JP6752743B2

JP6752743B2 - 無線通信システム、通信方法および基地局

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Publication number: JP6752743B2
Application number: JP2017052656A
Authority: JP
Inventors: 衆太上野; 隼人福園; 朋浩徳安; 中村　宏之; 宏之中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2018157374A

Description

本発明は、無線通信システム、通信方法および基地局に関する。

スマートフォンやタブレット型端末等の携帯通信端末と基地局との無線通信システムでは、携帯通信端末と基地局との間にある建物等による反射や回折等の影響により、互いに異なる複数の通信路を介して電磁波が伝搬する。これにより、受信側の携帯通信端末や基地局において、通信路に応じて電磁波の遅延が発生する。例えば、無線通信がシングルキャリア（ＳＣ：Single Carrier）伝送の場合、電磁波の遅延により符号間干渉が生じ、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）特性が劣化してしまう。

ＢＥＲ特性の劣化を回避するために、受信した電磁波の遅延を時間領域で等化するトランスバーサル等化器や、受信した電磁波の遅延を周波数領域で等化するＦＤＥ（Frequency Domain Equalizer）等の技術が提案されている。

また、等化器を携帯通信端末に配置する代わりに、基地局が、遅延を考慮した前置等化処理を携帯通信端末に送信する電磁波に対して実行することにより、携帯通信端末の回路規模等を抑制する技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

白戸裕史、田野哲、斉藤洋一、"送信ダイバーシチと前置等化結合伝送方式"、電子情報通信学会秋季大会講演論文集、pp.356、1994年

前置等化処理を実行するには、予め基地局から携帯通信端末の下り方向の通信路応答を取得する必要がある。例えば、基地局と携帯通信端末との通信方式が、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式の場合、上り方向の電磁波と下り方向の電磁波との周波数は同じである。このため、基地局は、携帯通信端末から受信した上り方向の電磁波を用いて推定した通信路応答を、下り方向の通信路応答として用いることにより、下り方向の電磁波に対して前置等化処理を実行することができる。

一方、通信方式が、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の場合、上り方向の電磁波と下り方向の電磁波との周波数が異なるため、基地局は、携帯通信端末から受信した上り方向の電磁波を用いて推定した通信路応答を、下り方向の通信路応答として用いることが困難となる。

本発明は、ＦＤＤ方式の場合でも前置等化処理を実行できる無線通信システム、通信方法および基地局を提供することを目的とする。

第１の発明は、基地局と少なくとも１つの端末局とを有し、基地局から端末局への下り方向の通信は第１の周波数帯域を使用し、端末局から基地局への上り方向の通信は第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域を使用する無線通信システムにおいて、端末局は、基地局により送信された第１トレーニング信号と下りデータ信号とを第１の周波数帯域で受信する受信部と、第２の周波数帯域で第２トレーニング信号と上りデータ信号とを基地局に送信するとともに、受信した第１トレーニング信号を復調せずにそのまま第２の周波数帯域で基地局に返送する送信部と、第２トレーニング信号と上りデータ信号と受信部が受信した第１トレーニング信号とを入力し、入力した各信号を互いに衝突しないように切り替えて送信部に出力する切替部とを備え、切替部は、受信部が受信した第１トレーニング信号を復調せずにそのまま送信部に出力し、送信部は、切替部が出力した第１トレーニング信号を第２の周波数帯域で基地局に返送し、基地局は、端末局により送信された第２トレーニング信号と上りデータ信号とを第２の周波数帯域で受信するとともに、端末局により返送された第１トレーニング信号を第２の周波数帯域で受信する受信部と、受信した第２トレーニング信号を用いて、端末局との間の第２の周波数帯域の上り方向の通信路応答を推定し、推定した上り方向の通信路応答を用いて受信した上りデータ信号に対して等化処理を実行するとともに、返送された第１トレーニング信号を用いて、端末局との間の第１の周波数帯域の下り方向と第２の周波数帯域の上り方向とを含む往復の通信路応答を推定する受信等化部と、推定された往復の通信路応答と上り方向の通信路応答とを用いて第１の周波数帯域の下り方向の通信路応答を求める等化制御部と、下り方向の通信路応答を用いて下りデータ信号に対して等化処理を実行する送信等化部と、第１トレーニング信号と送信等化部により等化処理が実行された下りデータ信号とを第１の周波数帯域で送信する送信部とを備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、受信等化部は、受信した上りデータ信号に対して時間領域で等化処理を実行し、送信等化部は、送信する下りデータ信号に対して時間領域で等化処理を実行することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、受信等化部は、受信した上りデータ信号に対して周波数領域で等化処理を実行し、送信等化部は、送信する下りデータ信号に対して周波数領域で等化処理を実行することを特徴とする。

