WO2021145066A1 - 通信中継装置、制御方法、および、プログラム - Google Patents

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WO2021145066A1
WO2021145066A1 PCT/JP2020/043247 JP2020043247W WO2021145066A1 WO 2021145066 A1 WO2021145066 A1 WO 2021145066A1 JP 2020043247 W JP2020043247 W JP 2020043247W WO 2021145066 A1 WO2021145066 A1 WO 2021145066A1
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WO
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radio frame
frame
timing
buffer
downlink
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PCT/JP2020/043247
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Inventor
俊宏 丹後
Original Assignee
株式会社東芝
東芝インフラシステムズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/08—Intermediate station arrangements, e.g. for branching, for tapping-off
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/26—Cell enhancers or enhancement, e.g. for tunnels, building shadow
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a communication relay device, a control method, and a program.
  • repeater devices for enabling mobile communication terminal devices such as smartphones and tablet terminals to be used in buildings, underground malls, subway premises, etc.
  • the repeater device relays communication between a base station (wireless base station) that employs a TDD (Time Division Duplex) system and a mobile communication terminal device.
  • a base station wireless base station
  • TDD Time Division Duplex
  • a radio frame having a plurality of pairs of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) symbol and a CP (Cyclic Prefix) and a time shift of the radio frame by the length of one OFDM symbol.
  • the switching timing between the uplink and the downlink may be estimated based on the value indicating the similarity between the radio frame and the predetermined section.
  • the length of the OFDM symbol does not change substantially, so the time shift required for calculating the value indicating similarity.
  • the amount and the predetermined section were practically fixed. Therefore, in the conventional technique as described above, no particular inconvenience occurs even if the value indicating the similarity is calculated based on the predetermined amount of time shift and the predetermined interval.
  • next generation wireless communication standard such as 5G NR (5th Generation New Radio)
  • the length of the OFDM symbol may be changed.
  • it may not be possible to accurately estimate the switching timing between the uplink and the downlink because the values indicating similarity cannot be appropriately obtained by the same method as before. be.
  • one of the problems of the present disclosure is a communication relay device, a control method, and a program capable of estimating the switching timing between the uplink and the downlink with high accuracy even in the next-generation wireless communication standard. Is to provide.
  • the communication relay device of the embodiment is a communication relay device that relays communication between a wireless base station that employs the TDD method and a mobile communication terminal device.
  • the communication relay device includes a storage unit, a calculation unit, and a control unit.
  • the storage unit stores frame configuration information indicating information on downlink, uplink, and guard section allocation in the radio frame, which is predetermined in the TDD system.
  • the calculation unit uses a set of an OFDM symbol and a CP as a unit, and when a radio frame having a plurality of sets is received from a radio base station, the original radio frame and the radio frame in which the original radio frame is time-shifted A value indicating similarity in a predetermined interval between, and is calculated.
  • the calculation unit is configured to be able to accept changes in the amount of time shift and a predetermined section for calculating a value indicating similarity.
  • the control unit detects the switching timing between the uplink and the downlink based on the value indicating the similarity calculated by the calculation unit, and the detected switching timing and the frame configuration information stored in the storage unit. And, based on, the switching timing between the uplink and the downlink from the next time onward is estimated.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic block diagram showing the overall configuration of the wireless communication system according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exemplary and schematic diagram showing the configuration of the master unit according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an exemplary and schematic diagram for explaining the CP (Cyclic Prefix) according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an exemplary and schematic diagram for explaining the correlation value according to the embodiment.
  • FIG. 5 is an exemplary and schematic diagram showing the configuration of the correlator according to the embodiment.
  • FIG. 6 is an exemplary and schematic diagram for explaining the function of the correlator according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an exemplary and schematic flowchart showing a first process that can be executed by the control unit of the master unit according to the embodiment.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic block diagram showing the overall configuration of the wireless communication system according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exemplary and schematic diagram showing the configuration of the master unit according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an exemplary and schematic diagram for
  • FIG. 8 is an exemplary and schematic flowchart showing a second process that can be executed by the control unit of the master unit according to the embodiment.
  • FIG. 9 is an exemplary and schematic block diagram showing the configuration of the correlator according to the first modification.
  • FIG. 10 is an exemplary and schematic diagram for explaining the function of the correlator according to the first modification.
  • FIG. 11 is an exemplary and schematic block diagram showing the configuration of the wireless communication system according to the second modification.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic block diagram showing the overall configuration of the wireless communication system 1000 according to the embodiment.
  • the wireless communication system 1000 is connected to a base station 1 as a wireless base station adopting a TDD (Time Division Duplex) system and the base station 1 via a coaxial cable 4. It includes a master unit 2 as a communication relay device, and a plurality of remote units 3 connected to the master unit 2 via an optical fiber 5.
  • a base station 1 as a wireless base station adopting a TDD (Time Division Duplex) system and the base station 1 via a coaxial cable 4.
  • It includes a master unit 2 as a communication relay device, and a plurality of remote units 3 connected to the master unit 2 via an optical fiber 5.
  • the master unit 2 and the remote unit 3 are communication relay devices that relay communication between the mobile communication terminal device 6 such as a smartphone or tablet terminal and the base station 1. That is, the master unit 2 and the remote unit 3 use the mobile communication terminal device 6 in a building, an underground mall, a subway yard, or the like, which is a so-called dead zone where the radio signal from the base station 1 does not reach (or is difficult to reach) directly. It is a repeater device to make it possible.
  • the remote unit 3 includes an antenna 31 for realizing wireless communication with the mobile communication terminal device 6.
  • Base station 1 communicates using the TDD method.
  • the base station 1 generates an RF (Radio Frequency) band downlink signal and distributes the generated downlink signal into two.
  • the base station 1 outputs one of the downlink signals to the master unit 2 via the coaxial cable 4.
  • RF Radio Frequency
  • FIG. 2 is an exemplary and schematic diagram showing the configuration of the master unit 2 according to the embodiment.
  • the master unit 2 includes a switching unit 21, a coupler 22, a detector 23, an AD (Analog-to-Digital) converter 24, a DA (Digital-to-Analog) converter 25, and a signal processing unit 26. , Is equipped. Further, the signal processing unit 26 includes a correlator 261, a control unit 262, a storage unit 263, and a photoelectric conversion unit 264. In the embodiment, each part of the signal processing unit 26 may be realized by the cooperation of hardware such as a processor used in a computer and software such as a program executed by the processor. , FPGA (Field-Programmable Gate Array), etc. may be realized only by hardware (circuitry).
  • One end of the switching unit 21 is connected to the base station 1, and the other end is connected to either a downlink communication path in the direction of the coupler 22 or an uplink communication path in the direction of the DA converter 25. It is configured as a switch to switch to connect.
  • the switching unit 21 can receive the downlink signal supplied from the base station 1 via the coaxial cable 4 and the uplink signal supplied from the photoelectric conversion unit 264 via the DA converter 25. It is configured in. Further, the switching unit 21 receives the switching control signal generated by the control unit 262 of the signal processing unit 26, and executes the switching operation according to the switching control signal.
  • the switching unit 21 has a path for outputting the downlink signal to the photoelectric conversion unit 264 via the AD converter 24 and a path for outputting the uplink signal to the base station 1 via the coaxial cable 4 according to the switching control signal.
  • the coupler 22 branches the transmission signal of the downlink communication path into two systems.
  • the detector 23 is a detector unit that detects the downlink signal received from the coupler 22 (for example, envelope detection).
  • the detector 23 outputs the detected envelope signal to the control unit 262 via a low-pass filter (not shown) or the like.
  • the AD converter 24 converts the downlink signal received from the coupler 22 into a digital signal, and outputs the digital signal to the correlator 261 and the photoelectric conversion unit 264.
  • the photoelectric conversion unit 264 is configured to perform electrical / optical conversion of the downlink signal supplied from the AD converter 24 and output the optical signal to the remote unit 3 via the optical fiber 5.
  • the photoelectric conversion unit 264 is also configured to perform optical / electrical conversion of the uplink signal supplied from the remote unit 3 and output the uplink signal to the DA converter 25.
