JP6449105B2

JP6449105B2 - 無線中継装置および無線中継方法

Info

Publication number: JP6449105B2
Application number: JP2015112220A
Authority: JP
Inventors: 隼人福園; 房夫布; 岩谷　純一; 純一岩谷; 文昭永瀬; 中村　宏之; 宏之中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: JP2016225908A

Description

本発明は、Ｐ−ＭＰ（Point to Multi Point) 通信を行う無線基地局と複数の無線端末局との間で中継処理を行う無線中継装置および無線中継方法に関する。特に、無線基地局の送信と無線中継装置の送信、すなわち無線中継装置における送受信を同一時間および同一周波数で行う全二重中継により、周波数利用効率とスループットを向上させる無線中継装置および無線中継方法に関する。

図４は、Ｐ−ＭＰ通信における全二重中継系の他ルート間干渉の例を示す。
図４において、Ｐ−ＭＰ通信では、中継局１が基地局と端末局１との間で全二重中継を行い、中継局２が基地局と端末局２との間で全二重中継を行う（非特許文献１）。ここで、基地局が時分割で送信する信号１，信号２は中継局１，２がそれぞれ再生処理（復調・変調）して中継される。この再生処理にかかる遅延時間をＴとする。

中継局１は、信号１を再生処理する際に、信号１の回り込み干渉区間Ａ１で回り込み干渉成分のキャンセル処理を行うが、再生処理遅延Ｔに相当する遅延分だけ中継局１が送信する信号１の末尾と中継局２が受信する信号２の先頭が重なり、中継局１から中継局２に対する他ルート間干渉区間Ｂ１となる。同様に、中継局２で再生処理して送信する信号２の末尾と中継局１が受信する信号１の先頭が重なり、中継局２から中継局１に対する他ルート間干渉区間Ｂ２となる。中継局１，２は、この再生処理遅延Ｔに相当する他ルート間干渉により、信号１，２を正常に再生処理できないことがある。なお、中継局が３以上存在する場合も同様である。

そこで、従来のＰ−ＭＰ通信における全二重中継系では他ルート間干渉を回避するために、図５に示すように、基地局が中継局１，２に送信する信号１と信号２との間に、再生処理遅延Ｔに相当する空白時間を設ける方法が考えられている。

なお、回り込み干渉区間Ａ１，Ａ２における回り込み干渉キャンセルの方法は、回り込み信号をアナログ回路内でキャンセルするアナログキャンセル法と、デジタル回路内でキャンセルするデジタルキャンセル法があり、双方を併用したアナログ／デジタルキャンセル法も提案されている（非特許文献１）。

M. Jain, et al.,"Practical, Real-time, Full Duplex Wireless, " Proc., MobiCom 11, 2011.

Ｐ−ＭＰ通信における全二重中継系において、他ルート間干渉を回避するために基地局が各中継局に送信する信号間に空白時間を設ける方法では、伝送速度効率が低下する問題がある。

本発明は、Ｐ−ＭＰ通信における全二重中継系において、伝送速度効率を低下させることなく他ルート間干渉を回避することができる無線中継装置および無線中継方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、Ｐ−ＭＰ通信を行う無線基地局と複数の無線端末局との間で各ルートの信号をそれぞれ全二重中継する無線中継装置において、無線基地局が各無線端末局宛に時分割で送信する信号のうち、自ルートの信号Ａを全二重中継する際に、該信号Ａの１つ前の他ルートの信号Ｂからキャンセル用信号を生成し、該信号Ａに対して該キャンセル用信号を用いて他ルート間干渉をキャンセルする他ルート間干渉キャンセル手段を備え、他ルート間干渉キャンセル手段は、通信開始前に、信号Ｂを全二重中継する無線中継装置との間の通信路応答を推定する推定手段と、通信時に、信号Ｂを再生処理した信号と、推定した通信路応答とを乗算してキャンセル用信号を生成するキャンセル用信号生成手段とを含む。