第４の発明は、基地局と少なくとも１つの端末局とを有し、基地局から端末局への下り方向の通信は第１の周波数帯域を使用し、端末局から基地局への上り方向の通信は第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域を使用する無線通信システムの通信方法において、基地局は、第１トレーニング信号を第１の周波数帯域で端末局に送信し、端末局は、基地局により送信された第１トレーニング信号を第１の周波数帯域で受信し、第２の周波数帯域で第２トレーニング信号と上りデータ信号とを基地局に送信するとともに、受信した第１トレーニング信号を復調せずにそのまま第２の周波数帯域で基地局に返送し、基地局は、端末局により送信された第２トレーニング信号と上りデータ信号とを第２の周波数帯域で受信するとともに、端末局により返送された第１トレーニング信号を第２の周波数帯域で受信し、受信した第２トレーニング信号を用いて、端末局との間の第２の周波数帯域の上り方向の通信路応答を推定し、推定した上り方向の通信路応答を用いて受信した上りデータ信号に対して等化処理を実行し、返送された第１トレーニング信号を用いて、端末局との間の第１の周波数帯域の下り方向と第２の周波数帯域の上り方向とを含む往復の通信路応答を推定し、推定した往復の通信路応答と上り方向の通信路応答とを用いて第１の周波数帯域の下り方向の通信路応答を求め、下り方向の通信路応答を用いて下りデータ信号に対して等化処理を実行し、等化処理が実行された下りデータ信号を送信することを特徴とする。

第５の発明は、基地局と少なくとも１つの端末局とを有し、基地局から端末局への下り方向の通信は第１の周波数帯域を使用し、端末局から基地局への上り方向の通信は第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域を使用する無線通信システムの基地局において、端末局に第１トレーニング信号と下りデータ信号とを第１の周波数帯域で送信する送信部と、端末局により送信された第２トレーニング信号と上りデータ信号とを第２の周波数帯域で受信するとともに、端末局により受信されて復調せずにそのまま返送された第１トレーニング信号を第２の周波数帯域で受信する受信部と、受信した第２トレーニング信号を用いて、端末局との間の第２の周波数帯域の上り方向の通信路応答を推定し、推定した上り方向の通信路応答を用いて受信した上りデータ信号に対して等化処理を実行するとともに、返送された第１トレーニング信号を用いて、端末局との間の第１の周波数帯域の下り方向と第２の周波数帯域の上り方向とを含む往復の通信路応答を推定する受信等化部と、推定された往復の通信路応答と上り方向の通信路応答とを用いて第１の周波数帯域の下り方向の通信路応答を求める等化制御部と、下り方向の通信路応答を用いて下りデータ信号に対して等化処理を実行する送信等化部とを備え、送信部は、送信等化部により等化処理が実行された下りデータ信号を送信することを特徴とする。

本発明は、ＦＤＤ方式の通信方式の場合でも前置等化処理を実行できる。

無線通信システムの一実施形態を示す図である。図１に示した無線通信システムにおける通信処理の一例を示す図である。通信システムの別の実施形態を示す図である。図３に示した受信等化部および送信等化部の一例を示す図である。

以下、図面を用いて実施形態について説明する。

図１は、無線通信システムの一実施形態を示す。

図１に示した無線通信システムＳＹＳは、端末局１００と、基地局２００とを有する。端末局１００と基地局２００とは、例えば、ＦＤＤ方式でＳＣ伝送を行う。すなわち、端末局１００と基地局２００とは、互いに異なる周波数帯域の電磁波を用いてＳＣ伝送を行う。なお、無線通信システムＳＹＳは、複数の端末局１００を有してもよい。

端末局１００は、例えば、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯通信端末である。端末局１００は、第１切替部１１０、トレーニング信号生成部１２０、変調部１３０、第２切替部１４０、送信部１５０、共用器１６０、受信部１７０、復調部１８０およびアンテナＡＮＴ１を有する。

第１切替部１１０は、スイッチ等であり、端末局１００に含まれるプロセッサ等の制御部からの制御指示に基づいて、端末局１００のユーザによる入力操作等に応じて受信したデータ信号と、トレーニング信号生成部１２０から出力されるトレーニング信号とを交互に変調部１３０に出力する。以下では、第１切替部１１０が出力するデータ信号およびトレーニング信号は、“上りデータ信号”および“上りトレーニング信号”とも称される。

トレーニング信号生成部１２０は、基地局２００との間における電磁波の遅延等の通信環境を基地局２００に測定させるために、所定のデータ長を有した上りトレーニング信号を生成する。トレーニング信号生成部１２０は、生成した上りトレーニング信号を第１切替部１１０に出力する。

変調部１３０は、予め設定されたシンボル数のデータ長の単位で、第１切替部１１０から交互に受信した上りデータ信号および上りトレーニング信号に対して、ＳＣ伝送の通信方式に応じた変調処理を実行する。変調部１３０は、変調した上りデータ信号および上りトレーニング信号を第２切替部１４０に出力する。

第２切替部１４０は、スイッチ等であり、端末局１００の制御部からの制御指示に基づいて、変調部１３０からの上りデータ信号と上りトレーニング信号とを送信部１５０に出力する。また、第２切替部１４０は、端末局１００の制御部からの制御指示に基づいて、変調部１３０から上りデータ信号と上りトレーニング信号との出力がない期間に、受信部１７０が受信した基地局２００からのトレーニング信号（以下、“下りトレーニング信号”とも称される）を送信部１５０に出力する。すなわち、第２切替部１４０は、端末局１００の制御部からの制御指示に基づいて、上りデータ信号、上りトレーニング信号および下りトレーニング信号が互いに衝突しないように切り替え動作する。