  • the storage unit 263 stores frame configuration information indicating information regarding downlink, uplink, and guard section allocation in the radio frame, which is predetermined in the TDD system.
  • control unit 262 executes various controls by controlling each unit of the master unit 2.
  • FIG. 3 is an exemplary and schematic diagram for explaining the CP according to the embodiment.
  • the OFDM type wireless frame has a set of an OFDM symbol and a CP as a unit.
  • the radio frame as described above is transmitted from the base station 1 to the master unit 2, for example.
  • the above-mentioned copy operation is not essential.
  • a part of the OFDM symbol and the CP may be common.
  • FIG. 4 is an exemplary and schematic diagram for explaining the correlation value according to the embodiment.
  • the correlator 261 is configured as a calculation unit that calculates a correlation value between two radio frames 401 and 402 as shown in FIG. 4 using a downlink signal received via the AD converter 24.
  • the correlation value is an example of a value indicating similarity in a predetermined section between the two radio frames 401 and the radio frame 402.
  • the predetermined section is, for example, a section having the same length as the CP.
  • the radio frame 401 includes a set of an OFDM symbol A including a part A2 and a part A1 which is a CP thereof, a set of an OFDM symbol B including a part B2 and a part B1 which is a CP thereof, and a part thereof. It has a set of OFDM symbols C including C2 and a portion C1 which is a CP thereof.
  • the wireless frame 402 is a wireless frame in which the original (that is, not time-shifted) wireless frame 401 is time-shifted by the length of one OFDM symbol. Therefore, in the example shown in FIG. 4, the wireless frame 402 has a frame configuration similar to that of the wireless frame 401.
  • an autocorrelation value as a correlation value in a predetermined section (for example, a section having the same length as CP) between the radio frame 401 and the radio frame 402.
  • a graph showing the time change of the correlation value is shown below the radio frame 401 and the radio frame 402.
  • the correlation value is calculated as almost zero because there is almost no correlation between the data in the predetermined section of the wireless frame 401 and the wireless frame 402. .
  • the radio frame 402 is deviated from the radio frame 401 by the length of one OFDM symbol, the data of the part A1 of the radio frame 402 and the data of the part A2 of the radio frame 401 match.
  • the correlation value is calculated as 1 (a value slightly smaller than 1 when noise is taken into consideration).
  • the control unit 262 of the master unit 2 detects the switching timing between the uplink and the downlink based on the correlation value received from the correlator 261 by utilizing the above-mentioned property regarding the correlation value.
  • control unit 262 first detects the switching timing between the uplink and the downlink at one place by detecting the peak of the correlation value. Then, the control unit 262 estimates the switching timing between the uplink and the downlink from the next time onward based on the detected switching timing at one location and the frame configuration information stored in the storage unit 263. ..
  • control unit 262 controls to switch the switching unit 21 using the switching control signal based on the estimated switching timing, and controls to switch between the uplink and the downlink via the photoelectric conversion unit 264. Perform various controls such as.
  • the length of the OFDM symbol does not change substantially, so the amount of time shift required for calculating the correlation value and the amount of time shift are required.
  • the CP was practically decided. Therefore, conventionally, no particular inconvenience has occurred even if only the predetermined amount of time shift and the correlation value based on CP are calculated.
  • next generation wireless communication standard such as 5G NR (5th Generation New Radio)
  • the length of the OFDM symbol may be changed. Under such circumstances, it may not be possible to accurately estimate the switching timing between the uplink and the downlink because an appropriate correlation value cannot be obtained by the same method as in the past.
  • an appropriate correlation value is calculated by the correlator 261 having the configuration as described below even when the length of the OFDM symbol is changed in the next-generation wireless communication standard, and the uplink is used. It is possible to estimate the switching timing between the downlink and the downlink with high accuracy.
  • FIG. 5 is an exemplary and schematic diagram showing the configuration of the correlator 261 according to the embodiment.
  • the correlator 261 includes a multiplier 510, a buffer 520, a conjugate arithmetic unit 530, a subtractor 540, and a buffer 550.
  • the buffer 520 is an example of the "first buffer”
  • the buffer 550 is an example of the "second buffer”.
  • the input to the correlator 261 is a digital signal output from the AD converter 24.
  • This digital signal corresponds to the original radio frame described above.
  • the original radio frame is input to the multiplier 510 and the buffer 520 via a bifurcated path.
  • the buffer 520 stores the original wireless frame for a time corresponding to the amount of time shift described above, and then outputs the original wireless frame. As a result, a radio frame that is time-shifted by the length of one OFDM symbol that correlates with the original radio frame is generated.
  • the conjugate arithmetic unit 530 executes the conjugate operation on the output from the buffer 520. Then, the multiplier 510 multiplies the output from the conjugate arithmetic unit 530 and the input to the correlator 261 in the first place (that is, the output from the AD converter 24).
  • the multiplication result by the multiplier 510 is input to the subtractor 540 and the buffer 550 via the two branched paths.
  • the buffer 550 stores the multiplication result for a predetermined section corresponding to the CP described above, and then outputs the result.
  • the subtractor 540 subtracts the output from the buffer 550 from the output from the multiplier 510, and outputs the subtraction result as the correlation value V.
  • the correlator 261 is configured to be able to accept changes in the amount of time shift and the predetermined interval for calculating the correlation value. More specifically, the buffer 520 and the buffer 550 are configured to be able to accept changes in the amount of time shift and CP according to the control signal input from the control unit 262, respectively.
  • the buffer 520 is configured to be able to receive the signal S1 which is a control signal for controlling the timing of starting the output of the wireless frame. Further, the buffer 550 is configured to be able to receive the signal S2 which is a control signal for controlling the timing of starting the output of the multiplication result.
  • the signal S1 is an example of the "first control signal”
  • the signal S2 is an example of the "second control signal”.
  • the correlator 261 With the above configuration, the correlator 261 according to the embodiment appropriately sets the amount of time shift and CP even when the length of the OFDM symbol is changed, as shown in FIG. 6 below. , An appropriate correlation value V can be calculated.
  • FIG. 6 is an exemplary and schematic diagram for explaining the function of the correlator 261 according to the embodiment.
  • the example shown in FIG. 6A corresponds to the case where the radio frame 611 with the OFDM symbol length set to T1a and the CP length set to T1b is input to the correlator 261.
  • the control unit 262 inputs the signal S1 which is a control signal for controlling the timing of starting the output of the data to the timing corresponding to the accumulation of the time indicated by T1a into the buffer 520 of the correlator 261 and also inputs the data.
  • the signal S2, which is a control signal for controlling the timing of starting the output of the above to the timing corresponding to the accumulation of the section indicated by T1b, is input to the buffer 550 of the correlator 261.
  • the correlator 261 is attached to T1b of the radio frame 611 and the radio frame 612 that is appropriately time-shifted by the time corresponding to T1a with respect to the radio frame 611.
  • the correlation value V in the corresponding interval can be calculated appropriately.
  • the radio frame 621 set to T2a whose OFDM symbol length is shorter than T1a and whose CP length is shorter than T1a is input to the correlator 261. It corresponds to the case where it is done.
  • the control unit 262 inputs the signal S1 into the buffer 520 of the correlator 261 so as to accumulate the data for the time corresponding to T2a and then outputs the data, and accumulates the data for the section corresponding to T2b.
  • the signal S2 is input to the buffer 550 of the correlator 261 so as to be output.
  • the correlator 261 is attached to T2b of the radio frame 621 and the radio frame 622 that is appropriately time-shifted by the time corresponding to T2a with respect to the radio frame 621.
  • the correlation value V in the corresponding interval can be calculated appropriately.
  • the correlator 261 accepts a change in the amount of time shift by the signal S1 and a change in the CP by the signal S2, whereby in any of the examples shown in FIGS. An appropriate correlation value V can be calculated.
  • the amount of time shift and the CP once the setting is completed are changed after the fact. It was difficult to do.
  • the amount of time shift and the CP can be changed according to the situation, so that the wireless communication system 100 with high flexibility can be provided.
  • control unit 262 can change the setting of the correlator 261 by the signal S1 and the signal S2, for example, in response to the operation input of the operator of the master unit 2.
