JP5502219B2 - 無線通信システム、及び、ベースバンドユニット - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関する。

特に、直交変換を用いて時間領域の通信信号を作成する無線通信方式、特に直交周波数分割多重方式を採用する無線通信方式において、処理装置間の信号伝送方式及び当該方式を実現する無線通信システムに関する。

無線通信の広帯域化に伴って、複数の周波数帯域（以下サブキャリアと称する）に送信情報を分割して通信を行うマルチキャリア通信方式が用いられている。マルチキャリア通信方式のうち、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式は、サブキャリアあたりの帯域幅を狭帯域化することで遅延波に対する耐性を向上しつつ、信号の直交性を利用することでサブキャリア間のガードバンドを不要として高い周波数利用効率を実現できることから、例えばＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｎ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の幅広いシステムで採用されている。

これらシステムにおける無線装置において、特に多数の端末装置と通信を行う基地局装置では、基地局装置内での信号の減衰を防ぐためにはアンテナ近辺に集約して信号処理を行うことが望ましい。一方でアンテナ近辺に配置可能な装置規模には限界があり、また離れた位置にある複数のアンテナを用いる通信技術への対応への要請から、アンテナ近辺に配置するリモート無線ユニットと、別途配置するベースバンドユニットとからなり、両ユニット間をデジタル信号で結ぶ構成の無線装置が用いられる。

上記構成の無線装置が標準的に用いられるため、例えば非特許文献１では、Radio Equipment Controlと称されるベースバンドユニットと、Radio Equipmentと称されるリモート無線ユニットとの間のインタフェースを標準として定義している。

また、非特許文献１に示されるインタフェース以外にも例えば特許文献１では、ベースバンド処理部と称されるベースバンドユニットと、無線ユニットと称されるリモート無線ユニットとの間を周波数領域にてインタフェースする技術が開示されている。

特開2007−274048号公報

CPRI Specification V4.0、Common Public Radio Interface (CPRI); Interface Specification、2008年6月30日発行

リモート無線ユニットとベースバンドユニットとの間をデジタル信号で結ぶ場合、当該インタフェースは、信号の帯域幅、信号のダイナミックレンジやアンテナ数に比例して所要信号量が増加する。通信速度向上の要請から、信号の帯域幅は、無線通信の世代が進むにつれ拡大している。また同時に通信を行うユーザ多重数の増加や、16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation)などの多値変調技術の採用等により、信号のダイナミックレンジも無線通信の世代が進むにつれ拡大している。さらにMIMO (Multiple Input Multiple Output)やスマートアンテナといった空間多重技術ないし干渉低減技術の採用により、必要とするアンテナ数も増加している。

以上に示すとおり、リモート無線ユニットとベースバンドユニット間の信号量は増加の一途をたどっており、当該信号量の削減が求められる。

一般に無線通信方式では、通信対象となる情報に対する冗長性や制御信号の付加により、また無線区間における信号品質の劣化を低減するための信号形式の変換により、有線区間からアンテナ端に近づくほど信号量が増加するという性質がある。このためベースバンドユニットで行う信号処理を少なく、リモート無線ユニットで行う信号処理を多くする程ユニット間の信号量を低減できる。しかし、リモート無線ユニットはアンテナに近い必要があるという配置場所の制約から、ベースバンドユニットに比べ装置規模を大きくしづらいため、リモート無線ユニットでは可能な限りデジタル信号処理を減らしたいという課題がある。

本発明は、信号品質の劣化や特にリモート無線ユニットにおける信号処理規模の増加を抑えつつ、ベースバンドユニットとリモート無線ユニット間のインタフェース信号量を低減する方法及び該方法を採用する無線装置が提供することを目的とする。

上記課題のいずれか一を解決するために、本発明の一態様では、ベースバンドユニットと、インタフェースを介して前記ベースバンドユニットに接続される１又は複数のリモート無線ユニットと、からなる直交周波数分割方式の無線通信システムであって、前記ベースバンドユニットは、前記インタフェースを介して送信する送信信号をダウンサンプルする第１のサンプル周波数変換処理を行う第１のサンプル周波数変換部を有し、前記リモート無線ユニットは、前記インタフェースを介して受信した信号をアップサンプルする第２のサンプル周波数変換処理を行う第２のサンプル周波数変換部を有し、前記ベースバンドユニットは、逆フーリエ変換により前記送信信号を作成する逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換前の信号に対して前記第１のサンプル周波数変換処理及び前記第２のサンプル周波数変換処理の周波数特性を補償する送信側特性補償部と、を有する。

本発明の一態様によれば、ＯＦＤＭなどの直交変換を用いる無線通信方式において、信号品質の劣化や特にリモート無線ユニットにおける信号処理規模の増加を抑えつつ、ベースバンドユニットとリモート無線ユニット間のインタフェース信号量を低減する方法及び該方法を採用する無線装置が提供される。

無線局における信号処理を表すブロック図の一例を示す図。 ベースバンドユニットとリモート無線ユニットとの結合を表すブロック図の一例を示す図。 ベースバンドユニットとリモート無線ユニットとの結合を表すブロック図の別の一例を示す図。 ベースバンドユニットとリモート無線ユニットとの結合を表すブロック図の別の一例を示す図。 ＣＰ付加処理を示す模式図。 符号化処理及び変調処理を表すブロック図の一例を示す図。 復調処理及び復号処理を表すブロック図の一例を示す図。 送信側信号に対する処理の流れの一例を示す図。 受信側信号に対する処理の流れの一例を示す図。 周波数領域における信号の一例を示す模式図。 無線局における信号処理を表すブロック図の別の一例を示す図。 ＣＰＵやＤＳＰを主体とした送受信機の構成図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
なお、以下の図面に基づく説明では、無線通信端末への送信側信号及び無線通信端末からの受信側信号の両方に対して基地局に適用する例について示している。また、本発明は送信側信号のみに対して適用し、受信側信号に対しては従来の方法を用いることも可能である。更に、本発明は、受信側信号のみに対して適用し、送信側信号に対しては従来の方法を用いることも可能である。さらに、無線通信端末が、基地局への送信側信号に対する処理及び基地局からの受信側信号に対する処理の少なくとも一方に本実施形態を適用してもよい。