送信部１５０は、例えば、共用器１６０およびアンテナＡＮＴ１を介して、変調部１３０から出力される上りデータ信号と上りトレーニング信号との電磁波をＳＣ伝送で基地局２００に送信する。また、送信部１５０は、共用器１６０およびアンテナＡＮＴ１を介して、基地局２００からの下りトレーニング信号の電磁波をＳＣ伝送で基地局２００に返送する。

受信部１７０は、アンテナＡＮＴ１および共用器１６０を介して、基地局２００により送信されたデータ信号と下りトレーニング信号との電磁波を受信する。受信部１７０は、受信した電磁波の信号を第２切替部１４０および復調部１８０に出力する。以下では、基地局２００から送信されたデータ信号は、“下りデータ信号”とも称される。

復調部１８０は、受信した電磁波をダウンコンバートし、復調部１８０に含まれるＡＤ（Analog-to-Digital）変換器等を用いて、ダウンコンバートした下りデータ信号をデジタル信号に変換する。復調部１８０は、デジタル信号の下りデータ信号に対して復調処理を実行する。復調部１８０は、例えば、端末局１００に含まれるメモリ等の記憶部や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等の表示部に復調したデータを出力する。

基地局２００は、アンテナＡＮＴ２、受信部２１０、復調部２２０、受信等化部２３０、等化制御部２４０、送信等化部２５０、切替部２６０、トレーニング信号生成部２７０、変調部２８０、送信部２９０および共用器３００を有する。

受信部２１０は、アンテナＡＮＴ２および共用器３００を介して、端末局１００から送信された上りデータ信号と上りトレーニング信号との電磁波を受信する。受信部２１０は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部２１０に含まれるＡＤ変換器等を用いて、ダウンコンバートした上りデータ信号と上りトレーニング信号とをデジタル信号に変換する。受信部２１０は、上りデータ信号と上りトレーニング信号とのデジタル信号を復調部２２０に出力する。

また、受信部２１０は、アンテナＡＮＴ２を介して、端末局１００により返送された下りトレーニング信号の電磁波を受信する。受信部２１０は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部２１０のＡＤ変換器等を用いて、返送された下りトレーニング信号をデジタル信号に変換する。受信部２１０は、返送された下りトレーニング信号のデジタル信号を復調部２２０に出力する。

復調部２２０は、受信部２１０から受信したデジタル信号に対して復調処理を実行し、復調した信号を受信等化部２３０に出力する。

受信等化部２３０は、受信した上りトレーニング信号を用いて、端末局１００との間の通信路のうち上り方向の通信路応答を推定し、推定した上り方向の通信路応答を用いて受信した上りデータ信号に対し等化処理を実行する。

例えば、受信等化部２３０は、時間領域で等化処理を実行するトランスバーサル等化器を有し、デジタル信号の上りトレーニング信号を用いて、上り方向の通信路におけるチャンネルインパルス応答（ＣＩＲ：Channel Impulse Response）を推定する。受信等化部２３０は、推定したＣＩＲと、トランスバーサル等化器が有するタップのタップ数とに基づいて、上り方向の通信路応答の逆応答（ＣＩＲの逆応答）Ｈｕ（ｚ）^−１を求める。受信等化部２３０は、求めた上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１とトランスバーサル等化器とを用いて、上りデータ信号に対して等化処理を実行し、上りデータ信号における遅延を補償する。そして、受信等化部２３０は、例えば、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して、遅延を補償した上りデータ信号を送信先に出力する。また、受信等化部２３０は、求めた上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を含む信号を、等化制御部２４０に出力する。

また、受信等化部２３０は、返送された下りトレーニング信号を用いて、端末局１００との間の往復の通信路におけるＣＩＲを推定する。受信等化部２３０は、推定したＣＩＲと、トランスバーサル等化器のタップ数とに基づいて、往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を推定する。受信等化部２３０は、推定した往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を含む信号を、等化制御部２４０に出力する。

なお、受信等化部２３０は、トランスバーサル等化器の代わりに、周波数領域で等化処理を実行するＳＣ−ＦＤＥ（Single Carrier-FDE）を有してもよい。例えば、受信等化部２３０は、復調部２２０から受信した上りデータ信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を実行し、上りデータ信号を周波数領域の複数のデータ信号に変換する。受信等化部２３０は、受信等化部２３０に含まれるＦＤＥと、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１とを用いて、変換された複数のデータ信号の各々に対して周波数領域で等化処理を実行する。そして、受信等化部２３０は、等化処理が実行された複数のデータ信号に対してＩＦＦＴ（Inverse FFT）処理を実行することにより、１つの上りデータ信号に逆変換する。受信等化部２３０は、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して、逆変換した上りデータ信号を送信先に出力する。

等化制御部２４０は、受信等化部２３０により推定された往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１で除算し、下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１（＝Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１／Ｈｕ（ｚ）^−１）を求める。等化制御部２４０は、求めた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を含む信号を送信等化部２５０に出力する。

