JPWO2003009503A1 - データ伝送装置及びデータ伝送方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、TDMA(Time Division Multiple Access)通信システムにおけるデータ伝送装置に関し、特に、タイムアライメント制御を行うデータ伝送装置に関する。
背景技術
従来、通信端末局の送信タイミングを制御する方法として、タイムアライメント(TA)を用いた通信システムがある。ここでは、その一例として、TDMA方式により通信を行う通信システムの、タイムアライメントを導入した理由から説明する。
すなわち、TDMA方式により通信を行う基地局は、各通信端末局のチャネルが時分割で多重された時分割多重信号を、伝送路を介して受信する。基地局は、各通信端末局のデータ信号に付加されたプリアンブル信号を用いて各通信端末局のスロット位置を特定し、受信タイミングを生成する。
しかしながら、プリアンブル信号を用いてスロット位置を特定すると、スロット位置の検出精度によって、上りリンクの受信性能が大きく影響を受けるという問題がある。すなわち、特定したスロット位置に誤差が含まれると受信性能が劣化する。特に、スロット位置を検出することが出来ない場合には、そのスロットに関して全くデータを取り出すことが出来ないという問題がある。
また、各チャネルの信号を送信する各通信端末局と上記基地局との距離が大きい場合には、各チャネルの信号が上記基地局に到達するまでに遅延(以下「伝搬遅延」という。)が生じ、バースト信号の衝突が発生する場合がある。
このため、上記基地局においては、各チャネル毎に伝搬遅延を検出し、検出した伝播遅延を用いて通信端末局の送信タイミングを制御するタイムアライメント制御が行われている。すなわち、基地局は、検出した各通信端末局毎の伝搬遅延に基づいて各通信端末局毎に送信タイミングを設定し、設定した送信タイミングをタイムアライメント制御量として各通信端末局に報知し、各通信端末局は、基地局により報知されたタイムアライメント制御量に従って基地局に対する送信を行う。このようなタイムアライメント制御により、基地局は、基地局と各通信端末局との距離のずれに起因する受信タイミングのずれを低く抑え、バースト信号の衝突を防止することができるので、受信品質が向上する。また、各通信端末局においてタイムアライメント制御量に従って送信タイミングの調整が行われているので、基地局は、タイムアライメント制御量から受信タイミングを予測することが可能である。したがって、基地局は、スロット位置の検出に失敗した場合であっても、そのスロットの受信を行うことができる。
しかしながら、上述したタイムアライメント制御においては、基地局から通信端末局へタイムアライメント制御量を報知する必要があるため、フレームに占めるデータ伝送用バーストの割合が低くなり、フレームの使用効率が低下するという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、上記観点に鑑みてなされたものであり、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる、基地局等のデータ伝送装置及びデータ伝送方法を提供することである。
この目的は、データ伝送装置において受信タイミングを生成する際に、丸め処理により所定の有効桁数で表されたタイムアライメント制御量を用いてタイムアライメント制御を行うとともに、この丸め処理における丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正することにより達成される。
すなわち、本発明者は、本発明をするにあたり、タイムアライメント制御量に丸め処理を施す際に生じる丸め誤差量に着目した。従来の丸め処理においては、算出されたタイムアライメント制御量がそのまま送信されると、システムにおけるデータの伝送効率が劣化することから、算出したタイムアライメント制御量は所定の有効桁数で表され、この有効桁数以下の桁を丸め誤差量として廃棄することにより、タイムアライメント制御量の情報量を削減していた。本発明者は、丸め処理を行うデータ伝送装置において、丸め誤差量を、受信タイミングを補正するための有意な情報として利用することにより、前記データ伝送装置における受信タイミングの生成精度が向上することを見出して本発明をするに至った。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るTDMA通信システムの構成を示す図である。この図1に示す通信システムは、データ伝送装置である基地局100と通信端末局150と、を含んで構成されている。尚、ここでは、説明を簡単にするために、基地局100の通信相手として通信端末局150のみを示すが、実際のシステムにおいては、基地局100は、複数の通信端末局と通信を行う。
図1において、通信端末局150から送信されたバーストは、アンテナ101から基地局100に取り込まれる。アンテナ101より取り込まれた受信バーストは、共用器102を介して受信タイミング検出部103及び受信部104に出力される。