第２の発明は、Ｐ−ＭＰ通信を行う無線基地局と複数の無線端末局との間で各ルートの信号をそれぞれ全二重中継する無線中継方法において、無線基地局が各無線端末局宛に時分割で送信する信号のうち、自ルートの信号Ａを全二重中継する通信開始前に、該信号Ａの１つ前の他ルートの信号Ｂを全二重中継する無線中継装置との間の通信路応答を推定し、通信時に、信号Ｂを再生処理した信号と、推定した通信路応答とを乗算してキャンセル用信号を生成し、信号Ａに対して該キャンセル用信号を用いて他ルート間干渉をキャンセルする。

本発明は、Ｐ−ＭＰ通信における全二重中継系において、他ルート信号から生成するキャンセル用信号を用いて他ルート間干渉をキャンセルすることにより、伝送速度効率を低下させることなく他ルート間干渉を回避することができる。

本発明の無線中継装置における他ルート間干渉のキャンセル手順を示す図である。本発明の無線中継装置の実施例構成を示す図である。本発明の無線中継装置における他ルート間干渉の他の回避例を示す図である。Ｐ−ＭＰ通信における全二重中継系の他ルート間干渉の例を示す図である。Ｐ−ＭＰ通信における全二重中継系の他ルート間干渉の従来の回避例を示す図である。

図１は、本発明の無線中継装置における他ルート間干渉のキャンセル手順を示す。
図１において、基地局、中継局１，２、端末局１，２の関係は図４に示す構成と同様であり、他ルート間干渉区間Ｂ１において、中継局１が再生処理して送信する信号１の末尾と中継局２が受信する信号２の先頭が重なって他ルート間干渉となり、他ルート間干渉区間Ｂ２において、中継局２が再生処理して送信する信号２の末尾と中継局１が受信する信号１の先頭が重なって他ルート間干渉となる。

ここでは、他ルート間干渉区間Ｂ１における中継局１から中継局２への他ルート間干渉をキャンセルする手順を例に説明するが、他ルート間干渉区間Ｂ２における中継局２から中継局１への他ルート間干渉をキャンセルする手順も同様である。また、中継局が３以上であっても同様である。

まず中継局２は自局の通信開始前に、図１(1) に示すように、中継局１が送信する信号１を受信し、他ルート間干渉の通信路応答を推定しておく。

次に、中継局２は自局の通信時に、図１(2) に示すように、基地局が中継局１に送信する信号１（図中、（信号１）と表記する）を受信し、中継局１と同様に再生処理（復調・変調）した信号１と事前に推定された他ルート間干渉の通信路応答を乗算し、キャンセル用信号を生成する。中継局２は信号２を受信して再生処理するが、このとき中継局１が送信する信号１による他ルート間干渉成分を、中継局２が再生処理した信号１から生成したキャンセル用信号を用いてキャンセルする。

図２は、本発明の無線中継装置の実施例構成を示す。ここで、図２(1）は図１(1) に対応する中継局２の通信開始前の状態を示し、図２(2）は図１(2) に対応する中継局２の通信時の状態を示す。

図２において、無線中継装置は、受信アンテナ１１、受信アンテナ１１に受信した無線信号を復調するための信号変換処理（フィルタ、増幅、ダウンコンバート、ＡＤ変換など）を行う受信信号変換部１２、受信信号を再生処理して送信信号を生成する復調・変調部１３、送信信号を無線信号に変換する信号変換処理（ＤＡ変換、アップコンバート、フィルタ、増幅など）を行う送信信号変換部１４、送信アンテナ１５、他ルート間干渉通信路推定部１６、他ルート間干渉信号記憶部１７、他ルート間干渉キャンセル部１８、回り込みキャンセル部１９から構成される。ここで、復調・変調部１３は、本来は自ルート信号のみを再生処理するが、本発明では他ルート信号も再生処理する。

他ルート間干渉通信路推定部１６は他ルート間干渉の通信路応答を推定し、他ルート間干渉信号記憶部１７は復調・変調部１３で再生処理された他ルート信号を記憶し、他ルート間干渉キャンセル部１８は他ルート信号と他ルート間干渉の通信路応答を乗算してキャンセル用信号を生成する。回り込みキャンセル部１９は中継局の自局干渉をキャンセルする。