また、以下では主に直交変換としてＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて各サブキャリアをシンボル単位で直交するような周波数に配置するＯＦＤＭ方式を例に本発明の実施の形態について説明するが、本発明はＯＦＤＭ方式に限定されるものではなく、直交変換を用いて時間領域の通信信号を作成する無線通信方式であればいずれの無線通信方式に対しても適用可能である。

また以下では簡略化のために、ＯＦＤＭ方式に用いるＦＦＴ点数及びサブキャリア数を、例えばそれぞれ32及び18に絞った図面を元に記述するが、本発明の適用はＦＦＴ点数やサブキャリア数に宣言を受けず、いかなるＦＦＴ点数やサブキャリア数のシステムに対しても適用可能である。

以下、本発明の第1の実施の形態における無線局の構成を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態を適用する無線局における信号処理を表すブロック図である。

ベースバンドユニット送信処理部１１０において、符号化・変調部１１１は、送信情報に対して符号化処理及び変調処理を行って送信チャネル情報を作成し、チャネル割当て部１１２に対して出力する。

チャネル割当て部１１２は、１ないし複数の符号化・変調部１１１からの出力を受け取り多重化して、それぞれを各時間及びサブキャリアに割当てて送信側特性補償部１１３に割当てる。

送信側特性補償部１１３は、チャネル割当て部１１２からの出力を受け取り、サブキャリア毎に係数を乗じてＩＦＦＴ部１１４に出力する。

ＩＦＦＴ部１１４は、送信側特性補償部１１３からの出力を受け取り、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）処理を行って時間領域の信号を作成してＣＰ付加部１１５に出力する。

ＣＰ付加部１１５は、ＩＦＦＴ部１１４からの出力を受け取り、ＣＰ付加処理を行って送信側ダウンサンプル部１１６に出力する。ＣＰ付加処理は、図５の模式図のようにＩＦＦＴ信号処理単位ごと５１０にＩＦＦＴ演算後の時間領域信号の先頭に、ガードインターバル５２０またはサイクリックプレフィックスと呼ばれる信号を挿入する処理であり、挿入する信号はＩＦＦＴ演算後の時間領域信号の末尾の一部５３０をコピーして作成する。

送信側ダウンサンプル部１１６は、ＣＰ付加部１１５の出力を受け取り、ダウンサンプルして信号の周波数を変換した後、ベースバンドユニット送信処理部１１０の出力として出力を行う。

リモート無線ユニット送信処理部１６０において、送信側アップサンプル部１６１は、リモート無線ユニット送信処理部への入力に対してアップサンプルにより信号の周波数を変換した後、送信側帯域制限部１６２に出力する。

送信側帯域制限部１６２は、送信側アップサンプル部１６１の出力を受け取り、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタを用いて信号の帯域制限を行った後、ＤＡＣ部１６３に出力する。

ＤＡＣ部１６３は、送信側帯域制限部１６２の出力を受け取り、ＤＡ変換を行ってアナログ信号を生成してリモート無線ユニット送信処理部１６０の出力としてＲＦ部１８０に出力する。

ＲＦ部１８０はリモート無線ユニット送信処理部１６０の出力を受け取り、無線周波数への信号周波数変換や増幅等の処理を行ってアンテナを通じて無線信号を送信する。また一方でＲＦ部１８０はアンテナを通じて無線信号を受信し、増幅やベースバンド周波数への信号周波数変換等の処理を行ってリモート無線ユニット受信処理部１７０に出力する。

リモート無線ユニット受信処理部１７０において、ＡＤＣ部１７３はＲＦ部１８０の出力を受け取り、ＡＤ変換を行ってデジタル信号を生成して受信側帯域制限部１７２に出力する。

受信側帯域制限部１７２は、ＡＤＣ部１７３の出力を受け取り、例えばＦＩＲフィルタを用いて信号の帯域制限を行った後、受信側ダウンサンプル部１７１に出力する。

受信側ダウンサンプル部１７１は、受信側帯域制限部１７２の出力を受け取り、ダウンサンプルにより信号の周波数を変換した後、リモート無線ユニット受信処理部１７０の出力として出力を行う。

ベースバンドユニット受信処理部１２０において、受信側アップサンプル部１２６はベースバンドユニット受信処理部への入力に対してアップサンプルにより信号の周波数を変換した後、同期部１２５及びＦＦＴ部１２４に出力する。

同期部１２５は、受信側アップサンプル部１２６の出力を受け取り、信号からＦＦＴ窓タイミングを抽出してＦＦＴ部１２４に出力する。ＦＦＴ窓タイミングの抽出方法としては、例えば伝搬路のインパルス応答を求め、所定の時間範囲内においてインパルス応答が最大となるタイミングをＦＦＴ窓タイミングとする方法がある。伝搬路のインパルス応答の求め方としては、例えば受信信号に含まれている固定パターンと複素共役の関係にあるパターンを係数とするマッチトフィルタを用いる方法がある。或いはＦＦＴ窓タイミングの抽出方法としては、受信信号と、受信信号を所定時間遅延させた信号の複素共役との相関値の移動平均値を求め、所定の時間範囲内において移動平均値が最大となるタイミングをＦＦＴ窓タイミングとする方法がある。

ＦＦＴ部１２４は、受信側アップサンプル部１２６の出力を受け取り、同期部１２５からの出力であるＦＦＴ窓タイミングに合わせてＦＦＴ処理を行って時間領域の信号をサブキャリア毎に分解して受信側特性補償部１２３に出力する。