  • control unit 262 of the master unit 2 is configured to be capable of performing a first process as shown in FIG. 7 and a second process as shown in FIG. ing.
  • FIG. 7 is an exemplary and schematic flowchart showing a first process that can be executed by the control unit 262 of the master unit 2 according to the embodiment.
  • step S701 the control unit 262 acquires the correlation value from the correlator 261.
  • a signal S1 for controlling the timing of starting the output of data from the buffer 520 and a signal S2 for controlling the timing of starting the output of data from the buffer 550 are transmitted from the control unit 262. Entered properly.
  • step S702 whether or not the control unit 262 has detected the uplink / downlink switching timing, that is, the switching timing between the uplink and the downlink based on the correlation value acquired in step S701. To judge.
  • step S702 If it is determined in step S702 that the switching timing has not been detected, the process returns to step S701. On the other hand, if it is determined in step S step S702 that the switching timing has been detected, the process proceeds to step S703.
  • step S703 the control unit 262 switches between the uplink and the downlink from the next time onward based on the switching timing detected in step S702 and the frame configuration information stored in the storage unit 263. Estimate the timing.
  • step S704 the control unit 262 controls to switch the switching unit 21 using the switching control signal based on the switching timing estimated in step S703, and the uplink and the downlink via the photoelectric conversion unit 264. Performs various controls, such as control to switch between. Then, the process returns to step S701.
  • the switching timing between the uplink and the downlink is detected based on the correlation value, and based on the detected switching timing and the frame configuration information. It is possible to estimate the switching timing between the uplink and the downlink from the next time onward with high accuracy.
  • FIG. 8 is an exemplary and schematic flowchart showing a second process that can be executed by the control unit 262 of the master unit 2 according to the embodiment.
  • step S801 the control unit 262 acquires the correlation value from the correlator 261.
  • the process of step S801 is the same as the process of step S701 described above.
  • step S802 the control unit 262 determines whether or not the switching timing from the uplink to the downlink has been detected based on the correlation value acquired in step S801.
  • step S802 If it is determined in step S802 that the switching timing has not been detected, the process returns to step S801. On the other hand, if it is determined in step S802 that the switching timing has been detected, the process proceeds to step S803.
  • step S803 the control unit 262 switches between the uplink and the downlink from the next time onward based on the switching timing detected in step S802 and the frame configuration information stored in the storage unit 263. Estimate the timing.
  • step S804 the control unit 262 corrects the switching timing estimated in step S803 based on the detection result of the downlink signal by the detector 23.
  • step S805 the control unit 262 controls to switch the switching unit 21 using the switching control signal based on the switching timing corrected in step S804, and the uplink and the downlink via the photoelectric conversion unit 264. Performs various controls, such as control to switch between. Then, the process returns to step S801.
  • the switching timing between the uplink and the downlink is detected based on the correlation value, and the detected switching is performed. It is possible to estimate the switching timing between the uplink and the downlink with high accuracy from the next time onward based on the timing and the frame configuration information.
  • the estimation result of the switching timing is corrected by using the detection result of the detector 23, so that the accuracy of estimating the switching timing between the uplink and the downlink is further improved.
  • the estimation result is corrected based on the detection result by the detector 23.
  • the estimation result may be corrected based on the correlation value.
  • the master unit 2 is a communication relay device that relays communication between the base station 1 adopting the TDD method and the mobile communication terminal device 6.
  • the master unit 2 includes a storage unit 263, a correlator 261 and a control unit 262.
  • the storage unit 263 stores frame configuration information indicating information on downlink, uplink, and guard section allocation in the radio frame, which is predetermined in the TDD system. Further, the correlator 261 has a set of an OFDM symbol and a CP as a unit, and when a radio frame having a plurality of the sets is received from the base station 1, the original radio frame and the original radio frame are time-shifted. A value indicating similarity between the radio frame and a predetermined section is calculated. Further, the control unit 262 detects the switching timing between the uplink and the downlink based on the value indicating the similarity calculated by the correlator 261 and stores the detected switching timing and the storage unit 263. Based on the frame configuration information provided, the switching timing between the uplink and the downlink from the next time onward is estimated.
  • the correlator 261 is configured to be able to accept a change in the amount of time shift and a predetermined interval for calculating a value indicating similarity. As a result, even when the length of the OFDM symbol is changed in the next-generation wireless communication standard, an appropriate correlation value can be calculated, and the switching timing between the uplink and the downlink can be estimated with high accuracy. ..
  • the program that can be executed by the master unit 2 according to the embodiment may be provided in a state of being preliminarily incorporated in a storage device such as a memory or a storage, or various magnetic disks such as a flexible disk (FD). It may be provided as a computer program product recorded in a format that can be installed or executed on a computer-readable recording medium such as a disk or various optical disks such as a DVD (Digital Versaille Disk).
  • the above program may be provided or distributed via a network such as the Internet. That is, the above program may be provided in the form of being stored on a computer connected to a network such as the Internet and being downloaded from the computer via the network.
  • ⁇ Modification example> a configuration in which a correlation value (autocorrelation value) is used as a value indicating similarity is exemplified.
  • a predetermined value calculated based on a convolution integral or the like may be used as a value indicating similarity instead of a correlation value.
  • the configuration of the correlator 261 for responding to the change in the length of the OFDM symbol is mainly described.
  • the fact that the length of the OFDM symbol can be changed means that when wireless communication by LTE and wireless communication by 5G NR are mixed, a situation may occur in which wireless frames having different OFDM symbol lengths are mixed. Means. In this case, it is necessary to calculate an appropriate correlation value from the mixed wireless frames. Therefore, the present disclosure proposes a first modification as shown in FIGS. 9 and 10 below.
  • FIG. 9 is an exemplary and schematic block diagram showing the configuration of the correlator 261a according to the first modification.
  • the overall configuration of the system including the correlator 261a according to the first modification is the same as that of the above-described embodiment. That is, the overall configuration of the system including the correlator 261a according to the first modification is a configuration in which the correlator 261 is simply replaced with the correlator 261a in the example shown in FIG.
  • the correlator 261a is the multiplier 910, the buffer 920, the conjugate arithmetic unit 930, the subtractor 940, the buffer 950, the multiplier 960, and the conjugate. It includes an arithmetic unit 970, a subtractor 980, and a buffer 990.
  • the buffer 920 is an example of the "third buffer”
  • the buffer 950 is an example of the "fourth buffer”
  • the buffer 990 is an example of the "fifth buffer”.
  • the input to the correlator 261a is a digital signal output from the AD converter 24.
  • This digital signal corresponds to the original radio frame described above.
  • the radio frame is a radio frame in which two radio frames having different lengths of OFDM symbols are mixed.
  • the original radio frame is input to the multiplier 910, the buffer 920, and the multiplier 960 via a path branched into three.
  • the buffer 920 is configured so that the original radio frame can be stored and then output for the first hour indicating the amount of time shift of one of the two mixed radio frames. Then, the conjugated arithmetic unit 930 executes the conjugated arithmetic on the output from the buffer 920 at the timing corresponding to the accumulation for the first time. Then, the multiplier 910 multiplies the output from the conjugate arithmetic unit 930 and the input to the correlator 261a (that is, the output from the AD converter 24) in the first place.
  • the multiplication result by the multiplier 910 is input to the subtractor 940 and the buffer 950 via the path branched into two.
  • the buffer 950 stores the multiplication result for the first section corresponding to one CP of the two mixed radio frames, and then outputs the result.
  • the subtractor 940 subtracts the output from the buffer 950 from the output from the multiplier 910, and outputs the subtraction result as a correlation value V1 based on one of the two mixed radio frames.
  • the buffer 920 can also output the original radio frame after accumulating it for a second time indicating the amount of time shift of the other of the two mixed radio frames. It is configured as follows. Then, the conjugate operation unit 970 executes the conjugate operation on the output from the buffer 920 at the timing corresponding to the accumulation for the second time. Then, the multiplier 960 multiplies the output from the conjugate arithmetic unit 970 and the input to the correlator 261a (that is, the output from the AD converter 24) in the first place.
  • the multiplication result by the multiplier 960 is input to the subtractor 980 and the buffer 990 via the path branched into two.