受信タイミング検出部103は、受信バーストに含まれるプリアンブル信号を用いて受信タイミングを検出する。受信タイミング補正部109は、受信タイミング検出部103にて検出した受信タイミングを、後述するTA制御量丸め処理部107から出力された丸め誤差量に基づいて補正する。すなわち、受信タイミング補正部109は、丸め誤差量が示すタイミングの調整量の分だけ、受信タイミングを遅らせる。受信部104は、受信タイミング補正部109において補正した受信タイミングで受信バーストに含まれるデータ信号を復調し、復調データを得る。
TA誤差検出部105は、受信タイミング検出部103において検出した受信タイミングと既知の基準タイミングとの誤差を検出する。TA制御量算出部106は、TA誤差検出部105にて検出した受信タイミングと基準タイミングとの誤差に基づいて、通信端末局150における送信タイミングの調整量を示すタイムアライメント制御量(以下「TA制御量」という)を算出し、算出したTA制御量をTA制御量丸め処理部107に出力する。
TA制御量丸め処理部107は、TA制御量算出部106にて算出されたTA制御量に丸め処理を施して、TA制御量を所定の有効桁数で表し、この所定の有効桁数で表したTA制御量を送信部108に出力する。また、TA制御量丸め処理部107は、丸め処理の結果生ずる丸め誤差量(すなわち、有効桁数以下の桁で表される量)を受信タイミング補正部109に出力する。
例えば、TA制御量算出部106にて算出されたTA制御量が“123”…であって、丸め処理における有効桁数が3桁である場合には、“100”が通信端末局150に送信され、“23”が受信タイミング補正部109において、受信タイミングの補正に用いられる。
送信部108は、丸め処理後のTA制御量(すなわち、有効桁数で表されたTA制御量)及び送信データを所定の変調方式で変調して送信バーストを生成し、このバーストを所定の送信タイミングで、共用器102を介してアンテナ101から無線送信する。
基地局100から送信されたバーストは、アンテナ151から通信端末局150に取り込まれる。このアンテナ151から取り込まれた受信バーストは、共用器152を介して受信タイミング検出部153及び受信部154に出力される。受信タイミング検出部153は、受信バーストに含まれるプリアンブル信号を用いて受信タイミングを検出する。受信部154は、受信タイミング検出部153にて検出した受信タイミングで受信バーストを復調し、復調データを得る。復調データは、受信部154の後段部分(図示省略)で復号処理を施されるとともに、TA制御量抽出部155に出力される。
TA制御量抽出部155は、復調データからTA制御量(丸め処理後のTA制御量)を抽出し、抽出したTA制御量をTAタイミング制御部156に出力する。TAタイミング制御部156は、TA制御量抽出部155にて抽出したTA制御量に従って、送信タイミングを制御する。すなわち、TAタイミング制御部156は、抽出したTA制御量が示す送信タイミングの調整量の分だけ、送信タイミングを早くする制御を行う。
送信部157は、送信データに所定の変調処理を施してバーストを生成し、生成したバーストをTAタイミング制御部156の制御に従った送信タイミングにて共用器152に出力する。送信部157から出力されたバーストは、共用器152を介してアンテナ151から無線送信される。
次いで、上記構成の通信システムの動作について説明する。
通信端末局150から送信された上りバーストは、アンテナ101から基地局100に取り込まれる。この受信バーストは、共用器102を介して受信タイミング検出部103に出力され、受信タイミング検出部103において受信タイミングが検出される。受信タイミング補正部109においては、TA制御量丸め処理部107において求められた丸め誤差量を用いて、受信タイミングが補正される。つまり、通信端末局150には、丸め処理後のTA制御量が送信され、通信端末局150においては、この丸め処理後のTA制御量に基づいて送信タイミングが調整される。したがって、丸め処理により削除されたTA制御量(すなわち丸め誤差量)に対応する分だけ、送信タイミングの調整の精度が劣化することが考えられる。そこで、受信タイミング補正部109は、通信端末局150において調整しきれなかった受信タイミングを、TA制御量丸め処理部107において求められた丸め誤差量を用いて補正する。受信部104においては、補正後の受信タイミングで受信バーストが復調され、復調データが得られる。
一方、TA誤差検出部105においては、受信タイミングと基準タイミングとの誤差が検出され、TA制御量算出部106においては、この誤差に基づいてTA制御量が算出される。このTA制御量は、TA制御量丸め処理部107において、丸め処理を施され、所定の有効桁数で表されたTA制御量が得られる。この所定の有効桁数で表されたTA制御量(丸め処理後のTA制御量)は送信部108に出力され、有効桁数以下の桁のTA制御量(丸め誤差量)は受信タイミング補正部109に出力される。丸め処理後のTA制御量は、送信部108において所定の変調処理を施され、所定の送信タイミングでアンテナ101から無線送信される。
アンテナ101から無線送信された下りバーストは、アンテナ151から通信端末局150に取り込まれる。この受信バーストは、共用器152を介して受信タイミング検出部153及び受信部154に出力され、受信部154において、受信タイミング検出部153にて検出された受信タイミングで復調され、復調データが得られる。復調データは復号等の後段の処理に用いられるとともに、TA制御量抽出部155に出力される。