受信側特性補償部１２３は、ＦＦＴ部１２４の出力を受け取り、サブキャリア毎に係数を乗じてチャネル分離部１２２に出力する。

チャネル分離部１２２は、受信側特性補償部１２３の出力を受け取り、チャネル毎に分離して受信チャネル情報を復調・復号部１２１に出力する。チャネル分離部１２２はまた、受信したパイロット信号の情報を受信伝搬路情報として復調・復号部１２１に出力する。

復調・復号部１２１は、チャネル分離部１２２から受信チャネル情報及び受信伝搬路情報を受け取り、復調処理及び復号処理を行って受信情報を作成する。

図２は本実施形態を適用する無線局におけるベースバンドユニットとリモート無線ユニットとの結合を表すブロック図の一例である。図１のうち無線局の代表的な構成として、一つのベースバンドユニット１００と一つのリモート無線ユニット１５０を有する。

ベースバンドユニット１００は、ベースバンドユニット送信処理部１１０とベースバンドユニット受信処理部１２０とを有する。リモート無線ユニット１５０は、リモート無線ユニット送信処理部１６０とリモート無線ユニット受信処理部１７０、ＲＦ部１８０とを有する。ベースバンドユニット送信処理部１１０及びリモート無線ユニット送信処理部１６０は、無線区間を通じて送信する情報に対するデジタル信号処理を為す部位である。一方ベースバンドユニット受信処理部１２０及びリモート無線ユニット受信処理部１７０は無線区間から受信した信号に対するデジタル信号処理を為す部位である。ＲＦ部１８０は無線区間を通じて送信する情報並びに無線区間から受信した信号に対するアナログ信号処理を為す部位である。

図３は、本実施形態を適用する無線局におけるベースバンドユニットとリモート無線ユニットとの結合を表すブロック図の別の一例である。図３の例の場合、本発明を適用する無線局は、一つのベースバンドユニット１００−ａ−１とＮ個のリモート無線ユニット１５０−ａ−１、１５０−ａ−２、・・・１５０−ａ−Ｎとを有する。図３の構成の場合、ベースバンドユニット１００−ａ−１のベースバンドユニット送信処理部及びベースバンドユニット受信処理部とがそれぞれ複数のリモート無線ユニットと結合しても良い。或いはベースバンドユニット１００−ａ−１には複数のベースバンドユニット送信処理部とベースバンドユニット受信処理部とがあり、それぞれが一つのリモート無線ユニットと結合しても良い。

図４は、本実施形態を適用する無線局におけるベースバンドユニットとリモート無線ユニットとの結合を表すブロック図の更に別の一例である。図４の例の場合、無線局は、Ｍ個のベースバンドユニット１００−ｂ−１、・・・１００−ｂ−Ｍと、Ｎ個のリモート無線ユニット１５０−ｂ−１、１５０−ｂ−２、・・・１５０−ｂ−Ｎと、ベースバンドユニット１００とリモート無線ユニット１５０とを結合するスイッチユニット１４０と、を有する。

図４の構成の場合、ベースバンドユニット内のベースバンドユニット送信処理部及びベースバンドユニット受信処理部と、リモート無線ユニット内のリモート無線ユニット送信処理部及びリモート無線ユニット受信処理部とを、スイッチユニット１４０を介して結合させる。なお、スイッチユニット１４０と結合するベースバンドユニット送信処理部及びベースバンドユニット受信処理部と、リモート無線ユニット送信処理部１１０及びリモート無線ユニット受信処理部１２０との関係は固定であっても良いし、切り替えを行っても良い。

本実施形態における無線局のベースバンドユニットとリモート無線ユニットとは、以上に例を示したように種々の結合関係を構成することができる。以下では、簡潔化のために図２に示したようなベースバンドユニットとリモート無線ユニットとが1対1で結合される場合について詳細を説明するが、他の結合関係の場合も同様に適用可能である。

図６は、符号化・変調部１１１における符号化処理及び変調処理を表すブロック図である。 符号化・変調部１１１は、誤り訂正符号化部２０１、インタリーブ部２０２、シンボル変調部２０３、送信バッファ部２０４を備える。誤り訂正符号化部２０１、インタリーブ部２０２、シンボル変調部２０３、送信バッファ部２０４は、各々における機能をプログラムによって実行されてもよいし、専用の回路を用いて実行されてもよい。

誤り訂正符号化部２０１は、符号化・変調部１１１に入力された送信情報に対して誤り訂正符号を用いて誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化が行われた送信情報をインタリーブ部２０２に対して出力する。誤り訂正符号としては、例えばターボ符号や畳込み符号、リードソロモン符号、ＬＤＰＣ符号等が用いられる。なお誤り訂正符号化部２０１は、誤り訂正符号化前の送信情報に対して例えばＣＲＣのような誤り検出符号を付加しても良い。また、例えば、誤り訂正符号化部２０１は、誤り訂正符号化の前にＰＮ符号との排他的論理和演算により信号のランダム化処理を行っても良い。

インタリーブ部２０２は、誤り訂正符号化部２０１から入力された信号に対して信号順序の入れ替えであるインタリーブ処理を行い、シンボル変調部２０３に出力する。

シンボル変調部２０３は、インタリーブ部２０１から入力された信号を、例えばＢＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ等のシンボル変調方式にて変調処理を行い、送信バッファ部２０４に出力する。送信バッファ部２０４は、シンボル変調部２０３から入力された信号を蓄積し、単位時間ごとに送信する情報量に応じて符号化・変調部１１１の出力として送信チャネル情報を出力する。