  • the buffer 990 stores the multiplication result for the second section corresponding to the other CP of the two mixed radio frames, and then outputs the result.
  • the subtractor 980 subtracts the output from the buffer 990 from the output from the multiplier 960, and outputs the subtraction result as a correlation value V2 based on the other of the two mixed radio frames.
  • the correlator 261a is configured to be able to accept changes in the amount of time shift and CP for calculating the correlation values V1 and V2. More specifically, the buffers 920, 950, and 990 are configured to be able to accept changes in the amount of time shift and CP according to the control signal input from the control unit 262, respectively.
  • the buffer 920 sets the signal S11, which is a control signal for controlling the timing of starting the output of the wireless frame to the timing corresponding to the accumulation of the first time, and the timing of starting the output of the wireless frame.
  • the signal S12 which is a control signal for controlling the timing corresponding to the accumulation of the second time, can be received.
  • the signal S11 is an example of the "third control signal”
  • the signal S12 is an example of the "fourth control signal”.
  • the buffer 950 is configured to be able to receive the signal S21 which is a control signal for controlling the timing of starting the output of the multiplication result to the timing corresponding to the accumulation of the first section.
  • the buffer 990 is configured to be able to receive the signal S22, which is a control signal that controls the timing of starting the output of the multiplication result to the timing corresponding to the accumulation of the second section.
  • the signal S21 is an example of the "fifth control signal”
  • the signal S22 is an example of the "sixth control signal”.
  • the correlator 261a receives a radio frame in which two radio frames having different OFDM symbol lengths are mixed, as shown in FIG. 10 below. However, it is possible to calculate appropriate correlation values V1 and V2 corresponding to the two mixed radio frames, respectively.
  • FIG. 10 is an exemplary and schematic diagram for explaining the function of the correlator 261a according to the first modification.
  • the wireless frame 1012 in which the wireless frame 1012 and the wireless frame 1012 are mixed is input to the correlator 261a.
  • a signal S11 is input to the buffer 920 to control the timing of starting data output to be the timing corresponding to the accumulation of the time indicated by T10a (that is, the first time described above). .. Further, a signal S21 is input to the buffer 950 to control the timing of starting data output at a timing corresponding to the accumulation of the section indicated by T10b (that is, the first section described above).
  • the correlator 261a has T10b of the radio frame 1011 which is one of the two mixed radio frames and the radio frame 1021 which is appropriately time-shifted by the time indicated by T10a with respect to the radio frame 1011.
  • the correlation value V1 in the interval indicated by is appropriately calculated.
  • a signal S12 that controls the timing of starting data output to the timing corresponding to the accumulation of the time indicated by T20a (that is, the above-mentioned second time) is also input to the buffer 920. Will be done.
  • a signal S22 is input to the buffer 990, which controls the timing of starting data output at a timing corresponding to the accumulation of the section indicated by T20b (that is, the second section described above).
  • the correlator 261a has a T20b of the radio frame 1012, which is the other of the two mixed radio frames, and the radio frame 1022, which is appropriately time-shifted by the time indicated by T20a with respect to the radio frame 1012.
  • the correlation value V2 in the interval indicated by is appropriately calculated.
  • the correlation values V1 and V2 calculated by the above configuration have peaks smaller than 1, the timing at which the peaks are reached is appropriate. Therefore, according to the correlation values V1 and V2, the switching timing between the uplink and the downlink can be appropriately detected.
  • FIG. 11 is an exemplary and schematic block diagram showing the configuration of the wireless communication system according to the second modification.
  • a plurality of (N in the example shown in FIG. 11) wireless communication systems 1000-1 to 1000-N are connected to a network 1100 such as the Internet. Has been done.
  • the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N each have the same configuration as the wireless communication system 1000 according to the above-described embodiment. That is, the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N each include a master unit 2 and a remote unit 3 having an antenna 31. Further, the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N are connected to the corresponding base stations 1-1 to 1-N via a coaxial cable 4, respectively, and the master unit 2 and the remote unit 3 are connected to each other by optical fiber. It is connected via a fiber 5.
