JPWO2007015480A1

JPWO2007015480A1 - シリアル信号伝送方式

Info

Publication number: JPWO2007015480A1
Application number: JP2007529272A
Authority: JP
Inventors: 日出縄田; 慎太郎相馬; 浩二保科; 米山　祐三; 祐三米山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2009-02-19
Also published as: WO2007015480A1; NO20080340L; US20090036168A1; CN101228772A; EP1912412A1

Abstract

送信装置に、ディジタル信号である複数の送受信対象データの最下位ビットをディジタル信号である所望の制御信号のビットデータにそれぞれ置き換える信号合成部１６、及び信号合成部の出力信号をシリアル信号に変換し、該シリアル信号を送信するシリアル信号変換部１７を備える。一方、受信装置には、受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して送受信対象データを取得するパラレル信号変換部２１、及びパラレル信号変換部２１から出力される送受信対象データの最下位ビットから制御信号のビットデータをそれぞれ抽出する信号分離部２３を備える。

Description

本発明は移動通信システムが備える無線基地局装置の内部インタフェースに用いて好適なシリアル信号伝送方式に関する。

近年、移動通信システムが備える無線基地局装置の内部インタフェースについて２種類の標準仕様が相次いで策定された。ひとつはＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）であり、もうひとつはＯＢＳＡＩ（Open Base Station Architecture Initiative）である。いずれも業界で自発的に策定した仕様であり、業界各社ともこれらの仕様に準拠した内部インタフェースを備える装置の開発を推進している。これら２つの仕様は、いずれも無線基地局装置が備える無線部とベースバンド処理部との間でディジタル化されたベースバンド信号をシリアル転送するためのものである。

ＣＰＲＩに準拠した内部インタフェースを備える無線基地局装置の構成を図１に示す。

図１に示す無線基地局装置は、無線信号の電力増幅や無線信号とベースバンド信号間の周波数変換等を行う無線装置(RE: Radio Equipment)１と、無線リソースの管理や変調／復調処理等を行う無線装置制御器(REC: Radio Equipment Control)２とを備え、無線装置１と無線装置制御器２とがＣＰＲＩに準拠するインタフェース（CPRI Link）で接続された構成である。

ＣＰＲＩでは、無線装置１と無線装置制御器２を接続するインタフェースとして、電気信号または光信号である、ディジタル化されたベースバンド信号を送受信する物理層（Layer1）と、フロー制御や送受信データの管理等を行うためのデータリンク層(Layer2)とが定義されている。ＣＰＲＩにしたがうと、無線装置１と無線装置制御器２間では、ユーザ毎のＩＱデータ（User）、ディジタル化されたベースバンド信号の送受信に用いる同期信号(Sync.)及びＣＰＲＩリンクを維持するための制御データや管理データ(Control & Mgmt.)が送受信される。

無線装置１及び無線装置制御器２は、ディジタル化されたベースバンド信号として上記ユーザ毎のＩＱデータ（以下、ユーザデータと称す）を送受信するとき、例えば図２に示すように複数ビット（例えば１０ｂｉｔ）から成るユーザデータＤ_ＭＳＢ、Ｄ_２、Ｄ_３、・・・、Ｄ_ＬＳＢを時間軸方向に連続して配列することでフレームを形成し、該フレーム単位でユーザデータを送受信する。これらのフレームの先頭にはフレームどうしの境界を識別するためのフレーム信号（１０ｂｉｔ）がそれぞれ配置される。

例えば、無線装置１（送信装置）から無線装置制御器２（受信装置）へ送受信対象データ（上記フレーム）を送信する場合、無線装置１は図２に示したフレーム信号及び各ユーザデータをそれぞれシリアル信号に変換して送信する。無線装置制御器２は、無線装置１から送信されたシリアル信号をパラレル信号に変換し、フレーム信号と各ユーザデータとをそれぞれ分離し、該ユーザデータを復調する。無線装置制御器２から無線装置１へフレームを送信する場合も同様である。

ところで、上記無線装置１と無線装置制御器２間で各種情報を送受信する場合、上記ＣＰＲＩ等で規定された制御データとは別に、独自の制御のために所望の制御信号を送受信したいときがある。所望の制御信号（ディジタル信号）を送受信する場合、一般的には以下に記載する２つの方法が考えられる。
（ａ）上記ＣＰＲＩ等で規定された各情報を送受信するためのインタフェースとは別に制御信号を送受信するための専用インタフェースを設ける。
（ｂ）上記ＣＰＲＩで規定された無線装置１と無線装置制御器２間で送受信している信号、例えば複数のユーザデータから構成される上記フレームに制御信号を合成して送信する。

なお、本発明と技術分野が異なるが、例えば特開２００２−３５１４８２号公報（以下、特許文献１と称す）には、送信装置側から音声信号の下位ビットを音声以外のデータ（文字情報等）に置き換えて送信し、受信装置側では受信した音声信号から音声以外のデータを分離する技術が開示されている。