TA制御量抽出部155においては、復調データからTA制御量が抽出され、TAタイミング制御部156においては、この抽出されたTA制御量に従って、送信部157に対して送信タイミングの制御が施される。送信部157は、送信データが所定の変調方式で変調してバーストを生成し、生成したバーストをTAタイミング制御部156の制御に従って、所定の送信タイミングよりもTA制御量が示す調整量だけ早いタイミングで共用器152に出力する。このバーストは、共用器152を介してアンテナ151から無線送信される。
このように、通信端末局150から送信されるバーストは、各通信端末局に固有の送信タイミングよりもTA制御量だけ早いタイミングで送信されるので、通信端末局150から送信されたバーストと他の通信端末局が送信したバーストとの衝突を防止することができる。
図2は、通信用チャネルの構成を示す図である。この図2には、TDMA方式の通信チャネルの一例として、3つの通信端末局(仮に通信端末局A、通信端末局B、通信端末局Cとする)と基地局とが通信を行う場合の通信チャネルを示している。つまり、図2に示す通信チャネルは、TA制御量等の制御情報を各通信端末局に報知するために用いられる報知チャネル201と、3チャネル分のデータ伝送用チャネルとから構成されている。すなわち、この通信用チャネルは、各フレームの先頭に報知チャネルが配置され、この報知チャネルの後ろに通信端末局A〜C宛ての下りバーストAd〜Cdが配置され、さらにこの下りバーストの後ろに通信端末局A〜Cより送信される上りバーストAu〜Cuが配置されて構成される。尚、図2には、データ伝送用チャネルが3チャネル設けられた通信チャネルを示したが、システムの設定に応じて、任意のチャネル数のデータ伝送用チャネルを設けることが可能である。
また、各上りバーストの間には、隣接するバーストとの衝突を防ぐためにガードタイム202〜204が設けられている。このガードタイムの幅は、基地局100と通信端末局150との距離等を考慮して、システムにおいて予め設定されている。つまり、基地局100と通信端末局150との距離が大きいほど伝播遅延も大きくなるので、基地局100と通信端末局150との距離が大きい場合には、バーストの衝突を防ぐためにガードタイムの幅が大きく設定される。
ここで、TA制御量丸め処理部107における丸め処理について説明する。本明細書において、丸め処理とは、処理対象データを所定の有効桁数で表すために、その所定の有効桁数以下の桁を削除する処理である。また、この丸め処理において削除される、処理対象データのうち有効桁数以下の桁で表される量を、丸め誤差量と称する。
前述したように、TA制御量丸め処理部107は、TA制御量算出部にて算出されたTA制御量に丸め処理を施す。丸め処理後のTA制御量は、所定の有効桁数で表され、丸め処理前のTA制御量よりも、丸め誤差量の分だけ情報量が減少している。したがって、丸め処理において有効桁数を少なくしたTA制御量を通信端末局150に送信することにより、通信チャネルに占める情報伝送チャネルの割合を大きくすることができるので、算出したTA制御量をそのまま通信端末局150に送信した場合よりも、データの伝送効率を向上させることができる。一方、丸め処理後のTA制御量の有効桁数を多くする(すなわち、丸め処理により削除する桁数を少なくする)ことで、より精度の良いTA制御量を通信端末局150に報知することができるので、有効桁数を多くするほどタイムアライメント制御の精度が向上する。このタイムアライメント制御の精度が良いほど、バースト間(チャネル間)に設けられるガードタイム(図2参照)を少なくすることができるので、丸め処理において有効桁数を多くするほど、フレームを効率良く使用することができる。
そこで、本実施の形態においては、TA制御量丸め処理部107における丸め処理の際の有効桁数を、システムにおいて望まれるデータの伝送効率と、同じくシステムにおいて望まれるフレームの使用効率と、を考慮して決定する。これにより、システムにおいて好ましい伝送効率及びフレーム使用効率を実現することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る基地局100は、TA制御量丸め処理部107において得られた丸め処理後のTA制御量を、通信端末局150に報知するので、丸め処理を行わない場合よりも、フレーム使用効率を向上させることができる。また、基地局100は、受信タイミング補正部109において、TA制御量の丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正するので、丸め処理を行わずに算出したTA制御量をそのまま通信端末局150に報知した場合と同程度に精度良く受信タイミングを生成することができる。
つまり、本実施の形態に係る基地局100は、丸め処理後のタイムアライメント制御量を通信端末局150に報知して通信端末局150における送信タイミングを制御するとともに、この丸め処理における丸め誤差量を用いて、自局における受信タイミングを補正することにより、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる。
また、本実施の形態では、丸め処理における有効桁数を適当な桁数に設定することにより、システムに適した伝送効率及びフレーム使用効率を実現することができる。