  • FIG. 11 illustrates a configuration in which the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N each have one remote unit 3, but this is only for the sake of simplification of the illustration. Therefore, each of the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N may have a plurality of remote units 3 (and the antenna 31), similarly to the wireless communication system 1000 (see FIG. 1) according to the embodiment.
  • the monitoring control server 1101 and the client terminal 1102 are further connected to the network 1100 to which the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N are connected.
  • the monitoring control server 1101 acquires various information from the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N via the network 1100, and provides the acquired information to the client terminal 1102 via the network 1100.
  • the client terminal 1102 is configured as a computer provided with an information output device such as a display.
  • the operator of the client terminal 1102 can monitor the operating state of the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N and change the settings via the network 1100.
  • the operator of the client terminal 1102 can change the amount of time shift and the CP setting required to properly calculate the above-mentioned correlation values in each of the wireless communication systems 1000-1 to 1000-N in the network 1100. Can be done via. Therefore, according to the second modification, convenience can be improved.

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Abstract

実施形態にかかる通信中継装置は、ＯＦＤＭシンボルとＣＰとの組を単位とし、複数の組を有する無線フレームを無線基地局から受信した場合に、元の無線フレームと、当該元の無線フレームが時間シフトした無線フレームと、の間の所定区間における相似性を示す値を算出する算出部であって、相似性を示す値を算出するための時間シフトの量および所定区間の変更を受け付け可能に構成された算出部と、算出部により算出された相似性を示す値に基づいて、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された切替タイミングと、記憶部に記憶されたフレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する制御部と、を備える。

Description

通信中継装置、制御方法、および、プログラム
　本発明の実施形態は、通信中継装置、制御方法、および、プログラムに関する。
　従来から、スマートフォン、タブレット端末などの携帯通信端末装置をビル内、地下街内、地下鉄構内などで使用可能とするためのレピータ装置（通信中継装置）が知られている。たとえば、レピータ装置は、ＴＤＤ（Time　Division　Duplex）方式を採用する基地局（無線基地局）と携帯通信端末装置の間の通信の中継を行う。
　上記のようなレピータ装置においては、ＯＦＤＭ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）シンボルとＣＰ（Cyclic　Prefix）との組を複数有する無線フレームと、当該無線フレームに対してＯＦＤＭシンボル１つの長さ分だけ時間シフトした無線フレームと、の所定区間における相似性を示す値に基づいて、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングが推定されることがある。
特開２０１９－１２９４４０号公報
　ところで、たとえばＬＴＥ（Long　Term　Evolution）のような従来の無線通信規格では、ＯＦＤＭシンボルの長さが変化することは実質的に無いので、相似性を示す値の算出のために必要となる時間シフトの量および所定区間が実質的に決まっていた。したがって、上記のような従来の技術では、予め決められた時間シフトの量および所定区間に基づいて相似性を示す値を算出するだけでも、特に不都合は発生しなかった。
　しかしながら、たとえば５Ｇ　ＮＲ（5th　Generation　New　Radio）のような次世代の無線通信規格では、ＯＦＤＭシンボルの長さが変更される状況が発生しうる。このような状況下では、従来と同様の手法では相似性を示す値を適切に取得することができないので、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することができない場合がある。
　そこで、本開示の課題の一つは、次世代の無線通信規格においても、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することが可能な通信中継装置、制御方法、およびプログラムを提供することである。
　実施形態の通信中継装置は、ＴＤＤ方式を採用する無線基地局と携帯通信端末装置との間の通信の中継を行う通信中継装置である。通信中継装置は、記憶部と、算出部と、制御部と、を備える。記憶部は、ＴＤＤ方式において予め定められた、無線フレームにおけるダウンリンク、アップリンク、およびガード区間の割り当ての情報を示すフレーム構成情報を記憶する。算出部は、ＯＦＤＭシンボルとＣＰとの組を単位とし、複数の組を有する無線フレームを無線基地局から受信した場合に、元の無線フレームと、当該元の無線フレームが時間シフトした無線フレームと、の間の所定区間における相似性を示す値を算出する。また、算出部は、相似性を示す値を算出するための時間シフトの量および所定区間の変更を受け付け可能に構成されている。制御部は、算出部により算出された相似性を示す値に基づいて、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された切替タイミングと、記憶部に記憶されたフレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する。
図１は、実施形態にかかる無線通信システムの全体構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。 図２は、実施形態にかかるマスターユニットの構成を示した例示的かつ模式的な図である。 図３は、実施形態にかかるＣＰ（Cyclic　Prefix）を説明するための例示的かつ模式的な図である。 図４は、実施形態にかかる相関値を説明するための例示的かつ模式的な図である。 図５は、実施形態にかかる相関器の構成を示した例示的かつ模式的な図である。 図６は、実施形態にかかる相関器の機能を説明するための例示的かつ模式的な図である。 図７は、実施形態にかかるマスターユニットの制御部が実行しうる第１の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。 図８は、実施形態にかかるマスターユニットの制御部が実行しうる第２の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。 図９は、第１の変形例にかかる相関器の構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。 図１０は、第１の変形例にかかる相関器の機能を説明するための例示的かつ模式的な図である。 図１１は、第２の変形例にかかる無線通信システムの構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
　以下、図面を参照して、本開示の実施形態および変形例にかかる通信中継装置、制御方法、および、プログラムについて説明する。
＜実施形態＞
　まず、図１を参照して、実施形態にかかる無線通信システム１０００について説明する。図１は、実施形態にかかる無線通信システム１０００の全体構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
　図１に示されるように、実施形態にかかる無線通信システム１０００は、ＴＤＤ（Time　Division　Duplex）方式を採用する無線基地局としての基地局１と、当該基地局１と同軸ケーブル４を介して接続されている通信中継装置としてのマスターユニット２と、当該マスターユニット２と光ファイバ５を介して接続されている複数のリモートユニット３と、を備えている。
　マスターユニット２およびリモートユニット３は、スマートフォンまたはタブレット端末などの携帯通信端末装置６と、基地局１と、の間の通信の中継を行う通信中継装置である。つまり、マスターユニット２およびリモートユニット３は、基地局１からの無線信号が直接届かない（または届きにくい）いわゆる不感地帯であるビル内、地下街内、および地下鉄構内などにおいて携帯通信端末装置６を使用可能とするためのレピータ装置である。リモートユニット３は、携帯通信端末装置６との無線通信を実現するためのアンテナ３１を備えている。