上述した無線装置制御器と無線装置間で制御信号を送受信する方法のうち、制御信号を送受信するための専用インタフェースを設ける方法では、新たなインタフェース回路やインタフェース用の配線が必要になるという問題がある。

また、無線装置制御器と無線装置間で送受信している信号に制御信号を合成する方法では、合成前の信号のビットレートを維持するために合成後の信号をより高速に伝送する必要があり、インタフェース回路をより高速な信号を伝送できる構成に変更する必要がある。そのため、インタフェース回路が高価になるという不利益が生じる。

なお、特許文献１に記載された技術は、音声信号に音声以外のデータを埋め込む技術であるため、送信可能な音声信号以外のデータの伝送速度が制限され、そのままでは無線装置制御器と無線装置間で送受信する制御信号に適用できない問題がある。例えば音声信号の伝送速度はせいぜい６４ｋｂｐｓ程度であり、音声信号に制御信号を埋め込むと、該制御信号の伝送速度としては数Ｋｂｐｓ程度しか確保できない。

そこで、本発明は、インタフェース回路や配線の増加あるいは伝送速度の増加を招くことなく、送信装置と受信装置間で所望の制御信号を送受信することが可能なシリアル信号伝送方式を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、送信装置により複数の送受信対象データの最下位ビットを所望の制御信号のビットデータにそれぞれ置き換えて送信する。一方、受信装置では、受け取った送受信対象データの最下位ビットから制御信号のビットデータをそれぞれ抽出する。

本発明のシリアル信号伝送方式によれば、インタフェース回路やインタフェースラインの増加あるいは伝送速度の増大を招くことなく、所望の制御信号を送受信することができる。したがって、無線基地局装置が備えるシリアル信号を送受信するための送信装置や受信装置の価格の増大を防止できる。

ＣＰＲＩに準拠した内部インタフェースを備える無線基地局装置の構成を示すブロック図である。無線装置と無線装置制御器間で送受信される従来のフレームフォーマットの構成を示す模式図である。本発明のシリアル信号伝送方式を適用する無線装置の構成を示すブロックである。本発明のシリアル信号伝送方式を適用する無線装置制御器の構成を示すブロックである。無線装置と無線装置制御器間で送受信される本発明で用いるフレームフォーマットの構成を示す模式図である。

本発明のシリアル信号伝送方式は、移動通信システムの無線基地局装置が備える無線装置と無線装置制御器間で送受信する複数の送受信対象データの最下ビット（ＬＳＢ）を所望の制御信号のビットデータにそれぞれ置き換えることで、該制御信号を送受信する方式である。このとき、全ての送受信対象データのＬＳＢをそれぞれ制御信号に置き換える必要はなく、無線装置及び無線装置制御器は、予め決定した「周期」または「規則」にしたがって送受信対象データのＬＳＢを制御信号に置き換える。

また、本発明のシリアル信号伝送方式は、ディジタル信号である制御信号をＰＮ（Pseudo Noise）信号等の擬似ランダム信号を用いてスクランブル（符号化）し、スクランブル後の制御信号を送受信対象データのＬＳＢと置き換える方式である。

図３は本発明のシリアル信号伝送方式を適用する無線装置の構成を示すブロックであり、図４は本発明のシリアル信号伝送方式を適用する無線装置制御器の構成を示すブロックである。また、図５は無線装置と無線装置制御器間で送受信される本発明で用いるフレームフォーマットの構成を示す模式図である。

図３に示すように、無線装置は、無線信号を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１で受信した信号を増幅する受信増幅部１２と、受信増幅部１２から出力された信号の周波数（無線周波数）をベースバンド信号の周波数に変換する周波数変換部１３と、周波数変換部１３から出力されたベースバンド信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換するＡＤコンバータ１４と、擬似ランダム信号を用いて所望の制御信号をスクランブルするスクランブル部１５と、ディジタル化されたベースバンド信号のユーザデータ（送受信対象データ）のＬＳＢをスクランブル後の制御信号に置き換え、フレーム信号を付加してフレームを生成する信号合成部１６と、信号合成部１６で生成されたフレームをシリアル信号に変換するシリアル信号変換部１７とを有する構成である。

図４に示すように、無線装置制御器は、無線装置から送信されたシリアル信号をパラレル信号に変換し、フレーム信号及びユーザデータをそれぞれ取得するパラレル信号変換部２１と、パラレル信号変換部２１の出力信号からユーザデータを抽出し、該ユーザデータを復調する復調部２２と、パラレル信号変換部２１の出力信号から制御信号を分離する信号分離部２３と、信号分離部２３で分離された制御信号をデスクランブルし、スクランブル前の元の制御信号を再生するデスクランブル部２４とを有する構成である。