なお、上述の実施の形態1においては、本発明をTDMA方式の通信システムに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、CDMA/TDD(Code Division Multiple Access/Time Division Duplex)方式の通信システム等、他の方式の通信システムにおいても、送信タイミングを制御する場合に広く適用することができる。
(実施の形態2)
本実施の形態は、実施の形態1の変形例であり、丸め処理における有効桁数を可変にした点で実施の形態1と異なる。図3は、本発明の実施の形態2に係るTDMA通信システムの構成を示す図である。尚、図3において、図1と同じ部分には同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
図3において、丸め処理制御部301は、TA制御量丸め処理部107にて施される丸め処理における有効桁数を適応的に制御する。この有効桁数の制御は、実施の形態1と同様に、有効桁数とデータの伝送効率の関係、及び有効桁数とフレームの仕様効率との関係を考慮して定められる。丸め処理制御部301は、例えば、システムにおける仕様の変更があった場合に、その変更後の仕様のシステムに最も適した有効桁数を設定することにより、システムの変更があった場合であっても、その変更後のシステムに適した伝送効率及びフレーム使用効率を実現することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る基地局100は、丸め処理制御部301の制御により、丸め処理における有効桁数を可変にするので、システムに適した丸め処理を容易に行うことができる。特に、システムの仕様に変更があった場合には、その変更後の仕様に適した有効桁数を設定することにより、システムの変更があった場合であっても、その変更後のシステムに適した伝送効率及びフレーム使用効率を実現することができる。
本発明は、当業者に明らかなように、上記実施の形態に記載した技術を機能させるためのプログラムが組み込まれた一般的な市販のデジタルコンピュータおよびマイクロプロセッサを用いて実施することができる。また、当業者に明らかなように、本発明は、上記実施の形態に記載した技術に基づいて当業者により作成されるコンピュータプログラムを包含する。
また、上記実施の形態に記載した技術を機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であるコンピュータプログラム製品が本発明の範囲に含まれる。この記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、CDROM及び磁気ディスク等のディスク、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read−Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)、磁気光カード、メモリカードまたはDVD(Digital Versatile Disc)等であるが、特にこれらに限定されるものではない。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、上記各実施の形態を適宜組み合わせて実施することにより、実現することが可能である。
以上説明したように、本発明によれば、タイムアライメント制御量の丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正することにより、丸め誤差量分のタイムアライメント制御量を送信側装置に報知すること無く、自装置において丸め誤差量分のタイミングを調整することができるので、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる。
なお、上述の実施の形態2においては、本発明をTDMA方式の通信システムに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、CDMA/TDD(Code Division Multiple Access/Time Division Duplex)方式の通信システム等、他の方式の通信システムにおいても、送信タイミングを制御する場合に広く適用することができる。
本発明のデータ伝送装置は、通信相手装置から受信した信号に基づいて、前記通信相手装置の送信タイミングを制御するタイムアライメント制御量を算出する算出手段と、前記タイムアライメント制御量を丸め処理して、所定の有効桁数のタイムアライメント制御量と、丸め誤差量と、を得る丸め処理手段と、前記通信相手装置から、丸め処理後のタイムアライメント制御量に応じた送信タイミングで送信された信号を受信し、この受信した信号に基づいて受信タイミングを検出する検出手段と、前記丸め処理によって得られた丸め誤差量を用いて、前記検出手段において検出した受信タイミングを補正する補正手段と、前記補正手段において補正した受信タイミングで受信信号から復調データを得る受信手段と、を具備する構成を採る。
この構成によれば、タイムアライメント制御量の丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正することにより、丸め誤差量分のタイムアライメント制御量を送信側装置に報知すること無く、自装置(データ伝送装置)において丸め誤差量分のタイミングを調整することができる。したがって、このデータ伝送装置は、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる。