　基地局１は、ＴＤＤ方式を利用して通信する。基地局１は、ＲＦ（Radio　Frequency）帯のダウンリンク信号を生成し、生成したダウンリンク信号を２つに分配する。基地局１は、一方のダウンリンク信号を、同軸ケーブル４を介してマスターユニット２へ出力する。
　次に、図２を参照して、実施形態にかかるマスターユニット２について説明する。図２は、実施形態にかかるマスターユニット２の構成を示した例示的かつ模式的な図である。
　マスターユニット２は、切替部２１と、カプラ２２と、検波器２３と、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換器２４と、ＤＡ（Digital-to-Analog）変換器２５と、信号処理部２６と、を備えている。また、信号処理部２６は、相関器２６１と、制御部２６２と、記憶部２６３と、光電変換部２６４と、を備えている。なお、実施形態において、信号処理部２６の各部は、コンピュータで用いられるプロセッサのようなハードウェアと、当該プロセッサにより実行されるプログラムのようなソフトウエアと、の協働により実現されてもよいし、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）などのようなハードウェア（回路：circuitry）のみにより実現されてもよい。
　切替部２１は、一端が基地局１に接続されており、他端を、カプラ２２の方向にあるダウンリンク通信路と、ＤＡ変換器２５の方向にあるアップリンク通信路と、のいずれかに接続するように切り替えるスイッチとして構成される。切替部２１は、基地局１から同軸ケーブル４を介して供給されるダウンリンク信号と、光電変換部２６４からＤＡ変換器２５を介して供給されるアップリンク信号と、を受け取ることが可能なように構成されている。また、切替部２１は、信号処理部２６の制御部２６２で生成される切替制御信号を受け取り、その切替制御信号に応じて切替動作を実行する。つまり、切替部２１は、切替制御信号に従い、ダウンリンク信号をＡＤ変換器２４経由で光電変換部２６４へ出力する経路と、アップリンク信号を同軸ケーブル４経由で基地局１へ出力する経路と、を切り替える。カプラ２２は、ダウンリンク通信路の伝送信号を２系統に分岐する。
　検波器２３は、カプラ２２から受けたダウンリンク信号の検波（たとえばエンベロープ検波）を行う検波部である。検波器２３は、検波したエンベロープ信号を、ローパスフィルタ（不図示）などを介して制御部２６２へ出力する。
　ＡＤ変換器２４は、カプラ２２から受けたダウンリンク信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を相関器２６１および光電変換部２６４へ出力する。
　光電変換部２６４は、ＡＤ変換器２４から供給されるダウンリンク信号を電／光変換し、光信号を光ファイバ５経由でリモートユニット３へ出力するように構成されている。また、光電変換部２６４は、リモートユニット３から供給されるアップリンク信号を光／電変換し、アップリンク信号をＤＡ変換器２５へ出力するようにも構成されている。
　記憶部２６３は、ＴＤＤ方式において予め定められた、無線フレームにおけるダウンリンク、アップリンク、およびガード区間の割り当てに関する情報を示すフレーム構成情報を記憶する。
　なお、制御部２６２は、マスターユニット２の各部を制御することで各種の制御を実行する。
　次に、図３を参照して、上記のガード区間の一例としてのＣＰ（Cyclic　Prefix）について説明する。図３は、実施形態にかかるＣＰを説明するための例示的かつ模式的な図である。
　図３に示されるように、ＯＦＤＭ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）方式では、主にマルチパス対策として、たとえば66.66μsの長さを有する１つのＯＦＤＭシンボル（符号Ａ）の後方の一部（符号Ａ２）がコピーされ、ＯＦＤＭシンボルの前にＣＰ（符号Ａ１）として付加される。したがって、ＯＦＤＭ方式の無線フレームは、ＯＦＤＭシンボルとＣＰとの組を単位とする。
　実施形態では、上記のような無線フレームが、たとえば、基地局１からマスターユニット２に送信される。なお、上述のコピーという動作は必須ではない。実施形態では、たとえば、ＯＦＤＭシンボルの一部とＣＰが共通したものになっていればよい。
　次に、図４を参照して、上記のような無線フレームに基づいて相関器２６１により算出される相関値について説明する。図４は、実施形態にかかる相関値を説明するための例示的かつ模式的な図である。
　相関器２６１は、ＡＤ変換器２４を介して受信したダウンリンク信号を用いて、図４に示されるような２つの無線フレーム４０１および４０２の間の相関値を算出する算出部として構成される。なお、相関値は、２つの無線フレーム４０１および無線フレーム４０２の間の所定区間における相似性を示す値の一例である。所定区間は、たとえばＣＰと同じ長さの区間である。
　図４に示される例において、無線フレーム４０１は、部分Ａ２を含むＯＦＤＭシンボルＡおよびそのＣＰである部分Ａ１の組と、部分Ｂ２を含むＯＦＤＭシンボルＢおよびそのＣＰである部分Ｂ１の組と、部分Ｃ２を含むＯＦＤＭシンボルＣおよびそのＣＰである部分Ｃ１の組と、を有している。
　また、無線フレーム４０２は、元の（つまり時間シフトしていない）無線フレーム４０１が１つのＯＦＤＭシンボルの長さ分だけ時間シフトした無線フレームである。したがって、図４に示される例において、無線フレーム４０２は、無線フレーム４０１と同様のフレーム構成を有している。
　ここで、上記の無線フレーム４０１および無線フレーム４０２の間の所定区間（たとえばＣＰと同じ長さの区間）における相関値としての自己相関値について考える。図４には、無線フレーム４０１および無線フレーム４０２の下方に、相関値の時間変化を示すグラフが図示されている。
　無線フレーム４０２が無線フレーム４０１に対して少ししかずれていない場合は、無線フレーム４０１および無線フレーム４０２の所定区間内のデータの間に相関性はほとんど無いので、相関値はほぼゼロとして算出される。しかしながら、無線フレーム４０２が無線フレーム４０１に対してＯＦＤＭシンボル１つ分の長さだけずれている場合は、無線フレーム４０２の部分Ａ１のデータと、無線フレーム４０１の部分Ａ２のデータとが一致するので、相関値が１（ノイズを考慮すると１より少し小さい値）として算出される。
　マスターユニット２の制御部２６２は、相関値に関する上記のような性質を利用することで、相関器２６１から受信した相関値に基づいて、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出する。
　より具体的に、制御部２６２は、相関値のピークを検出することで、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングをまず一箇所検出する。そして、制御部２６２は、検出された一箇所の切替タイミングと、記憶部２６３に記憶されたフレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する。
　そして、制御部２６２は、推定された切替タイミングに基づいて、切替制御信号を用いて切替部２１を切り替える制御、および光電変換部２６４を介してアップリンクとダウンリンクとの間を切り替える制御などのような各種の制御を実行する。
　ところで、たとえばＬＴＥ（Long　Term　Evolution）のような従来の無線通信規格では、ＯＦＤＭシンボルの長さが変化することは実質的に無いので、相関値の算出のために必要となる時間シフトの量およびＣＰが実質的に決まっていた。したがって、従来では、予め決められた時間シフトの量およびＣＰに基づく相関値のみを算出するだけでも、特に不都合は発生しなかった。
　しかしながら、たとえば５Ｇ　ＮＲ（5th　Generation　New　Radio）のような次世代の無線通信規格では、ＯＦＤＭシンボルの長さが変更される状況が発生しうる。このような状況下では、従来と同様の手法で適切な相関値を取得することができないので、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することができない場合がある。
　そこで、実施形態は、以下に説明するような構成を有する相関器２６１により、次世代の無線通信規格においてＯＦＤＭシンボルの長さが変更される場合においても適切な相関値を算出し、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することを実現する。
　図５は、実施形態にかかる相関器２６１の構成を示した例示的かつ模式的な図である。
　図５に示されるように、実施形態にかかる相関器２６１は、乗算器５１０と、バッファ５２０と、共役演算器５３０と、減算器５４０と、バッファ５５０と、を備えている。バッファ５２０は、「第１バッファ」の一例であり、バッファ５５０は、「第２バッファ」の一例である。
　前述した通り、相関器２６１への入力は、ＡＤ変換器２４から出力されるデジタル信号である。このデジタル信号は、上述した元の無線フレームに対応する。元の無線フレームは、２つに分岐した経路を介して、乗算器５１０と、バッファ５２０と、に入力される。
　バッファ５２０は、元の無線フレームを、上述した時間シフトの量に対応した時間分蓄積してから出力する。これにより、元の無線フレームと相関をとる相手となる、１つのＯＦＤＭシンボルの長さ分だけ時間シフトした無線フレームが生成される。
　共役演算器５３０は、バッファ５２０からの出力に対して共役演算を実行する。そして、乗算器５１０は、共役演算器５３０からの出力と、そもそもの相関器２６１への入力（つまりＡＤ変換器２４からの出力）と、を乗算する。
　乗算器５１０による乗算結果は、２つに分岐した経路を介して、減算器５４０と、バッファ５５０と、に入力される。バッファ５５０は、乗算結果を、上述したＣＰに対応した所定区間分だけ蓄積してから出力する。そして、減算器５４０は、乗算器５１０からの出力から、バッファ５５０からの出力を減算し、減算結果を相関値Ｖとして出力する。
　ここで、実施形態において、相関器２６１は、相関値を算出するための時間シフトの量および所定区間の変更を受け付け可能に構成されている。より具体的に、バッファ５２０およびバッファ５５０は、それぞれ、制御部２６２から入力される制御信号に応じて、時間シフトの量およびＣＰの変更を受け付け可能に構成されている。
　より詳細に、バッファ５２０は、無線フレームの出力を開始するタイミングを制御する制御信号である信号Ｓ１を受け付け可能に構成されている。また、バッファ５５０は、乗算結果の出力を開始するタイミングを制御する制御信号である信号Ｓ２を受け付け可能に構成されている。なお、信号Ｓ１は、「第１制御信号」の一例であり、信号Ｓ２は、「第２制御信号」の一例である。
　上記のような構成により、実施形態にかかる相関器２６１は、次の図６に示されるように、ＯＦＤＭシンボルの長さの変更が発生した場合でも、時間シフトの量およびＣＰを適切に設定し、適切な相関値Ｖを算出することができる。
　図６は、実施形態にかかる相関器２６１の機能を説明するための例示的かつ模式的な図である。
　図６の（ａ）に示される例は、ＯＦＤＭシンボルの長さがＴ１ａで、ＣＰの長さがＴ１ｂに設定された無線フレーム６１１が相関器２６１に入力される場合に対応する。この場合、制御部２６２は、データの出力を開始するタイミングをＴ１ａで示される時間分の蓄積に対応したタイミングに制御する制御信号である信号Ｓ１を相関器２６１のバッファ５２０に入力するとともに、データの出力を開始するタイミングをＴ１ｂで示される区間分の蓄積に対応したタイミングに制御する制御信号である信号Ｓ２を相関器２６１のバッファ５５０に入力する。
