タイミングを制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、アクセスリンクからバックホールリンクへの干渉信号を利用して、アクセスリンクへの無線フレーム信号の送信タイミングとバックホールリンクの無線フレーム信号の受信タイミングとのずれを測定して、自動的に、アクセスリンクヘの送信タイミングを、バックホールリンクの受信タイミングに同期させることができるという効果がある。

本発明の実施の形態の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態の動作を示すタイミングチャートの例である。 本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明が適用されるシステム概略図である。 図４におけるリレー装置におけるバックホールリンク受信タイミングとアクセスリンク送信タイミングとの時間差の例を示す図である。

本発明の原理を簡単に説明する。図４に示したシステム図に示したリレー装置１では、アクセスリンク７からバックホールリンク６への回り込み、すなわち干渉が存在する。そこで、この干渉信号を利用して、アクセスリンクへの無線フレーム信号の送信タイミングとバックホールリンクの無線フレーム信号の受信タイミングとのずれを測定して、この測定結果のずれに応じて自動的に両者のタイミングを合わせる様にしている。

なお、図４では、アンテナ４とアンテナ５として、物理的に、別のアンテナを使用した例を示しているが、それらに同一のアンテナを使用する場合には、アンテナ共用器を介した回り込みが存在する。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の機能ブロック図であり、図４と同等部分には同一符号をもって示している。

図１を参照すると、アンテナ４は、バックホールリンクを介して、上位のｅＮｏｄｅＢから送信された下り無線フレーム信号（以下では、信号なる文言を省略する）を受信するために使用される。また、アンテナ５は、アクセスリンクに対し、下り無線フレームを送信するために使用される。更に、アンテナ４は、アンテナ５から送信した下り無線フレームをアクセスリンクからバックホールリンクへの回り込み信号として受信する。

リレー装置１は、アンテナ４の受信信号を処理するための受信部１０と、この受信部からの受信処理された信号を送信処理してアンテナ５へ導出する送信部２０と、制御部３０とを含む。

受信部１０は、受信増幅部１１と、下り無線データ受信部１２と、バッホールリンクタイミング抽出部１３と、リファレンス信号受信タイミング測定部１４および１５と、タイミング差測定部１６とを有している。送信部２０は、下り無線フレーム生成部２１と、下り無線フレーム遅延部２２と、送信アンプ２３と、アクセスリンクタイミング生成部２４とを有している。

バックホールリンクタイミング抽出部１３は、ｅＮｏｄｅＢが送信した下り無線信号ａから、下り無線フレームの境界のタイミング信号ｃを抽出し、下り無線データ受信部１２およびアクセスリンクタイミング生成部２４に出力する。

下り無線データ受信部１２は、バックホールリンクタイミング抽出部１３から入力されたタイミング信号ｃに従って、ｅＮｏｄｅＢから送信された下り無線データから、必要なデータを受信処理し、下り無線フレーム生成部２１に引き渡す。

アクセスリンクタイミング生成部２４は、バックホールリンクタイミング抽出部１３から入力されたタイミング信号ｃに対し、制御部３０から入力されたパラメータ（Ｔ２）分だけ早いタイミング信号ｅを生成し、下り無線フレーム生成部２１に対して出力する。

下り無線フレーム生成部２１は、アクセスリンクタイミング生成部２４から入力されたタイミング信号ｅに従って、アクセスリンクに対して送信する下り無線フレームｆを生成し、下り無線フレーム遅延部２２に対して出力する。下り無線フレーム遅延部２２は、下り無線フレーム生成部２１で生成された下り無線フレームｆを、制御部３０から指示されたＴ３分だけ遅延させて出力する（ｇ）。

この遅延Ｔ３はＴ２の可変単位時間未満の時間（遅延）を分担するものとする。Ｔ２は、予め定められた単位時間だけステップ的に可変する様になっている。

リファレンス信号受信タイミング測定部１４は、ｅＮｏｄｅＢが送信した下り無線信号ｂに多重されているリファレンス信号のタイミングｄを抽出するものである。リファレンス信号受信タイミング測定部１５は、リレー装置１がアクセスリンクに向け、アンテナ５から送信し、アンテナ４に回り込んで受信された下り無線信号ｉに多重されているリファレンス信号のタイミングｊを抽出するものである。

タイミング差測定部１６は、リファレンス信号受信タイミング測定部１４とリファレンス信号受信タイミング測定部１５とによりそれぞれ抽出されたリファレンス信号ｄとｊとのタイミング差（Ｔ５）を計測し、制御部３０に出力する。

なお、ｅＮｏｄｅＢから送信されるリファレンス信号と、リレー装置１から送信されるリファレンス信号とは、互いに識別が可能な様に、異なるリソースに割り当てられるものとする。

制御部３０は、タイミング差測定部１６で測定された、バックホールリンクとアクセスリンクのＲＳの受信タイミング差（Ｔ５）を元に、設定パラメータＴ２とＴ３とを生成して、それぞれ下り無線フレーム生成部２１と下り無線フレーム遅延部２２に対して設定する。なお、パラメータＴ２は、アクセスリンクタイミング生成部２４を介して、下り無線フレーム生成部２１へタイミング信号ｅとして出力されている。

図２は、図１に示したリレー装置１における動作タイミングの一例を示しており、図２のａ〜ｊは図１において示したａ〜ｊに相当する。但し、ｈはアンテナ５から４への回り込み、すなわち干渉信号を示している。

Ｔ１は、アンテナ４から入ったバックホールリンクの下り信号が、下り無線データ受信部１２に到着するまでの遅延時間を示しており、リレー装置１の設計や、設置形態等によって決まる固有値である。Ｔ２は、下り無線データ受信部１２に対する下り無線フレーム生成部２１の動作タイミングの進みを表わしており、アクセスリンクの送信タイミングの調整のためのものであって、先述した様に、可変単位時間だけステップ的に可変される。