なお、符号化・変調部１１１の処理は、例えば制御信号用のチャネル及び１ないし複数のデータ信号用のチャネルの信号を生成する場合や、あるいは複数のユーザに対する信号を生成する場合には、複数のブロックを並列に持って処理を行なってもよいし、１ないし複数のブロックを時多重により繰り返し使用してもよい。

なお、上記符号化・変調部１１１にて行う処理のうちの一部をチャネル割当て部１１２の処理後に行なってもよい。例えば、シンボル変調処理をチャネル割当て部１１２の処理後に行う場合、符号化・変調部１１１は、シンボル変調処理部２０３に相当する処理を行う代わりに、どのシンボル変調処理を行うかを示す情報を送信チャネル情報に付加し、送信チャネル情報をチャネル割当て部１１２に出力する。チャネル割当て部１１２の処理後、上記どのシンボル変調処理を行うかを示す情報に従ってシンボル変調処理部２０３に相当する変調処理を行う。

図７は、復調・復号部１２１における復調処理及び復号処理を表すブロック図である。

復調・復号部１２１は、誤り訂正復号部２１１、デインタリーブ２１２、受信バッファ部２１３、及びシンボル復調部２１４を備える。誤り訂正復号部２１１、デインタリーブ２１２、受信バッファ部２１３、及びシンボル復調部２１４は、各々における機能をプログラムによって実行してもよいし、専用の回路を用いて実行してもよい。

シンボル復調部２１４は、復調・復号部１２１に入力された受信伝搬路情報を用いて伝搬路における信号の振幅及び位相変動を推定し、受信チャネル情報の振幅及び位相変動を補償し、また、シンボル変調された信号を復調してビットごとの尤度を導出して受信バッファ部２１３に出力する。

受信バッファ部２１３は、シンボル復調部２１４の出力を受け取り、同じビットの尤度に対しては尤度合成を行った上で尤度を蓄積し、符号化単位毎にデインタリーブ部２１２に出力する。ここで尤度合成とは、例えば尤度として対数尤度比を用いている場合には加算であり、確率の積に相当する演算である。

デインタリーブ部２１２は、入力された信号に対して信号順序の入れ替えを行なうデインタリーブ処理を行い、誤り訂正復号部２１１に出力する。なお、信号順序の入れ替え方法としては送信時に行われたインタリーブ処理の逆順に入れ替えることでインタリーブ処理前の順序に復元するような入れ替え方法を用いる。

誤り訂正復号部２１１は、デインタリーブ部２１２の出力を受け取り、送信時に用いられた誤り訂正符号の復号を行う。なお、送信時に誤り訂正符号化の前にＰＮ符号との排他的論理和演算によりランダム化処理が行われていた場合には、誤り訂正復号後に同じＰＮ符号との排他的論理和演算によりランダム化を解除する。

なお、復調・復号部１２１の処理は、例えば、制御信号用のチャネル及び１ないし複数のデータ信号用のチャネルの信号を生成する場合や、あるいは複数のユーザに対する信号を生成する場合には、複数のブロックによる処理を並列に行なってもよいし、１ないし複数のブロックによる処理を時多重により繰り返し行なってもよい。

なお、上記復調・復号部１２１が行う処理のうちの一部を、チャネル分離部１２２の処理の前に行なってもよい。例えば、シンボル復調処理をチャネル分離部１２２の処理前に行う場合、復調・復号部１２１はシンボル復調部２１４に相当する処理を行わない。一方でチャネル分離部１２２の処理前に、受信したパイロット信号の情報を抽出し、サブキャリア毎に伝搬路における信号の振幅及び位相変動を推定及び補償し、またシンボル変調された信号を復調してビットごとの尤度を導出するシンボル復調部２１４に相当する処理を行う。

なお、同期部１２５において、FFT窓タイミングをFFT部１２４に出力する際に受信側ダウンサンプル部１７１及び受信側アップサンプル部１２６における信号の滲みを考慮して調整してもよい。すなわち、例えば受信側ダウンサンプル部１７１において、ダウンサンプル位置の信号を決定するために前後S0サンプルの信号を利用し、受信側アップサンプル部１２６において、アップサンプル位置の信号を決定するために前後S1サンプルの信号を利用する場合、S0＋S1サンプル遅れた位置をFFT窓タイミングとしてFFT部１２４に出力しても良い。なお、FFT窓タイミングの調整量はS0＋S1に等しい値である必要は無く、S0ないしS1と正の相関を持つ値であれば良い。

図８は、本実施形態の無線局における送信側信号に対する処理の流れの例を示す。

無線局100は、通信対象となる信号に対して、周波数領域送信処理P101、送信特性補償処理P102、逆FFT処理P103、時間領域送信処理P104、ダウンサンプル処理P105、ユニット間インタフェース処理P106、アップサンプル処理P107、無線ユニット送信処理P108の順で処理が行われる。

周波数領域送信処理P101は、例えば符号化や変調といった周波数領域におけるサブキャリア毎の信号処理である。周波数領域送信処理Ｐ１０１は、図１に示す符号化・変調部１１１、及びチャネル割り当て部１１２によって実行される。なお、ここでは周波数領域と呼んでいるが、全ての処理を厳密に周波数領域で行う必要は無く、例えば符号化や変調処理を行った後でDFTによって周波数領域の信号を作成するSC-FDMA方式などでもよい。

送信特性補償処理P102は、後述するダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107によって生じる信号の歪みを補償する処理であり、例えばサブキャリア毎の乗算をする処理である。送信特性補償処理Ｐ１０２は、図２に示す送信側特性補償部１１３によって実行される。送信特性補償処理Ｐ１０２における信号の歪みを補償する処理については、後述する。

逆FFT処理P103は、逆FFT演算によって周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する処理である。逆ＦＦＴ処理Ｐ１０３は、図１に示すＩＦＦＴ部１１４によって実行される。