次に、図３に示した無線装置及び図４に示した無線装置制御器の動作についてそれぞれ説明する。

アンテナ１１で受信した無線信号は、受信増幅部１２にて電力増幅された後、周波数変換部１３にて中間周波数信号に変換される。ここでは、無線信号からユーザ毎のＩＱデータであるベースバンド信号に直接変換されるものとする。

周波数変換部１３から出力されたベースバンド信号（アナログ信号）は、ＡＤコンバータ１４によりｋ（例えば、ｋ＝８または１０）ビットのディジタル信号に変換される。図２に示したように、従来のシリアル信号伝送方式ではディジタル信号に変換後のベースバンド信号（ユーザデータ）にフレーム信号を付加してフレームを形成し、該フレームをシリアル信号に変換して無線装置制御器へ送信していた。

本発明では、図５に示すようにＡＤコンバータ１４から出力された複数のユーザデータのＬＳＢ（Ｄ_ＬＳＢ）を、信号合成部１６により所望の制御信号の各ビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１にそれぞれ置き換える。このとき、制御信号の伝送速度はＡＤ変換時の標本化周波数の整数分の１となる。

本発明の適用対象である、例えばＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式の無線基地局装置が備える無線装置制御器及び無線装置では、ＣＰＲＩによってデータ伝送速度が約６００Ｍｂｐｓ〜２．５Ｇｂｐｓと規定されている。通常、制御信号に要求される伝送速度は数Ｍｂｐｓ〜数十Ｍｂｐｓ程度で充分であるため、ＡＤコンバータ１４の出力信号中で最も情報量の少ないユーザデータのＬＳＢを制御信号のビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１にそれぞれ置き換えるだけでも、制御信号に要求される伝送速度を満たすことができる。

なお、信号合成部１６は、ＡＤコンバータ１４から出力された全てのユーザデータ（送受信対象データ）のＬＳＢを制御信号のビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１に置き換える必要はなく、所定の周期毎にユーザデータのＬＳＢを制御信号のビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１に置き換えればよい。通常、無線装置の受信信号にはノイズが重畳されているため、ベースバンド信号をＡＤ変換することで得られるユーザデータのＬＳＢの多くはノイズ成分と見なすことができる。したがって、ユーザデータのＬＳＢを制御信号のビットデータに置き換えても、ユーザデータが受ける影響をほとんど無視できる。

また、本発明では、制御信号にランダム性を持たせるために、スクランブル部１５にて擬似ランダム信号を生成し、生成した擬似ランダム信号を用いて制御信号の各ビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１をスクランブルする。このスクランブルされた制御信号の各ビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１を信号合成部１６において複数のユーザデータのＬＳＢに挿入する。

例えば、制御信号のビットデータＣ_１〜Ｃ_ｎ＋１が１または０で連続する場合、ユーザデータのＬＳＢをこの制御信号のビットデータに置き換えると、複数のユーザデータから構成されるフレームに直流成分を有することになる。この直流成分は、ユーザデータのＳ／Ｎ比を低下させることになるため、無線装置制御部のパラレル信号変換部２１にてシリアル信号からパラレル信号に変換する際に必要となる、シリアル信号からクロック信号を抽出する処理におけるクロック抽出性能、あるいは無線装置制御部の復調部２２における復調性能を劣化させる要因となる。

本発明では、制御信号を擬似ランダム信号でスクランブルすることで１または０で連続することが無くなるため、上記直流成分を低減できる。したがって、上記クロック抽出性能や復調性能の劣化が防止される。

信号合成部１６の出力信号（フレーム）はシリアル信号変換部１７にてシリアル信号に変換されて無線装置制御器へ送信される。

無線装置制御器では、無線装置から送信されたシリアル信号をパラレル信号変換部２１にて受信し、受信したシリアル信号をパラレル信号に変換してフレーム信号及びユーザデータをそれぞれ取得し、それらを復調部２２及び信号分離部２３へ供給する。

復調部２２は、パラレル信号変換部２１の出力信号からユーザデータを抽出して復調し、復調信号として出力する。信号分離部２３は、パラレル信号変換部２１の出力信号に含まれるユーザデータのＬＳＢから制御信号を抽出し、デスクランブル部２４へ供給する。デスクランブル部２４は、無線装置のスクランブル部１５で用いた擬似ランダム信号と同じ信号を用いてパラレル信号変換部２１から供給される制御信号をデスクランブルし、スクランブル前の元の制御信号を再生する。このとき、デスクランブル部２４は、ＣＰＲＩで規定されるフレーム信号を用いて、デスクランブルの処理で用いる擬似ランダム信号をスクランブル部１５のスクランブルの処理で用いた擬似ランダム信号に同期させる。