送信等化部２５０は、例えば、受信等化部２３０と同じタップ数のトランスバーサル等化器を含む。送信等化部２５０は、等化制御部２４０が求めた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１とトランスバーサル等化器とを用い、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して受信した端末局１００宛のデータ信号に対して等化処理（以下、“前置等化処理”とも称される）を実行する。送信等化部２５０は、前置等化処理を実行したデータ信号を下りデータ信号として切替部２６０に出力する。これにより、下りデータ信号は、端末局１００に受信された時に遅延が補償されているように、基地局２００により送信される。そして、端末局１００は、受信した下りデータ信号に対する等化処理を実行する機能を有しなくても、下りデータ信号に含まれるデータを受信でき、回路規模を抑制できる。

なお、送信等化部２５０は、トランスバーサル等化器の代わりに、受信等化部２３０と同様のＳＣ−ＦＤＥを有してもよい。例えば、送信等化部２５０は、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して受信した端末局１００宛のデータ信号に対してＦＦＴ処理を実行し、複数のデータ信号に変換する。送信等化部２５０は、送信等化部２５０に含まれるＦＤＥと、等化制御部２４０により求められた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１とを用いて、変換された複数のデータ信号の各々に対して周波数領域で前置等化処理を実行する。そして、送信等化部２５０は、前置等化処理が実行された複数のデータ信号に対してＩＦＦＴ処理を実行して、１つの下りデータ信号に逆変換する。送信等化部２５０は、逆変換した下りデータ信号を切替部２６０に出力する。

切替部２６０は、スイッチ等であり、基地局２００に含まれるプロセッサ等の制御部からの制御指示に基づいて、トレーニング信号生成部２７０から出力される下りトレーニング信号と、送信等化部２５０から受信した下りデータ信号とを交互に変調部２８０に出力する。

トレーニング信号生成部２７０は、端末局１００との間の往復の通信路における電磁波の遅延等の通信環境を測定するために、所定のデータ長を有した下りトレーニング信号を生成する。トレーニング信号生成部２７０は、生成した下りトレーニング信号を切替部２６０に出力する。

変調部２８０は、予め設定されたシンボル数のデータ長の単位で、切替部２６０から受信した下りデータ信号および下りトレーニング信号に対して、ＳＣ伝送の通信方式に応じた変調処理を実行する。変調部２８０は、変調した下りデータ信号および下りトレーニング信号を送信部２９０に出力する。

送信部２９０は、例えば、共用器３００およびアンテナＡＮＴ２を介して、変調部２８０から出力される下りデータ信号と下りトレーニング信号との電磁波をＳＣ伝送で端末局１００に送信する。

図２は、図１に示した無線通信システムＳＹＳにおける通信処理の一例を示す。例えば、ステップＳ１００からステップＳ１６０の処理は、端末局１００により実行される。また、ステップＳ２００からステップＳ３１０の処理は、基地局２００により実行される。

ステップＳ１００では、第１切替部１１０は、端末局１００のユーザによる入力操作等に応じて出力される上りデータ信号を受信する。

次に、ステップＳ１１０では、トレーニング信号生成部１２０は、例えば、第１切替部１１０が上りデータ信号を受信したことを契機として、上りトレーニング信号を生成する。トレーニング信号生成部１２０は、生成した上りトレーニング信号を第１切替部１１０に出力する。そして、第１切替部１１０は、ステップＳ１００で受信した上りデータ信号と、トレーニング信号生成部１２０より受信した上りトレーニング信号とを交互に変調部１３０に出力する。

次に、ステップＳ１２０では、変調部１３０は、第１切替部１１０から受信した上りデータ信号および上りトレーニング信号に対して、ＳＣ伝送の通信方式に応じた変調処理を実行する。変調部１３０は、変調した上りデータ信号および上りトレーニング信号を、第２切替部１４０を介して送信部１５０に出力する。

次に、ステップＳ１３０では、送信部１５０は、ステップＳ１２０で変調された上りデータ信号と上りトレーニング信号との電磁波を、共用器１６０およびアンテナＡＮＴ１を介して基地局２００に送信する。

次に、ステップＳ１４０では、受信部１７０は、アンテナＡＮＴ１および共用器１６０を介して、基地局２００により送信された下りデータ信号と下りトレーニング信号との電磁波を受信する。受信部１７０は、受信した電磁波の信号を第２切替部１４０および復調部１８０に出力する。

次に、ステップＳ１５０では、送信部１５０は、ステップＳ１４０で受信された下りトレーニング信号を、第２切替部１４０を介して受信する。送信部１５０は、ステップＳ１４０で受信された下りトレーニング信号の電磁波を、共用器１６０およびアンテナＡＮＴ１を介して基地局２００に返送する。

次に、ステップＳ１６０では、復調部１８０は、受信した下りデータ信号の電磁波をダウンコンバートし、復調部１８０のＡＤ変換器等を用いて、ダウンコンバートした下りデータ信号をデジタル信号に変換する。復調部１８０は、デジタル信号の下りデータ信号に対して復調処理を実行する。そして、復調部１８０は、例えば、端末局１００に含まれるメモリ等の記憶部や有機ＥＬ等の表示部に復調したデータを出力する。