時間領域送信処理P104は、例えばＣＰ(Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ)の付加のような時間領域における信号処理である。時間領域送信処理Ｐ１０４は、図１に示すＣＰ付加部１１５によって実行される。

ダウンサンプル処理P105は、信号周波数を小さくする信号周波数変換処理である。ダウンサンプル処理Ｐ１０５は、送信側ダウンサンプル部１１６によって実行される。

ユニット間インタフェース処理P106は、ダウンサンプル処理P105にて小さい周波数に変換された信号を、ユニット間を伝送させる処理である。つまり、ユニット間インタフェース処理P106により、ダウンサンプル処理P105にて小さい周波数に変換された信号は、図１に示すベースバンドユニット１００から、リモート無線ユニット１５０へ伝送される。

ユニット間インタフェース処理P106におけるユニット間の信号伝送は、必ずしもダウンサンプル処理P105の出力が、そのまま無変調で伝送される必要は無い。例えばパラレル−シリアル変換によってシリアル伝送が行われても良い。また、例えばダウンサンプル処理P105の出力を光信号に変換して伝送し、光信号を電気信号に戻した後にアップサンプル処理P017に入力しても良い。

アップサンプル処理P107は、ダウンサンプル処理P105にて小さくなった信号周波数を大きくし、信号周波数をダウンサンプル処理P105による変換前と等しくする信号周波数変換処理である。アップサンプル処理Ｐ１０７は、図１に示す送信側アップサンプル部１６１によって実行される。

無線ユニット送信処理P108は、DA変換やフィルタによる帯域制限、無線周波数帯における信号処理である。無線ユニット送信処理Ｐ１０８は、送信側帯域制限部１６２、及びＤＡＣ部１６３によって実行される。

図９は本発明における受信側信号に対する処理の流れの例を示す図である。
受信した信号に対して、無線ユニット受信処理P201、ダウンサンプル処理P202、ユニット間インタフェース処理P203、アップサンプル処理P204、時間領域受信処理P205、FFT処理P206、受信特性補償処理P207、周波数領域受信処理P208の順で処理が行われる。

無線ユニット受信処理P201は、無線周波数帯における信号処理やフィルタによる帯域制限、AD変換である。時間領域受信処理P205は、例えば同期タイミングの取得のような時間領域における信号処理である。FFT処理P206は、FFT演算によって時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する処理である。

周波数領域受信処理P208は、例えば復調や復号といった周波数領域におけるサブキャリア毎の信号処理である。なお、ここでは周波数領域と呼んでいるが、全ての処理を厳密に周波数領域で行う必要は無く、例えば周波数領域の受信信号に対して等化処理を行った後にIDFTを行い、その後に復調や復号といった処理を行うSC-FDMA方式などでもかまわない。

ダウンサンプル処理P202、ユニット間インタフェース処理P203、アップサンプル処理P204は、それぞれ送信側信号に対するダウンサンプル処理P105、ユニット間インタフェース処理P106、アップサンプル処理P107と同じ処理である。受信特性補償処理P207は送信前の信号に対してではなく、受信後の信号に対して処理を行うことを除き、送信側信号に対する送信特性補償処理P102と同じである。

図１０は、周波数領域における信号の様子の模式図の一例である。図１０では、図８や図９で説明したダウンサンプル処理P105、P202、アップサンプル処理P107,P204及び送信特性補償処理P102,受信特性補償処理Ｐ２０７の関係もあわせて説明する。

図の横軸が周波数を表し、図の例では周波数範囲が32のサブキャリアに分割されている。ＯＦＤＭ方式が用いられる場合には一般に、一部のサブキャリアを信号の送信に使用しない。図１０（ａ）は、全体の32のサブキャリアのうち、18のサブキャリアを有効サブキャリア301として信号の送信に使用する場合の例である。この例の場合、中心サブキャリア303及び周辺サブキャリア302は信号の送信に使用しない。

３２個のサブキャリアの数に対応して、32段のＩＦＦＴ処理を行うため、ダウンサンプル処理P105に、サンプリング周波数310に対応する周波数の信号が、入力される。一方で、ダウンサンプル処理P105に入力される信号には、有効帯域幅311に対応する情報量しか含まれていないため、理想的には有効帯域幅311に対応する周波数まで信号周波数を小さくしても情報を失わない。このため、ダウンサンプル処理P105では、サンプリング帯域幅310と有効帯域幅311との比よりも大きいサンプル比であればどのような比でダウンサンプルを行っても良い。以下の説明では一例としてダウンサンプル処理P105にて4対3でダウンサンプルを行う場合について説明する。

例えばダウンサンプル処理P105前の信号周波数をFsとすると、ダウンサンプル処理P105のユニット間インタフェース処理P106を通る信号の周波数は、Fs×3/4となる。アップサンプル処理P107は入力された周波数Fs×3/4の信号を4/3倍にアップサンプルし、ダウンサンプル処理P105前と同じ信号周波数Fsにて出力する。

図１０（ｂ）は、ダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107の処理によって信号に歪みが全く生じない場合の周波数特性を示す。この場合、Fs×3/4の周波数範囲の信号は利得が1、すなわち信号に変化が生じない。しかし一般的には信号には歪が生じてしまう。

図１０（ｃ）はダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107によって信号に歪が生じた場合の周波数特性の例を示す。図１０（ｃ）のようにサブキャリア毎に異なる利得(Gain)が生じる。例えば、320に示すサブキャリアは、0.8の利得を持つ、すなわち信号が0.8倍される様子が示されている。図１０（ｃ）のような周波数特性が生じる場合、送信特性補償処理P102では、この周波数ごとの利得の逆数を各サブキャリアの信号に乗じる。例えば320に示すサブキャリアは、ダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107によって0.8の利得を持つため、送信特性補償処理P102において信号を予め1/0.8倍する。ダウンサンプル処理P105、アップサンプル処理P107、送信特性補償処理P102の組み合わせによって、周波数領域で見た場合の信号の歪みを打ち消す。