本発明のデータ伝送装置は、上記データ伝送装置において、丸め処理手段における丸め処理の有効桁数を可変にする構成を採る。
この構成によれば、丸め処理における有効桁数を可変にするので、システムに適した丸め処理を容易に行うことができる。特に、システムの仕様に変更があった場合には、その変更後の仕様に適した有効桁数を設定することにより、システムの変更があった場合であっても、その変更後のシステムに適した伝送効率及びフレーム使用効率を実現することができる。
本発明の基地局装置は、上記データ伝送装置を具備する構成を採る。
この構成によれば、システムにおいて、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる。
本発明の基地局装置は、上記基地局装置において、丸め処理手段は、自装置のセル半径に応じて、丸め処理の有効桁数を決定する構成を採る。
この構成によれば、セル半径の変更があった場合であっても、その変更後のシステムに適した伝送効率及びフレーム使用効率を実現することができる。
本発明のデータ伝送プログラムは、コンピュータを、受信信号に基づいてタイムアライメント制御量を算出する算出手段、前記タイムアライメント制御量を丸め処理する丸め処理手段、前記丸め処理によって得られた丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正する補正手段、前記補正手段において補正した受信タイミングで受信信号から復調データを得る受信手段、として機能させる構成を採る。
この構成によれば、丸め誤差量分のタイムアライメント制御量を送信側装置に報知すること無く、自装置において丸め誤差量分のタイミングを調整することができるので、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる。
本発明のデータ伝送方法は、受信信号に基づいてタイムアライメント制御量を算出する工程と、前記タイムアライメント制御量を丸め処理する丸め処理工程と、前記丸め処理によって得られた丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正する補正工程と、前記補正工程において補正した受信タイミングで受信信号から復調データを得る受信工程と、を具備する構成を採る。
この方法によれば、丸め誤差量分のタイムアライメント制御量を送信側装置に報知すること無く、自装置において丸め誤差量分のタイミングを調整することができるので、受信タイミングの生成精度を劣化させること無く、データの伝送効率を高めることができる。
本明細書は、2001年7月18日出願の特願2001−218717に基づくものである。この内容をここに含めておく。
産業上の利用可能性
本発明は、例えば、TDMA通信システムの基地局装置等に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の実施の形態1に係るTDMA通信システムの構成を示す図、
図2は、通信用チャネルの構成を示す図、
図3は、本発明の実施の形態2に係るTDMA通信システムの構成を示す図である。
Claims (8)
- 通信相手装置から受信した信号に基づいて、前記通信相手装置の送信タイミングを制御するタイムアライメント制御量を算出する算出手段と、
前記タイムアライメント制御量を丸め処理して、所定の有効桁数のタイムアライメント制御量と、丸め誤差量と、を得る丸め処理手段と、
前記通信相手装置から、丸め処理後のタイムアライメント制御量に応じた送信タイミングで送信された信号を受信し、この受信した信号に基づいて受信タイミングを検出する検出手段と、
前記丸め処理によって得られた丸め誤差量を用いて、前記検出手段において検出した受信タイミングを補正する補正手段と、
前記補正手段において補正した受信タイミングで受信信号から復調データを得る受信手段と、
を具備するデータ伝送装置。 - 丸め処理手段における丸め処理の有効桁数を可変にする請求の範囲1記載のデータ伝送装置。
- 請求の範囲1に記載のデータ伝送装置を備える基地局装置。
- 請求の範囲2に記載のデータ伝送装置を備える基地局装置。
- 丸め処理手段は、自装置のセル半径に応じて、丸め処理の有効桁数を決定する請求の範囲3記載の基地局装置。
- 丸め処理手段は、自装置のセル半径に応じて、丸め処理の有効桁数を決定する請求の範囲4記載の基地局装置。
- コンピュータを、受信信号に基づいてタイムアライメント制御量を算出する算出手段、前記タイムアライメント制御量を丸め処理する丸め処理手段、前記丸め処理によって得られた丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正する補正手段、前記補正手段において補正した受信タイミングで受信信号から復調データを得る受信手段、として機能させるデータ伝送プログラム。
- 受信信号に基づいてタイムアライメント制御量を算出する工程と、前記タイムアライメント制御量を丸め処理する丸め処理工程と、前記丸め処理によって得られた丸め誤差量を用いて受信タイミングを補正する補正工程と、前記補正工程において補正した受信タイミングで受信信号から復調データを得る受信工程と、を具備するデータ伝送方法。
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