そして、端末局１００は、端末局１００のユーザによる入力操作等に応じて、ステップＳ１００からステップＳ１６０の処理を繰り返し実行する。なお、ステップＳ１００からステップＳ１３０の処理と、ステップＳ１４０およびステップＳ１５０の処理とは、並列に実行されてもよい。

ステップＳ２００では、受信部２１０は、アンテナＡＮＴ２を介して、ステップＳ１３０で送信された上りデータ信号と上りトレーニング信号との電磁波を受信する。受信部２１０は、受信した電磁波をダウンコンバートし、受信部２１０のＡＤ変換器等を用いて、ダウンコンバートした上りデータ信号と上りトレーニング信号とをデジタル信号に変換する。受信部２１０は、上りデータ信号と上りトレーニング信号とのデジタル信号を復調部２２０に出力する。

次に、ステップＳ２１０では、復調部２２０は、ステップＳ２００で受信された上りデータ信号と上りトレーニング信号とに対して復調処理を実行し、復調した上りデータ信号と上りトレーニング信号とを受信等化部２３０に出力する。

次に、ステップＳ２２０では、受信等化部２３０は、ステップＳ２１０で変調したデジタル信号の上りトレーニング信号を用いて、上り方向の通信路におけるＣＩＲを推定する。受信等化部２３０は、推定したＣＩＲと、トランスバーサル等化器のタップ数とに基づいて、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を求める。そして、受信等化部２３０は、求めた上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を含む信号を、等化制御部２４０に出力する。

次に、ステップＳ２３０では、受信等化部２３０は、ステップＳ２２０で求めた上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１とトランスバーサル等化器とを用いて、上りデータ信号に対して等化処理を実行し、上りデータ信号における遅延を補償する。そして、受信等化部２３０は、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して、遅延を補償した上りデータ信号を送信先に出力する。

次に、ステップＳ２４０では、受信部２１０は、アンテナＡＮＴ２および共用器３００を介して、ステップＳ１５０で返送された下りトレーニング信号の電磁波を受信する。受信部２１０は、受信した下りトレーニング信号の電磁波をダウンコンバートし、受信部２１０のＡＤ変換器等を用いて、ダウンコンバートした下りトレーニング信号をデジタル信号に変換する。受信部２１０は、下りトレーニング信号のデジタル信号を復調部２２０に出力する。

次に、ステップＳ２５０では、復調部２２０は、ステップＳ２４０で受信された下りトレーニング信号に対して復調処理を実行し、復調した下りトレーニング信号を受信等化部２３０に出力する。

次に、ステップＳ２６０では、受信等化部２３０は、ステップＳ１５０で返送された下りトレーニング信号を用いて、端末局１００との間の往復の通信路におけるＣＩＲを推定する。受信等化部２３０は、推定したＣＩＲと、トランスバーサル等化器のタップ数とに基づいて、往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を推定する。受信等化部２３０は、推定した往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を含む信号を、等化制御部２４０に出力する。

次に、ステップＳ２７０では、等化制御部２４０は、受信等化部２３０により推定された往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１で除算し、下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を求める。等化制御部２４０は、求めた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を含む信号を送信等化部２５０に出力する。

次に、ステップＳ２８０では、送信等化部２５０は、ステップＳ２７０で求められた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１とトランスバーサル等化器と用い、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して受信した端末局１００宛の下りデータ信号に対して、前置等化処理を実行する。送信等化部２５０は、前置等化処理を実行した下りデータ信号を切替部２６０に出力する。

次に、ステップＳ２９０では、トレーニング信号生成部２７０は、送信等化部２５０が下りデータ信号を受信したことを契機として、下りトレーニング信号を生成する。トレーニング信号生成部２７０は、生成した下りトレーニング信号を切替部２６０に出力する。そして、切替部２６０は、ステップＳ２８０で受信した下りデータ信号と、トレーニング信号生成部２７０より受信した下りトレーニング信号とを交互に変調部２８０に出力する。

次に、ステップＳ３００では、変調部２８０は、切替部２６０から受信した下りデータ信号および下りトレーニング信号に対して、ＳＣ伝送の通信方式に応じた変調処理を実行する。変調部２８０は、変調した下りデータ信号および下りトレーニング信号を送信部２９０に出力する。

次に、ステップＳ３１０では、送信部２９０は、共用器３００およびアンテナＡＮＴ２を介して、ステップＳ３００で変調された下りデータ信号と下りトレーニング信号との電磁波を端末局１００に送信する。

そして、基地局２００は、端末局１００宛の下りデータ信号を受信する度に、ステップＳ２００からステップＳ３１０の処理を繰り返し実行する。なお、ステップＳ２００からステップＳ２３０の処理と、ステップＳ２４０からステップＳ３１０の処理とは、並列に実行されてもよい。