なお、時間領域で信号を見る場合、ダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107の影響で時間方向に信号が滲む影響が残る。しかし、時間方向の信号の滲みは、無線区間におけるマルチパスの影響を除去するため（例えばCP）仕組みで吸収されるため、問題とならない。

なお、この例ではダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107の周波数ごとの利得の逆数を送信特性補償処理P102において乗じたが、必ずしも周波数ごとの利得の逆数と一致する必要は無い。送信特性補償処理P102で乗じる値はダウンサンプル処理P105及びアップサンプル処理P107の周波数ごとの利得と負の相関関係を持つ値であれば一定の効果を得ることが出来る。

例えば送信特性補償処理P102において、上記周波数ごとの利得の逆数を何段階かに量子化した値を乗じても良い。あるいはある閾値T0,T1を儲け、上記周波数ごとの利得がT0以上であれば係数C0を乗じ、上記周波数ごとの利得がT1以下であれば係数C1を乗じるような処理でも良い。

以下、第2の実施の形態における無線局の構成を図面に基づいて説明する。

図１１は、本実施形態における無線局における信号処理を表すブロック図である。

ベースバンドユニット受信処理部１２０及びリモート無線ユニット受信処理部１７０、RF部１８０については図１と同様である。

図１１に示すベースバンドユニット送信処理部１１０の構成は、図１と異なり、CP付加部１１５が無くCP位置信号生成部１１７があり、そのほかは、図１と同様である。すなわち、符号化・変調部１１１、チャネル割当て部１１２、送信側特性補償部１１３については第１の実施の形態に示す図１の例と同様で、図１のIFFT部１１４が有するCP付加部１１５の代わりに、図１１では、送信側ダウンサンプル部１１６及びCP位置信号生成部１１７に対して信号を出力する構成としている。また、図１の、送信側ダウンサンプル部１１６が有するCP付加部１１５の代わりに、図１１では、IFFT部１１４から信号を受け取る点、及びIFFT部１１４から受け取った信号をIFFT部１１４におけるIFFT処理単位ごとに巡回する周期信号と見なしてダウンサンプル処理を行う点が、第一の実施形態と異なる。

CP位置信号生成部１１７は、IFFT処理単位の区切りを示すインジケータを生成し、リモート無線ユニット送信処理部内の送信側アップサンプル部１６１及びCP付加部１６４に通知する。インジケータとは、例えば図５のIFFT出力単位の先頭を表す信号である。

リモート無線ユニット送信処理部１６０の構成は、CP付加部１６４がある点を除き第１の実施の例における同ユニットに等しい。すなわちDAC部は第１の実施の例に等しい。送信側帯域制限部１６２は送信側アップサンプル部１６１の代わりにCP付加部１６４から信号を受け取る点を除き第１の実施の例に等しい。

送信側アップサンプル部１６１は送信側帯域制限部１６２の代わりにCP付加部１６４に対して信号を出力する点及びリモート無線ユニット送信処理部１６０への入力として受け取った信号に対し、CP位置信号生成部１１７から通知されたインジケータを元にIFFT処理単位の区切りごとに巡回する周期信号と見なしてアップサンプル処理を行う点を除き第１の実施の例に等しい。

CP付加部１６４は、CP位置信号生成部１１７から受け取ったインジケータを元に、送信側アップサンプル部１６１の出力の一部をコピーし、図５に示すようなCPを付加し、送信側帯域制限部１６２に出力する。

なお、以上の構成図では信号処理のブロック毎に説明したが、実際にはそれぞれが独立した実体を持つ必要は無く、汎用の処理モジュールを用いて各ブロックの動作を実現する実装でも良い。

例えば、図１２は、ＤＳＰやＣＰＵを主体とした送受信機実装例の模式図である。ブロック４０１はＣＰＵ及びＤＳＰモジュールであり、各上記実施の形態にて示した信号処理演算及び信号処理の制御を行う。ブロック４０２はメモリモジュールであり、処理中及び処理前後の送信信号及び受信信号や、信号処理に用いるテーブル類を保持する。ブロック４０３は論理回路モジュールであり、ＣＰＵ／ＤＳＰ４０１と同様に各上記実施の形態にて示した信号処理演算及び信号処理の制御を行う。ブロック４０４はインタフェースモジュールであり、制御信号や信号処理前の送信信号、信号処理後の受信信号の入出力を行う。ブロック４０５はＲＦモジュールであり、送信信号に対しては無線周波数帯域の信号に変換してアンテナを経由して送信を行い、受信信号に対してはアンテナを介して受信した信号をベースバンド帯域の信号に変換する。バス４０６は、上記各モジュールを接続する。

第１及び第２の実施の形態にて示した各処理ブロックにおける信号処理演算及び信号処理の制御それぞれは、ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１におけるプログラムと論理回路モジュール４０３における演算回路との一方もしくは両方及び必要であればメモリモジュール４０２を用いて行われる。

なお、図１１は最も単純な実装例であり各モジュール一つずつを記載しているが、各モジュール及びバスはそれぞれ必ずしも単一である必要は無い。例えば複数のＣＰＵ／ＤＳＰモジュール４０１があっても良く、また複数のバス４０６があっても良い。またバス４０６が複数ある場合には、必ずしもすべてのバスが全てのモジュールと接続している必要は無く、例えば全てのモジュールと接続しているバスの他に、メモリモジュール４０２と論理回路モジュール４０３とのみを接続するバスがあっても良い。