中継局２の通信開始前は、図２(1) に示すように、受信信号変換部１２と他ルート間干渉通信路推定部１６が接続され、中継局１が送信する信号１（他ルート信号）を受信し、信号１に含まれる既知信号（パイロット信号）を用いて他ルート間干渉の通信路応答を推定する。

中継局２の通信時は、図２(2) に示すように、受信信号変換部１２と復調・変調部１３が接続され、自局が中継する１つ前のスロットの信号１（他ルート信号）を再生処理して他ルート間干渉信号記憶部１７に記憶する。さらに、他ルート間干渉キャンセル部１８では、他ルート間干渉信号記憶部１７に記憶された信号１と、他ルート間干渉通信路推定部１６で推定された他ルート間干渉の通信路応答を乗算し、キャンセル用信号を生成して復調・変調部１３に出力する。復調・変調部１３では、中継局２が信号２（自ルート信号）を再生処理する際に、他ルート間干渉区間Ｂ２で信号１から生成されたキャンセル用信号を用いて他ルート間干渉がキャンセルされる。また、復調・変調部１３が再生処理された信号２を出力するタイミングで、復調・変調部１３の出力が送信信号変換部１４に切り替えられ、信号２が送信アンテナ１５から送信される。

図３は、本発明の無線中継装置における他ルート間干渉の他の回避例を示す。
図３において、基地局、中継局１，２、端末局１，２の関係は図１に示す構成と同様である。ただし、中継局１と端末局１との間、中継局２と端末局２との間において、伝搬環境が良好で変調符号化率（ＭＣＳ）を上げる余裕があれば、高ＭＣＳ伝送を行って中継パケット長を短くする。これにより、図１に示すように、中継局１が再生処理して送信する信号１の末尾と中継局２が受信する信号２の先頭が重なる他ルート間干渉区間Ｂ１が発生しない。同様に、中継局２が再生処理して送信する信号２の末尾と中継局１が受信する信号１の先頭が重なる他ルート間干渉区間Ｂ２が発生しない。すなわち、他ルート間干渉を回避することができる。

１１受信アンテナ
１２受信信号変換部
１３復調・変調部
１４送信信号変換部
１５送信アンテナ
１６他ルート間干渉通信路推定部
１７他ルート間干渉信号記憶部
１８他ルート間干渉キャンセル部
１９回り込みキャンセル部

Claims

Ｐ−ＭＰ（Point to Multi Point）通信を行う無線基地局と複数の無線端末局との間で各ルートの信号をそれぞれ全二重中継する無線中継装置において、
前記無線基地局が各無線端末局宛に時分割で送信する信号のうち、自ルートの信号Ａを全二重中継する際に、該信号Ａの１つ前の他ルートの信号Ｂからキャンセル用信号を生成し、該信号Ａに対して該キャンセル用信号を用いて他ルート間干渉をキャンセルする他ルート間干渉キャンセル手段を備え、
前記他ルート間干渉キャンセル手段は、
通信開始前に、前記信号Ｂを全二重中継する無線中継装置との間の通信路応答を推定する推定手段と、
通信時に、前記信号Ｂを再生処理した信号と、前記推定した通信路応答とを乗算して前記キャンセル用信号を生成するキャンセル用信号生成手段と
を含むことを特徴とする無線中継装置。
Ｐ−ＭＰ（Point to Multi Point）通信を行う無線基地局と複数の無線端末局との間で各ルートの信号をそれぞれ全二重中継する無線中継方法において、
前記無線基地局が各無線端末局宛に時分割で送信する信号のうち、自ルートの信号Ａを全二重中継する通信開始前に、該信号Ａの１つ前の他ルートの信号Ｂを全二重中継する無線中継装置との間の通信路応答を推定し、
通信時に、前記信号Ｂを再生処理した信号と、前記推定した通信路応答とを乗算してキャンセル用信号を生成し、前記信号Ａに対して該キャンセル用信号を用いて他ルート間干渉をキャンセルする
ことを特徴とする無線中継方法。