以上、図１および図２に示した実施形態では、端末局１００は、上りデータ信号と上りトレーニング信号とを基地局２００に送信するとともに、基地局２００から受信した下りトレーニング信号を基地局２００に返送する。基地局２００は、端末局１００から受信した上りトレーニング信号を用いて、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を推定するとともに、返送された下りトレーニング信号を用いて、端末局１００との間の往復の通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を推定する。そして、基地局２００は、往復の通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１で除算することにより、下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を求める。これにより、無線通信システムＳＹＳおよび基地局２００は、端末局１００が等化処理を実行する機能を有しない場合で、ＦＤＤ方式で端末局１００とＳＣ伝送を行う場合でも、下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を求められる。そして、無線通信システムＳＹＳおよび基地局２００は、下りデータ信号に対して前置等化処理を実行できる。

また、端末局１００は、下りデータ信号および下りトレーニング信号に対する等化処理を省略できることにより、回路規模の抑制を図ることができる。

図３は、無線通信システムの別の実施形態を示す。図１で説明した要素と同一または同様の機能を有する要素については、同一または同様の符号を付し、これらについては、詳細な説明を省略する。

図３に示した無線通信システムＳＹＳ１は、端末局１００と、基地局２００とを有する。端末局１００と基地局２００とは、例えば、ＦＤＤ方式で、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等の変調方式のマルチキャリア伝送を行う。すなわち、端末局１００と基地局２００とは、互いに異なる周波数帯域の電磁波を用いてマルチキャリア伝送を行う。なお、無線通信システムＳＹＳ１は、複数の端末局１００を有してもよい。

端末局１００は、例えば、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯通信端末である。端末局１００は、第１切替部１１０、トレーニング信号生成部１２０、変調部１３０ａ、第２切替部１４０、送信部１５０ａ、共用器１６０、受信部１７０、復調部１８０およびアンテナＡＮＴ１を有する。

変調部１３０ａは、予め設定されたシンボル数のデータ長の単位で、第１切替部１１０から交互に受信した上りデータ信号および上りトレーニング信号に対して、ＯＦＤＭ等の変調方式に応じた変調処理を実行する。変調部１３０は、変調した上りデータ信号および上りトレーニング信号を第２切替部１４０に出力する。

送信部１５０ａは、例えば、共用器１６０およびアンテナＡＮＴ１を介して、変調部１３０ａから出力される上りデータ信号と上りトレーニング信号との電磁波をマルチキャリア伝送で基地局２００に送信する。また、送信部１５０ａは、共用器１６０およびアンテナＡＮＴ１を介して、基地局２００からの下りトレーニング信号の電磁波をマルチキャリア伝送で基地局２００に返送する。

基地局２００は、アンテナＡＮＴ２、受信部２１０、復調部２２０、受信等化部２３０ａ、等化制御部２４０、送信等化部２５０ａ、切替部２６０、トレーニング信号生成部２７０、変調部２８０ａ、送信部２９０ａおよび共用器３００を有する。

受信等化部２３０ａは、例えば、図１に示した受信等化部２３０と同様に、復調部２２０から受信したデジタル信号の上りトレーニング信号を用いて、上り方向の通信路におけるチャンネルインパルス応答（ＣＩＲ）を推定する。そして、受信等化部２３０ａは、推定したＣＩＲを用いて、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を求める。受信等化部２３０ａは、求めた上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を用い、受信した上りデータ信号に対して周波数領域で等化処理を実行する。受信等化部２３０ａは、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して、等化処理を実行した上りデータ信号を送信先に出力する。受信等化部２３０ａは、求めた上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を含む信号を、等化制御部２４０に出力する。受信等化部２３０ａの周波数領域における等化処理については、図４で説明する。

また、受信等化部２３０ａは、図１に示した受信等化部２３０と同様に、返送された下りトレーニング信号を用いて、端末局１００との間の往復の通信路におけるＣＩＲを推定する。受信等化部２３０ａは、推定したＣＩＲを用いて、往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を推定する。受信等化部２３０ａは、推定した往復の通信路における通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１の情報を含む信号を、等化制御部２４０に出力する。

送信等化部２５０ａは、等化制御部２４０により求められた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を用いて、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して受信した端末局１００宛の下りデータ信号に対して等化処理（前置等化処理）を実行する。送信等化部２５０ａは、前置等化処理を実行した下りデータ信号を切替部２６０に出力する。送信等化部２５０ａの動作については、図４で説明する。

変調部２８０ａは、予め設定されたシンボル数のデータ長の単位で、切替部２６０から受信した下りデータ信号および下りトレーニング信号に対して、ＯＦＤＭ等の変調方式に応じた変調処理を実行する。変調部２８０は、変調した下りデータ信号および下りトレーニング信号を送信部２９０ａに出力する。

送信部２９０ａは、例えば、共用器３００およびアンテナＡＮＴ２を介して、変調部２８０から出力される下りデータ信号と下りトレーニング信号との電磁波を、マルチキャリア伝送で端末局１００に送信する。

図４は、図３に示した受信等化部２３０ａおよび送信等化部２５０ａの一例を示す。図４（ａ）は、受信等化部２３０ａの構成の一例を示し、図４（ｂ）は、送信等化部２５０ａの構成の一例を示す。