　したがって、図６の（ａ）に示される例において、相関器２６１は、無線フレーム６１１と、当該無線フレーム６１１に対してＴ１ａに対応した時間だけ適切に時間シフトした無線フレーム６１２と、のＴ１ｂに対応した区間における相関値Ｖを適切に算出することができる。
　一方、図６の（ｂ）に示される例は、ＯＦＤＭシンボルの長さがＴ１ａよりも短いＴ２ａで、ＣＰの長さがＴ１ａよりも短いＴ１ｂに設定された無線フレーム６２１が相関器２６１に入力される場合に対応する。この場合、制御部２６２は、データをＴ２ａに対応した時間分蓄積してから出力するように信号Ｓ１を相関器２６１のバッファ５２０に入力するとともに、データをＴ２ｂに対応した区間分蓄積してから出力するように信号Ｓ２を相関器２６１のバッファ５５０に入力する。
　したがって、図６の（ｂ）に示される例において、相関器２６１は、無線フレーム６２１と、当該無線フレーム６２１に対してＴ２ａに対応した時間だけ適切に時間シフトした無線フレーム６２２と、のＴ２ｂに対応した区間における相関値Ｖを適切に算出することができる。
　実施形態にかかる相関器２６１は、信号Ｓ１による時間シフトの量の変更と信号Ｓ２によるＣＰの変更とを受け付けることで、図６の（ａ）および（ｂ）のいずれに示される例においても、適切な相関値Ｖを算出することができる。
　従来のレピータ装置において一般的に用いられていた相関器は、ＯＦＤＭシンボルの長さが変更される状況を想定していなかったので、一旦設定が完了した時間シフトの量およびＣＰを事後的に変更することが困難であった。これに対して、実施形態にかかる技術によれば、時間シフトの量およびＣＰを状況に応じて変更することができるので、柔軟性の高い無線通信システム１００を提供することができる。
　なお、実施形態において、制御部２６２は、信号Ｓ１および信号Ｓ２による相関器２６１の設定変更を、たとえばマスターユニット２のオペレータの操作入力に応じて実行しうる。
　次に、図７および図８を参照して、実施形態にかかるマスターユニット２が実行する処理について説明する。実施形態において、マスターユニット２の制御部２６２は、図７に示されるような第１の処理と、図８に示されるような第２の処理と、を実行することが可能なように構成されている。
　図７は、実施形態にかかるマスターユニット２の制御部２６２が実行しうる第１の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
　図７に示されるように、第１の処理では、まず、ステップＳ７０１において、制御部２６２は、相関器２６１から相関値を取得する。このとき、相関器２６１には、バッファ５２０からのデータの出力を開始するタイミングを制御する信号Ｓ１と、バッファ５５０からのデータの出力を開始するタイミングを制御する信号Ｓ２とが、制御部２６２から適切に入力される。
　そして、ステップＳ７０２において、制御部２６２は、ステップＳ７０１で取得された相関値に基づいて、アップリンク／ダウンリンクの切替タイミング、すなわちアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出したか否かを判定する。
　ステップＳ７０２において、切替タイミングが検出されていないと判定された場合、ステップＳ７０１に処理が戻る。一方、ステップＳステップＳ７０２において、切替タイミングが検出されたと判定された場合、ステップＳ７０３に処理が進む。
　そして、ステップＳ７０３において、制御部２６２は、ステップＳ７０２で検出された切替タイミングと、記憶部２６３に記憶されたフレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する。
　そして、ステップＳ７０４において、制御部２６２は、ステップＳ７０３で推定された切替タイミングに基づいて、切替制御信号を用いて切替部２１を切り替える制御、および光電変換部２６４を介してアップリンクとダウンリンクとの間を切り替える制御などのような各種の制御を実行する。そして、ステップＳ７０１に処理が戻る。
　このようにして、実施形態にかかる第１の処理によれば、相関値に基づいてアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された切替タイミングとフレーム構成情報とに基づいて次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することができる。
　図８は、実施形態にかかるマスターユニット２の制御部２６２が実行しうる第２の処理を示した例示的かつ模式的なフローチャートである。
　図８に示されるように、第２の処理では、まず、ステップＳ８０１において、制御部２６２は、相関器２６１から相関値を取得する。このステップＳ８０１の処理は、上述したステップＳ７０１の処理と同様である。
　そして、ステップＳ８０２において、制御部２６２は、ステップＳ８０１で取得された相関値に基づいて、アップリンクからダウンリンクへの切替タイミングを検出したか否かを判定する。
　ステップＳ８０２において、切替タイミングが検出されていないと判定された場合、ステップＳ８０１に処理が戻る。一方、ステップＳ８０２において、切替タイミングが検出されたと判定された場合、ステップＳ８０３に処理が進む。
　そして、ステップＳ８０３において、制御部２６２は、ステップＳ８０２で検出された切替タイミングと、記憶部２６３に記憶されたフレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する。
　そして、ステップＳ８０４において、制御部２６２は、検波器２３によるダウンリンク信号の検波結果に基づいて、ステップＳ８０３で推定された切替タイミングを補正する。
　そして、ステップＳ８０５において、制御部２６２は、ステップＳ８０４で補正された切替タイミングに基づいて、切替制御信号を用いて切替部２１を切り替える制御、および光電変換部２６４を介してアップリンクとダウンリンクとの間を切り替える制御などのような各種の制御を実行する。そして、ステップＳ８０１に処理が戻る。
　このようにして、実施形態にかかる第２の処理によっても、上述した第１の処理と同様に、相関値に基づいてアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された切替タイミングとフレーム構成情報とに基づいて次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することができる。
　加えて第２の処理では、検波器２３による検波結果を利用して切替タイミングの推定結果が補正されるので、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングの推定の精度がさらに向上する。
　なお、上述した第２の処理では、切替タイミングが推定された後にその推定結果が検波器２３による検波結果に基づいて補正されている。しかしながら、実施形態では、検波器２３による検波結果を用いて大まかな切替タイミングが推定された後で、その推定結果が相関値に基づいて補正されてもよい。
　以上説明したように、実施形態にかかるマスターユニット２は、ＴＤＤ方式を採用する基地局１と携帯通信端末装置６との間の通信の中継を行う通信中継装置である。マスターユニット２は、記憶部２６３と、相関器２６１と、制御部２６２と、を備えている。
　記憶部２６３は、ＴＤＤ方式において予め定められた、無線フレームにおけるダウンリンク、アップリンク、およびガード区間の割り当ての情報を示すフレーム構成情報を記憶する。また、相関器２６１は、ＯＦＤＭシンボルとＣＰとの組を単位とし、当該組を複数有する無線フレームを基地局１から受信した場合に、元の無線フレームと、当該元の無線フレームが時間シフトした無線フレームと、の間の所定区間における相似性を示す値を算出する。また、制御部２６２は、相関器２６１により算出された相似性を示す値に基づいて、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された切替タイミングと、記憶部２６３に記憶されたフレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する。
　ここで、実施形態において、相関器２６１は、相似性を示す値を算出するための時間シフトの量および所定区間の変更を受け付け可能に構成されている。これにより、次世代の無線通信規格においてＯＦＤＭシンボルの長さが変更される場合においても適切な相関値を算出し、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを高精度に推定することができる。
　なお、実施形態にかかるマスターユニット２により実行されうるプログラムは、メモリまたはストレージなどのような記憶装置に予め組み込まれた状態で提供されてもよいし、フレキシブルディスク（ＦＤ）のような各種の磁気ディスク、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）のような各種の光ディスクなどといった、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にインストール可能な形式または実行可能な形式で記録されたコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。
　上記のプログラムは、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布されてもよい。すなわち、上記のプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納された状態で、当該コンピュータからネットワーク経由でダウンロードする、といった形で提供されてもよい。
＜変形例＞
　上述した実施形態では、相似性を示す値として、相関値（自己相関値）が用いられる構成が例示されている。しかしながら、本開示の技術は、相関値ではなく、畳み込み積分などに基づいて算出された所定の値が、相似性を示す値として用いられてもよい。
　また、上述した実施形態では、ＯＦＤＭシンボルの長さの変更に対応するための相関器２６１の構成について主に説明されている。しかしながら、ＯＦＤＭシンボルの長さが変更されうるということは、ＬＴＥによる無線通信と５Ｇ　ＮＲによる無線通信とが混在した場合、ＯＦＤＭシンボルの長さの異なる無線フレームが混在する状況が発生しうるということを意味する。この場合、混在した無線フレームから適切な相関値を算出する必要がある。そこで、本開示は、以下の図９および図１０に示されるような第１の変形例を提案する。
　図９は、第１の変形例にかかる相関器２６１ａの構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
　なお、第１の変形例にかかる相関器２６１ａを含んだシステムの全体構成は、上述した実施形態と同様である。つまり、第１の変形例にかかる相関器２６１ａを含んだシステムの全体構成は、図２に示される例において相関器２６１を相関器２６１ａに置き換えただけの構成である。