本発明によれば、複数の送受信対象データのＬＳＢを所望の制御信号のビットデータに置き換えて送受信するため、インタフェース回路やインタフェースラインの増加あるいは伝送速度の増大を招くことなく、無線装置制御器と無線装置間で所望の制御信号を送受信することができる。したがって、無線装置制御器や無線装置の価格の増大を防止できる。

なお、上記説明では、ユーザデータ（送受信対象データ）のＬＳＢを所定の周期毎に制御信号のビットデータに置き換える例を示したが、例えば所定の期間毎に振幅が最も大きいユーザデータを抽出し、それらのユーザデータのＬＳＢのみを制御信号のビットデータに置き換えてもよい。その場合、Ｓ／Ｎ比が最も高いユーザデータのＬＳＢを制御信号のビットデータに置き換えることになるため、ユーザデータのＬＳＢを制御信号に置き換えることによる影響を最小にできる。

また、上記説明では、ＣＰＲＩの規定にしたがって送信装置である無線装置から受信装置である無線装置制御器へ情報を送信する場合を例にしているが、ＣＰＲＩの規定にしたがって無線装置制御器から無線装置へ情報を送信する場合も、送信装置である無線装置制御器にスクランブル部１５、信号合成部１６及びシリアル信号変換部１７を備え、受信装置である無線装置にパラレル信号変換部２１、信号分離部２３及びデスクランブル部２４を備えていれば、上記と同様の効果を得ることができる。

さらに、ＣＰＲＩではなくＯＢＳＡＩの規定にしたがってシリアル信号を送受信する場合でも、送信装置側にスクランブル部１５、信号合成部１６及びシリアル信号変換部１７を備え、受信装置側にパラレル信号変換部２１、信号分離部２３及びデスクランブル部２４を備えていれば、上記と同様の効果を得ることができる。

Claims

移動通信システムが備える無線基地局装置の内部インタフェースの仕様にしたがってシリアル信号を送受信するためのシリアル信号伝送方式であって、
ディジタル信号である複数の送受信対象データの最下位ビットをディジタル信号である所望の制御信号のビットデータにそれぞれ置き換える信号合成部、及び前記信号合成部の出力信号をシリアル信号に変換し、該シリアル信号を送信するシリアル信号変換部を備えた送信装置と、
前記シリアル信号を受信し、受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して前記送受信対象データを取得するパラレル信号変換部、及び前記パラレル信号変換部から出力される送受信対象データの最下位ビットから前記制御信号のビットデータをそれぞれ抽出する信号分離部を備えた受信装置と、
を有するシリアル信号伝送方式。
前記送信装置は、
擬似ランダム信号を生成し、前記擬似ランダム信号でスクランブルした制御信号を前記信号合成部へ供給するスクランブル部を有し、
前記受信装置は、
前記信号分離部で抽出された制御信号を、前記スクランブル部で生成した前記擬似ランダム信号と同じ信号を用いてデスクランブルし、スクランブル前の制御信号を再生するデスクランブル部を有する請求項１記載のシリアル信号伝送方式。
前記送信装置は、
前記無線基地局装置の内部インタフェースの仕様であるＣＰＲＩで規定される無線装置であり、
前記受信装置は、
前記ＣＰＲＩで規定される無線装置制御器である請求項１記載のシリアル信号伝送方式。
前記送信装置は、
前記無線基地局装置の内部インタフェースの仕様であるＣＰＲＩで規定される無線装置制御器であり、
前記受信装置は、
前記ＣＰＲＩで規定される無線装置である請求項１記載のシリアル信号伝送方式。
前記送信装置は、
前記無線基地局装置の内部インタフェースの仕様であるＣＰＲＩで規定される無線装置であり、
前記受信装置は、
前記ＣＰＲＩで規定される無線装置制御器である請求項２記載のシリアル信号伝送方式。
前記送信装置は、
移動通信システムが備える無線基地局装置の内部インタフェースの仕様であるＣＰＲＩで規定される無線装置制御器であり、
前記受信装置は、
前記ＣＰＲＩで規定される無線装置である請求項２記載のシリアル信号伝送方式。
前記デスクランブル部は、
前記ＣＰＲＩで規定されるフレーム信号を用いて、前記デスクランブルの処理で用いる擬似ランダム信号を、前記スクランブル部のスクランブルの処理で用いた擬似ランダム信号に同期させる請求項５または６記載のシリアル信号伝送方式。
前記信号合成部は、
所定の周期毎に前記送受信対象データの最下位ビットを前記制御信号のビットデータに置き換える請求項１から７のいずれか１項記載のシリアル信号伝送方式。
前記信号合成部は、
所定の期間毎に振幅が最も大きい送受信対象データを抽出し、抽出した送受信対象データの最下位ビットを前記制御信号のビットデータに置き換える請求項１から７のいずれか１項記載のシリアル信号伝送方式。