受信等化部２３０ａは、ＦＦＴ部２３２、ＦＤＥ２３４およびＰ／Ｓ（Parallel-to-Serial）変換器２３６を有する。

ＦＦＴ部２３２は、復調部２２０から受信した上りデータ信号に対してＦＦＴ処理を実行し、上りデータ信号を周波数領域の複数のデータ信号に変換する。そして、ＦＦＴ部２３２は、ＦＦＴ処理により周波数領域に変換された複数のデータ信号をＦＤＥ２３４に出力する。

ＦＤＥ２３４は、受信等化部２３０ａにより推定された上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を用いて、ＦＦＴ部２３２から受信した複数のデータ信号の各々に対して周波数領域で等化処理を実行し、複数のデータ信号における遅延を補償する。ＦＤＥ２３４は、遅延を補償した複数のデータ信号をＰ／Ｓ変換器２３６に出力する。

Ｐ／Ｓ変換器２３６は、遅延が補償された複数のデータ信号を、１つの下りデータ信号に変換し、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して、下りデータ信号を送信先に出力する。

送信等化部２５０ａは、Ｓ／Ｐ（Serial-to-Parallel）変換器２５２、ＦＤＥ２５４およびＩＦＦＴ部２５６を有する。

Ｓ／Ｐ変換器２５２は、基地局２００に接続されたネットワーク等を介して受信した端末局１００宛のデータ信号を、並列の複数のデータ信号に変換する。Ｓ／Ｐ変換器２５２は、変換した複数のデータ信号を、ＦＤＥ２５４に出力する。

ＦＤＥ２５４は、等化制御部２４０により求められた下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を用いて、Ｓ／Ｐ変換器２５２から受信した複数のデータ信号の各々に対して周波数領域で等化処理（前置等化処理）を実行する。ＦＤＥ２５４は、前置等化処理を実行した複数のデータ信号をＩＦＦＴ部２５６に出力する。

ＩＦＦＴ部２５６は、ＦＤＥ２５４から受信した複数のデータ信号に対してＩＦＦＴ処理を実行し、下りデータ信号に変換する。そして、ＩＦＦＴ部２５６は、ＩＦＦＴ処理が実行された下りデータ信号を切替部２６０に出力する。

これにより、下りデータ信号は、端末局１００に受信された時に遅延が補償されているように、基地局２００により送信される。そして、端末局１００は、受信した下りデータ信号に対する等化処理を実行する機能を有しなくても、下りデータ信号に含まれるデータを受信でき、回路規模を抑制できる。

なお、図３に示した無線通信システムＳＹＳ１における通信処理は、図２に示した処理を同様であり、詳細な説明を省略する
以上、図３および図４に示した実施形態では、端末局１００は、上りデータ信号と上りトレーニング信号とを基地局２００に送信するとともに、基地局２００から受信した下りトレーニング信号を基地局２００に返送する。基地局２００は、端末局１００から受信した上りトレーニング信号を用いて、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１を推定するとともに、返送された下りトレーニング信号を用いて、端末局１００との間の往復の通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を推定する。そして、基地局２００は、往復の通信路応答の逆応答Ｈｄ＋ｕ（ｚ）^−１を、上り方向の通信路応答の逆応答Ｈｕ（ｚ）^−１で除算することにより、下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を求める。これにより、無線通信システムＳＹＳ１および基地局２００は、端末局１００が等化処理を実行する機能を有しない場合で、ＦＤＤ方式で端末局１００とマルチキャリア伝送する場合でも、下り方向の通信路応答の逆応答Ｈｄ（ｚ）^−１を求められる。そして、無線通信システムＳＹＳ１および基地局２００は、下りデータ信号に対して前置等化処理を実行できる。

また、端末局１００は、下りデータ信号および下りトレーニング信号に対する等化処理を省略できることにより、回路規模の低減を図ることができる。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

１００…端末局；１１０…第１切替部；１２０，２７０…トレーニング信号生成部；１３０，１３０ａ，２８０，２８０ａ…変調部；１４０…第２切替部；１５０，１５０ａ，２９０，２９０ａ…送信部；１６０，３００…共用器；１７０，２１０…受信部；１８０，２２０…復調部；２００…基地局；２３０，２３０ａ…受信等化部；２３２…ＦＦＴ部；２３４，２５４…ＦＤＥ；２３６…Ｐ／Ｓ変換器；２４０…等化制御部；２５０…送信等化部；２５２…Ｓ／Ｐ変換器；２５６…ＩＦＦＴ部；２６０…切替部；ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…アンテナ；ＳＹＳ，ＳＹＳ１…無線通信システム