上述した本発明の実施形態は、様々なマルチキャリア通信方法、変調方法等に適用できる。

特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。

（１）サブキャリア毎の送信信号から直交変換により時間軸の送信信号を生成する無線通信システムにおける信号処理方法であって、時間軸の信号の周波数を下げる第１の周波数変換処理と、第１の周波数変換後の信号の周波数を上げる第２の周波数変換処理とを有し、該第１の周波数変換処理及び該第２の周波数変換処理のインパルス応答に対する該直交変換の逆変換結果を用い、該第１の周波数変換処理及び該第２の周波数変換処理の特性補償をサブキャリア毎に行うことを特徴とする信号処理方法。

（２）（１）の信号処理方法であって、特性補償とは、該逆変換結果の逆数を乗じることであることを特徴とする信号処理方法。

（３）（１）の信号処理方法であって、直交変換とは逆フーリエ変換であることを特徴とする信号処理方法。

（４）ベースバンド送信部と無線送信部とからなる送信機であって、該ベースバンド送信部と該無線送信部とは該ベースバンド送信部において信号周波数を下げる第１の周波数変換部と該無線送信部において信号周波数を上げる第２の周波数変換部とを介して接続し、該ベースバンド送信部は特性補償部と、送信信号を生成する直交変換部とを有し、
該特性補償部は該直交変換部における直交変換前の信号に対し、該第１の周波数変換部及び該第２の周波数変換部のインパルス応答に対する該直交変換の逆変換結果を用いて特性補償を行うことを特徴とする送信機。

（５）（４）の送信機であって、特性補償とは、該逆変換結果の逆数を乗じることであることを特徴とする送信機。

（６）（４）の送信機であって、直交変換とは逆フーリエ変換であることを特徴とする送信機。

（７）（４）の送信機であって、該ベースバンド送信部において直交変換後の信号の一部を複写して付加するCP付加処理部を有することを特徴とする送信機。

（８）（４）の送信機であって、該第１の周波数変換部では直交変換後の信号を直交変換単位ごとに周期信号と見なして周波数変換を行い、該ベースバンド送信部から直交変換単位を示す位置情報が該無線送信部に通知され、該第２の周波数変換部では該通知された位置情報を元に直交変換後の信号を直交変換単位ごとに周期信号と見なして周波数変換を行うことを特徴とする送信機。

（９）（８）の送信機であって、
該無線送信部において該第２の周波数変換後の信号の一部を複写して付加するCP付加処理部を有することを特徴とする送信機。

（１０）ベースバンド受信部と無線受信部とからなる受信機であって、該ベースバンド受信部と該無線受信部とは該無線受信部において信号周波数を下げる第３の周波数変換部と該ベースバンド受信部において信号周波数を上げる第４の周波数変換部とを介して接続し、該ベースバンド受信部は特性補償部と、受信信号を変換する直交変換部とを有し、該特性補償部は該直交変換部における直交変換後の信号に対し、該第３の周波数変換部及び該第４の周波数変換部のインパルス応答に対する該直交変換の逆変換結果を用いて特性補償を行うことを特徴とする受信機。

（１１）（１０）の受信機であって、特性補償とは、該逆変換結果の逆数を乗じることであることを特徴とする受信機。

（１２）（１０）の受信機であって、直交変換とは逆フーリエ変換であることを特徴とする受信機。

（１３）（１０）の受信機であって、該ベースバンド受信部において受信信号の中から該直交変換を行う信号タイミングを検出する同期部を有し、該同期部は該第３の周波数変換部及び該第４の周波数変換部における信号の広がりに応じて、該検出した信号タイミングを調整することを特徴とする受信機。

１００ １００−ａ−１ １００−ｂ−１ １００−ｂ−Ｍ ベースバンドユニット、 １１０ ベースバンドユニット送信部、 １１１ 符号化・変調部、 １１２ チャネル割当て部、 １１３ 送信側特性補償部、 １１４ IFFT部、 １１５ CP付加部、 １１６ 送信側ダウンサンプル部、 １１７ CP位置信号生成部、 １２０ ベースバンドユニット受信部、 １２１ 復調・復号部、 １２２ チャネル分離部、 １２３ 受信側特性補償部、 １２４ FFT部、 １２５ 同期部、 １２６ 受信側アップサンプル部、 １４０ スイッチユニット、 １５０ １５０−ａ−１ １５０−ａ−２ １５０−ａ−Ｎ １５０−ｂ−１ １５０−ｂ−２ １５０−ｂ−Ｎ リモート無線ユニット、 １６０ リモート無線ユニット送信部、 １６１ 送信側アップサンプル部、 １６２ 送信側帯域制限部、 １６３ DAC部、 １６４ CP付加部、 １７０ リモート無線ユニット受信部、 １７１ 受信側ダウンサンプル部、 １７２ 受信側帯域制限部、 １７３ ADC部、 １８０ RF部
２０１ 誤り訂正符号化部、 ２０２ インタリーブ部、 ２０３ シンボル変調部、 ２０４ 送信バッファ部、 ２１１ 誤り訂正復号部、 ２１２ デインタリーブ部、 ２１３ 受信バッファ部、 ２１４ シンボル復調部
３０１ 有効サブキャリア、 ３０２ 周辺サブキャリア、 ３０３ 中心サブキャリア、 ３１０ サンプリング帯域幅、 ３１１ 有効帯域幅、 ３２０ サブキャリアの例
４０１ ＣＰＵ／ＤＳＰモジュール、 ４０２ メモリモジュール、 ４０３ 論理回路モジュール、 ４０４ インタフェースモジュール、 ４０５ ＲＦモジュール、 ４０６ バス

Claims (15)