Ｔ３は、下り無線フレーム遅延部２２による遅延時間を表わしており、これまたＴ２と同様に、アクセスリンクの送信タイミングの調整のため可変となっている。Ｔ３の可変単位時間は、Ｔ２の可変単位時間より小さく、バックホールリンクとアクセスリンクのとの送信タイミング差の要求精度を満たす程度に小さくすることが必要である。Ｔ３の可変範囲は、Ｔ２の可変単位時間の１つ分以上あれば良い。

Ｔ４は、下り無線フレーム遅延部２２から出力されてから下り無線データ受信部１２で送信されるまでの遅延時間を示しており、Ｔ１同様にリレー装置１の設計や設置形態によって決まる固有値である。Ｔ５は、バックホールリンクの無線フレームの基準信号に対して、アクセスリンクの無線フレームの基準信号の進み時間を示している。

図３は、制御部３０の動作をフローチャートで表わしたものである。以下、この図３を参照して、制御部３０の動作を説明する。なお、リレー装置１の下り信号送信開始時などに、本フローを実行することによって、自律的に、タイミング調整を行なうことができる。

ステップＳ１，Ｓ２：
先ず、Ｔ２を最大値に設定し、Ｔ３を最小値に設定する。この状態では、アクセスリンクへの下り無線フレームの送信タイミングが最も早くなる。

ステップＳ３，Ｓ４：
この状態で、タイミング差測定部１６において、ＲＳの受信タイミング差の測定を行ないＴ５を取得する。

ステップＳ５：
Δとして、Ｔ５をＴ２の可変単位時間で表わした値に設定する（１可変単位未満は切り捨てとする）。

ステップＳ６：
新しいＴ２として、Ｔ２−Δを設定する。

ステップＳ７，Ｓ８：
この状態で、ＲＳの受信タイミング差の測定を行ない、タイミング差測定部１６からＴ５を取得する。

ステップＳ９：
Ｔ３として、Ｔ５をＴ３の可変単位時間で表わした値に設定し（１可変単位未満は切り捨てとする）、終了となる。

なお、以上の実施の形態では、バックホールリンクとアクセスリンクのリファレンス信号が無線フレームの同じ位置にある場合について述べているが、リファレンス信号の位置が異なる場合には、その位置の差分の時間分を補正すれば良い。

すなわち、アクセスリンクとバックホールリンクのリファレンス信号の無線フレーム中の多重位置の差をδとし、アクセルリンクの方が前にある場合に正の値とるものとする。その場合には、ステップＳ６において、Ｔ２−ΔをＴ２−Δ＋δに読み替え、また、ステップＳ９において、Ｔ５をＴ５−δに読み替える。

以上の構成及び動作により、リレー装置のアクセスリンクへの無線フレームの送信タイミングを、装置の設置環境に応じて、自動的にかつ迅速に、バックホールリンクの無線フレームの受信タイミングに合わせることができるものである。

１ リレー装置
２ ｅＮｏｄｅＢ
３ ＵＥ
４ バックホールリンク用アンテナ
５ アクセスリンク用アンテナ
６ バックホールリンク
７ アクセスリンク
１０ 受信部
１１ 受信アンプ
１２ 下り無線データ受信部
１３ バックホールリンクタイミング抽出部
１４，１５ リファレンス信号受信タイミング抽出部
１６ タイミング差測定部
２０ 送信部
２１ 下り無線フレーム生成部
２２ 下り無線フレーム遅延部
２３ 送信アンプ
２４ アクセスリンクタイミング生成部
３０ 制御部

Claims (5)

1. 無線基地局装置からの無線フレーム信号を受信アンテナにより受信して中継し、移動端末に対して送信アンテナにより送信するリレー装置における送信タイミング調整装置であって、
   前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記移動端末に対する送信フレーム信号の干渉成分を検出して、前記干渉成分と、前記受信アンテナにより受信された前記無線基地局装置からの無線フレーム信号とのタイミング差を検出するタイミング差検出手段と、
   このタイミング差に応じて前記移動端末に対する送信フレーム信号の送信タイミングを制御する制御手段と、
   を含むことを特徴とする送信タイミング調整装置。
2. 前記タイミング差検出手段は、
   前記受信アンテナからの受信フレーム信号の受信処理をなす受信処理部の入力において、前記無線基地局装置からの無線フレーム信号と前記干渉成分との受信タイミングをそれぞれ測定して、前記タイミング差を検出する様にしたことを特徴とする請求項１記載の送信タイミング調整装置。
3. 請求項１または２記載の送信タイミング調整装置を用いたことを特徴とするリレー装置。
4. 無線基地局装置からの無線フレーム信号を受信アンテナにより受信して中継し、移動端末に対して送信アンテナにより送信するリレー装置における送信タイミング調整方法であって、
   前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記移動端末に対する送信フレーム信号の干渉成分を検出して、前記干渉成分と、前記受信アンテナにより受信された前記無線基地局装置からの無線フレーム信号とのタイミング差を検出するタイミング差検出ステップと、
   このタイミング差に応じて前記移動端末に対する送信フレーム信号の送信タイミングを制御する制御ステップと、
   を含むことを特徴とする送信タイミング調整方法。
5. 前記タイミング差検出ステップは、
   前記受信アンテナからの受信フレーム信号の受信処理をなす受信処理部の入力において、前記無線基地局装置からの無線フレーム信号と前記干渉成分との受信タイミングをそれぞれ測定して、前記タイミング差を検出する様にしたことを特徴とする請求項４記載の送信タイミング調整方法。

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