Claims

基地局と少なくとも１つの端末局とを有し、前記基地局から前記端末局への下り方向の通信は第１の周波数帯域を使用し、前記端末局から前記基地局への上り方向の通信は前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域を使用する無線通信システムにおいて、
前記端末局は、
前記基地局により送信された第１トレーニング信号と下りデータ信号とを前記第１の周波数帯域で受信する受信部と、
前記第２の周波数帯域で第２トレーニング信号と上りデータ信号とを前記基地局に送信するとともに、受信した前記第１トレーニング信号を復調せずにそのまま前記第２の周波数帯域で前記基地局に返送する送信部と、
前記第２トレーニング信号と前記上りデータ信号と前記受信部が受信した前記第１トレーニング信号とを入力し、入力した各信号を互いに衝突しないように切り替えて前記送信部に出力する切替部とを備え、
前記切替部は、前記受信部が受信した前記第１トレーニング信号を復調せずにそのまま前記送信部に出力し、
前記送信部は、前記切替部が出力した前記第１トレーニング信号を前記第２の周波数帯域で前記基地局に返送し、
前記基地局は、
前記端末局により送信された前記第２トレーニング信号と前記上りデータ信号とを前記第２の周波数帯域で受信するとともに、前記端末局により返送された前記第１トレーニング信号を前記第２の周波数帯域で受信する受信部と、
受信した前記第２トレーニング信号を用いて、前記端末局との間の前記第２の周波数帯域の前記上り方向の通信路応答を推定し、推定した前記上り方向の通信路応答を用いて受信した前記上りデータ信号に対して等化処理を実行するとともに、返送された前記第１トレーニング信号を用いて、前記端末局との間の前記第１の周波数帯域の前記下り方向と前記第２の周波数帯域の前記上り方向とを含む往復の通信路応答を推定する受信等化部と、
推定された前記往復の通信路応答と前記上り方向の通信路応答とを用いて前記第１の周波数帯域の前記下り方向の通信路応答を求める等化制御部と、
前記下り方向の通信路応答を用いて前記下りデータ信号に対して等化処理を実行する送信等化部と、
前記第１トレーニング信号と前記送信等化部により前記等化処理が実行された前記下りデータ信号とを前記第１の周波数帯域で送信する送信部とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信等化部は、受信した前記上りデータ信号に対して時間領域で前記等化処理を実行し、
前記送信等化部は、送信する前記下りデータ信号に対して時間領域で前記等化処理を実行する
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信等化部は、受信した前記上りデータ信号に対して周波数領域で前記等化処理を実行し、
前記送信等化部は、送信する前記下りデータ信号に対して周波数領域で前記等化処理を実行する
ことを特徴とする無線通信システム。
基地局と少なくとも１つの端末局とを有し、前記基地局から前記端末局への下り方向の通信は第１の周波数帯域を使用し、前記端末局から前記基地局への上り方向の通信は前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域を使用する無線通信システムの通信方法において、
前記基地局は、第１トレーニング信号を前記第１の周波数帯域で前記端末局に送信し、
前記端末局は、
前記基地局により送信された前記第１トレーニング信号を前記第１の周波数帯域で受信し、
前記第２の周波数帯域で第２トレーニング信号と上りデータ信号とを前記基地局に送信するとともに、受信した前記第１トレーニング信号を復調せずにそのまま前記第２の周波数帯域で前記基地局に返送し、
前記基地局は、
前記端末局により送信された前記第２トレーニング信号と前記上りデータ信号とを前記第２の周波数帯域で受信するとともに、前記端末局により返送された前記第１トレーニング信号を前記第２の周波数帯域で受信し、
受信した前記第２トレーニング信号を用いて、前記端末局との間の前記第２の周波数帯域の前記上り方向の通信路応答を推定し、推定した前記上り方向の通信路応答を用いて受信した前記上りデータ信号に対して等化処理を実行し、
返送された前記第１トレーニング信号を用いて、前記端末局との間の前記第１の周波数帯域の前記下り方向と前記第２の周波数帯域の前記上り方向とを含む往復の通信路応答を推定し、
推定した前記往復の通信路応答と前記上り方向の通信路応答とを用いて前記第１の周波数帯域の前記下り方向の通信路応答を求め、
前記下り方向の通信路応答を用いて下りデータ信号に対して等化処理を実行し、等化処理が実行された前記下りデータ信号を送信する
ことを特徴とする通信方法。
基地局と少なくとも１つの端末局とを有し、前記基地局から前記端末局への下り方向の通信は第１の周波数帯域を使用し、前記端末局から前記基地局への上り方向の通信は前記第１の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域を使用する無線通信システムの前記基地局において、
前記端末局に第１トレーニング信号と下りデータ信号とを前記第１の周波数帯域で送信する送信部と、
前記端末局により送信された第２トレーニング信号と上りデータ信号とを前記第２の周波数帯域で受信するとともに、前記端末局により受信されて復調せずにそのまま返送された前記第１トレーニング信号を前記第２の周波数帯域で受信する受信部と、
受信した前記第２トレーニング信号を用いて、前記端末局との間の前記第２の周波数帯域の前記上り方向の通信路応答を推定し、推定した前記上り方向の通信路応答を用いて受信した前記上りデータ信号に対して等化処理を実行するとともに、返送された前記第１トレーニング信号を用いて、前記端末局との間の前記第１の周波数帯域の前記下り方向と前記第２の周波数帯域の前記上り方向とを含む往復の通信路応答を推定する受信等化部と、
推定された前記往復の通信路応答と前記上り方向の通信路応答とを用いて前記第１の周波数帯域の前記下り方向の通信路応答を求める等化制御部と、
前記下り方向の通信路応答を用いて前記下りデータ信号に対して等化処理を実行する送信等化部とを備え、
前記送信部は、前記送信等化部により前記等化処理が実行された前記下りデータ信号を送信する
ことを特徴とする基地局。