1. ベースバンドユニットと、インタフェースを介して前記ベースバンドユニットに接続される１又は複数のリモート無線ユニットと、からなる直交周波数分割方式の無線通信システムであって、
   前記ベースバンドユニットは、前記インタフェースを介して送信する送信信号をダウンサンプルする第１のサンプル周波数変換処理を行う第１のサンプル周波数変換部を有し、
   前記リモート無線ユニットは、前記インタフェースを介して受信した信号をアップサンプルする第２のサンプル周波数変換処理を行う第２のサンプル周波数変換部を有し、
   前記ベースバンドユニットは、逆フーリエ変換により前記送信信号を作成する逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換前の信号に対して前記第１のサンプル周波数変換処理及び前記第２のサンプル周波数変換処理の周波数特性を補償する送信側特性補償部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記送信側特性補償部は、前記第１のサンプル周波数変換処理及び前記第２のサンプル周波数変換処理の周波数ごとの利得の逆数を、前記逆フーリエ変換前の信号に乗ずることを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記ベースバンドユニットは、前記逆フーリエ変換後の送信信号の一部を複写して付加する第１のＣＰ付加部を有することを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記第１のサンプル周波数変換部は、前記送信信号を前記逆フーリエ変換単位ごとに周期信号と見なして前記第１のサンプル周波数変換処理を行い、
   前記ベースバンドユニットは、前記逆フーリエ変換単位を示す位置情報を、前記リモート無線ユニットに通知し、
   前記第２のサンプル周波数変換部は、前記通知された位置情報に基づいて、前記インタフェースを介して受信した信号を前記逆フーリエ変換単位ごとに周期信号と見なして前記第２のサンプル周波数変換処理を行うことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項４に記載の無線通信システムであって、
   前記リモート無線ユニットは、前記第２のサンプル周波数変換処理後の信号の一部を複写して付加する第２のＣＰ付加部を有することを特徴とする無線通信システム。
6. ベースバンドユニットと、インタフェースを介して前記ベースバンドユニットに接続される１又は複数のリモート無線ユニットと、からなる直交周波数分割方式の無線通信システムであって、
   前記リモート無線ユニットは、前記インタフェースを介して送信する信号をダウンサンプルする第３のサンプル周波数変換処理を行う第３のサンプル周波数変換部を有し、
   前記ベースバンドユニットは、前記インタフェースを介して受信した信号をアップサンプルする第４のサンプル周波数変換処理を行う第４のサンプル周波数変換部を有し、
   前記ベースバンドユニットは、受信信号に対してフーリエ変換を行うフーリエ変換部と、前記フーリエ変換後の信号に対して前記第３のサンプル周波数変換処理及び前記第４のサンプル周波数変換処理の周波数特性を補償する受信側特性補償部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
7. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記受信側特性補償部は、前記第３のサンプル周波数変換処理及び前記第４のサンプル周波数変換処理の周波数ごとの利得の逆数を、前記フーリエ変換後の信号に乗ずることを特徴とする無線通信システム。
8. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記ベースバンドユニットは、前記受信信号から前記フーリエ変換を行う信号タイミングを検出する同期部を有し、
   前記同期部は、伝搬路のインパルス応答に基づいて前記信号タイミングを検出することを特徴とする無線通信システム。
9. インタフェースを介して１又は複数のリモート無線ユニットと接続される直交周波数分割方式のベースバンドユニットであって、
   前記インタフェースを介して送信する送信信号をダウンサンプルする第５のサンプル周波数変換処理を行う第５のサンプル周波数変換部と、
   逆フーリエ変換により前記送信信号を作成する逆フーリエ変換部と、
   前記逆フーリエ変換前の信号に対して、前記第５のサンプル周波数変換処理の周波数特性を補償する送信側特性補償部を有することを特徴とするベースバンドユニット。
10. 請求項９に記載のベースバンドユニットであって、
    前記リモート無線ユニットによって前記インタフェースを介して受信した信号をアップサンプルする第６のサンプル周波数変換処理がなされ、
    前記送信側特性補償部は、前記第５のサンプル周波数変換処理及び前記第６のサンプル周波数変換処理の周波数ごとの利得の逆数を、前記逆フーリエ変換前の信号に乗ずることを特徴とするベースバンドユニット。
11. 請求項９に記載のベースバンドユニットであって、
    前記ベースバンドユニットは、前記逆フーリエ変換後の送信信号の一部を複写して付加する第３のＣＰ付加部を有することを特徴とするベースバンドユニット。
12. 請求項９に記載のベースバンドユニットであって、
    前記第５のサンプル周波数変換部は、前記送信信号を前記逆フーリエ変換単位ごとに周期信号と見なして前記第５のサンプル周波数変換処理を行い、
    前記ベースバンドユニットは、前記逆フーリエ変換単位を示す位置情報を、前記リモート無線ユニットに通知することを特徴とするベースバンドユニット。
13. インタフェースを介して１又は複数のリモート無線ユニットと接続される直交周波数分割方式のベースバンドユニットであって、
    前記インタフェースを介して受信した信号をアップサンプルする第７のサンプル周波数変換処理を行う第７のサンプル周波数変換部と、
    受信信号に対してフーリエ変換を行うフーリエ変換部と、
    前記フーリエ変換後の信号に対して前記第７のサンプル周波数変換処理の周波数特性を補償する受信側特性補償部と、を有することを特徴とするベースバンドユニット。
14. 請求項１３に記載のベースバンドユニットであって、
    前記リモート無線ユニットによって、前記インタフェースを介して送信する信号をダウンサンプルする第８のサンプル周波数変換処理がなされ、
    前記受信側特性補償部は、前記第７のサンプル周波数変換処理及び前記第８のサンプル周波数変換処理の周波数ごとの利得の逆数を、前記フーリエ変換後の信号に乗ずることを特徴とするベースバンドユニット。
15. 請求項１３に記載のベースバンドユニットであって、
    前記ベースバンドユニットは、前記受信信号から前記フーリエ変換を行う信号タイミングを検出する同期部を有し、
    前記同期部は、伝搬路のインパルス応答に基づいて前記信号タイミングを検出することを特徴とするベースバンドユニット。