　図９に示されるように、第１の変形例にかかる相関器２６１ａは、乗算器９１０と、バッファ９２０と、共役演算器９３０と、減算器９４０と、バッファ９５０と、乗算器９６０と、共役演算器９７０と、減算器９８０と、バッファ９９０と、を備えている。バッファ９２０は、「第３バッファ」の一例であり、バッファ９５０は、「第４バッファ」の一例であり、バッファ９９０は、「第５バッファ」の一例である。
　上述した実施形態と同様に、相関器２６１ａへの入力は、ＡＤ変換器２４から出力されるデジタル信号である。このデジタル信号は、上述した元の無線フレームに対応する。第１の変形例において、無線フレームは、ＯＦＤＭシンボルの長さの異なる２つの無線フレームが混在した無線フレームであるものとする。元の無線フレームは、３つに分岐した経路を介して、乗算器９１０と、バッファ９２０と、乗算器９６０と、に入力される。
　バッファ９２０は、元の無線フレームを、混在した２つの無線フレームのうちの一方の時間シフトの量を示す第１時間分蓄積してから出力することが可能なように構成されている。そして、共役演算器９３０は、第１時間分の蓄積に対応したタイミングでのバッファ９２０からの出力に対して共役演算を実行する。そして、乗算器９１０は、共役演算器９３０からの出力と、そもそもの相関器２６１ａへの入力（つまりＡＤ変換器２４からの出力）と、を乗算する。
　乗算器９１０による乗算結果は、２つに分岐した経路を介して、減算器９４０と、バッファ９５０と、に入力される。バッファ９５０は、乗算結果を、混在した２つの無線フレームのうちの一方のＣＰに対応した第１区間分だけ蓄積してから出力する。そして、減算器９４０は、乗算器９１０からの出力から、バッファ９５０からの出力を減算し、減算結果を、混在した２つの無線フレームのうちの一方に基づく相関値Ｖ１として出力する。
　ここで、第１の変形例において、バッファ９２０は、元の無線フレームを、混在した２つの無線フレームのうちの他方の時間シフトの量を示す第２時間分蓄積してから出力することも可能なように構成されている。そして、共役演算器９７０は、第２時間分の蓄積に対応したタイミングでのバッファ９２０からの出力に対して共役演算を実行する。そして、乗算器９６０は、共役演算器９７０からの出力と、そもそもの相関器２６１ａへの入力（つまりＡＤ変換器２４からの出力）と、を乗算する。
　乗算器９６０による乗算結果は、２つに分岐した経路を介して、減算器９８０と、バッファ９９０と、に入力される。バッファ９９０は、乗算結果を、混在した２つの無線フレームのうちの他方のＣＰに対応した第２区間分だけ蓄積してから出力する。そして、減算器９８０は、乗算器９６０からの出力から、バッファ９９０からの出力を減算し、減算結果を、混在した２つの無線フレームのうちの他方に基づく相関値Ｖ２として出力する。
　第１の変形例において、相関器２６１ａは、相関値Ｖ１およびＶ２を算出するための時間シフトの量およびＣＰの変更を受け付け可能に構成されている。より具体的に、バッファ９２０、９５０、および９９０は、それぞれ、制御部２６２から入力される制御信号に応じて、時間シフトの量およびＣＰの変更を受け付け可能に構成されている。
　より詳細に、バッファ９２０は、無線フレームの出力を開始するタイミングを上記の第１時間分の蓄積に対応したタイミングに制御する制御信号である信号Ｓ１１と、無線フレームの出力を開始するタイミングを上記の第２時間分の蓄積に対応したタイミングに制御する制御信号である信号Ｓ１２と、を受け付け可能に構成されている。なお、信号Ｓ１１は、「第３制御信号」の一例であり、信号Ｓ１２は、「第４制御信号」の一例である。
　また、バッファ９５０は、乗算結果の出力を開始するタイミングを上記の第１区間分の蓄積に対応したタイミングに制御する制御信号である信号Ｓ２１を受け付け可能に構成されている。また、バッファ９９０は、乗算結果の出力を開始するタイミングを上記の第２区間分の蓄積に対応したタイミングに制御する制御信号である信号Ｓ２２を受け付け可能に構成されている。なお、信号Ｓ２１は、「第５制御信号」の一例であり、信号Ｓ２２は、「第６制御信号」の一例である。
　上記のような構成により、第１の変形例にかかる相関器２６１ａは、次の図１０に示されるように、ＯＦＤＭシンボルの長さの異なる２つの無線フレームが混在した無線フレームが受信された場合でも、混在した２つの無線フレームにそれぞれ対応した適切な相関値Ｖ１およびＶ２を算出することができる。
　図１０は、第１の変形例にかかる相関器２６１ａの機能を説明するための例示的かつ模式的な図である。
　図１０に示される例は、ＯＦＤＭシンボルの長さがＴ１０ａで、ＣＰの長さがＴ１０ｂに設定された無線フレーム１０１１と、ＯＦＤＭシンボルの長さがＴ２０ａで、ＣＰの長さがＴ２０ｂに設定された無線フレーム１０１２と、が混在した無線フレーム１０１０が相関器２６１ａに入力される場合に対応する。
　図１０に示される例において、バッファ９２０には、データの出力を開始するタイミングをＴ１０ａで示される時間（つまり上記の第１時間）分の蓄積に対応したタイミングに制御する信号Ｓ１１が入力される。また、バッファ９５０には、データの出力を開始するタイミングをＴ１０ｂで示される区間（つまり上記の第１区間）分の蓄積に対応したタイミングに制御する信号Ｓ２１が入力される。その結果、相関器２６１ａは、混在した２つの無線フレームのうちの一方である無線フレーム１０１１と、当該無線フレーム１０１１に対してＴ１０ａで示される時間だけ適切に時間シフトした無線フレーム１０２１と、のＴ１０ｂで示される区間における相関値Ｖ１を適切に算出することができる。
　また、図１０に示される例において、バッファ９２０には、データの出力を開始するタイミングをＴ２０ａで示される時間（つまり上記の第２時間）分の蓄積に対応したタイミングに制御する信号Ｓ１２も入力される。また、バッファ９９０には、データの出力を開始するタイミングをＴ２０ｂで示される区間（つまり上記の第２区間）分の蓄積に対応したタイミングに制御する信号Ｓ２２が入力される。その結果、相関器２６１ａは、混在した２つの無線フレームのうちの他方である無線フレーム１０１２と、当該無線フレーム１０１２に対してＴ２０ａで示される時間だけ適切に時間シフトした無線フレーム１０２２と、のＴ２０ｂで示される区間における相関値Ｖ２を適切に算出することができる。
　上述した構成により算出される相関値Ｖ１およびＶ２は、ピークが１よりも小さいものの、当該ピークを迎えるタイミングは適切である。したがって、相関値Ｖ１およびＶ２によれば、アップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを適切に検出することができる。
　なお、上記の説明では、２つの無線フレームが混在した状況が例示されているが、実施形態では、バッファを適宜追加し、適切な制御信号を設定すれば、３つ以上の無線フレームが混在した状況にも対応することが可能である。
　ところで、本開示の技術は、次の図１１に示される第２の変形例のような、複数の無線通信システムがネットワークに接続された構成にも適用可能である。図１１は、第２の変形例にかかる無線通信システムの構成を示した例示的かつ模式的なブロック図である。
　図１１に示されるように、第２の変形例では、複数（図１１に示される例ではＮ個）の無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎが、たとえばインターネットなどのようなネットワーク１１００に接続されている。
　無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎは、それぞれ、上述した実施形態にかかる無線通信システム１０００と同様の構成を有する。すなわち、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎは、それぞれ、マスターユニット２と、アンテナ３１を有するリモートユニット３と、を備えている。また、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎは、それぞれ、対応する基地局１－１～１－Ｎに同軸ケーブル４を介して接続されており、マスターユニット２とリモートユニット３とは、光ファイバ５を介して接続されている。
　なお、図１１には、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎがリモートユニット３をそれぞれ１つずつ有している構成が例示されているが、これは図示の簡単化のために過ぎない。したがって、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎは、それぞれ、実施形態にかかる無線通信システム１０００（図１参照）と同様に、複数のリモートユニット３（及びアンテナ３１）を有しうる。
　ここで、第２の変形例では、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎが接続されたネットワーク１１００に、監視制御サーバ１１０１と、クライアント端末１１０２と、がさらに接続されている。
　監視制御サーバ１１０１は、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎからネットワーク１１００経由で各種の情報を取得し、取得した情報をネットワーク１１００経由でクライアント端末１１０２に提供する。クライアント端末１１０２は、たとえばディスプレイなどの情報出力装置を備えたコンピュータとして構成される。これにより、クライアント端末１１０２のオペレータは、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎの稼働状態の監視や設定の変更などをネットワーク１１００経由で行うことができる。たとえば、クライアント端末１１０２のオペレータは、無線通信システム１０００－１～１０００－Ｎのそれぞれにおいて上述した相関値を適切に算出するために必要となる時間シフトの量およびＣＰの設定の変更を、ネットワーク１１００経由で行うことができる。したがって、第２の変形例によれば、利便性を向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、上述した実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１、１－１～１－Ｎ　基地局（無線基地局）
　２　マスターユニット（通信中継装置）
　６　携帯通信端末装置
　２６１、２６１ａ　相関器（算出部）
　２６２　制御部
　２６３　記憶部
　５２０　バッファ（第１バッファ）
　５５０　バッファ（第２バッファ）
　９２０　バッファ（第３バッファ）
　９５０　バッファ（第４バッファ）
　９９０　バッファ（第５バッファ）

Claims (6)

  1. 　ＴＤＤ（Time　Division　Duplex）方式を採用する無線基地局と携帯通信端末装置との間の通信の中継を行う通信中継装置であって、
    　ＴＤＤ方式において予め定められた、無線フレームにおけるダウンリンク、アップリンク、およびガード区間の割り当ての情報を示すフレーム構成情報を記憶する記憶部と、
    　ＯＦＤＭ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing）シンボルとＣＰ（Cyclic　Prefix）との組を単位とし、複数の前記組を有する無線フレームを前記無線基地局から受信した場合に、元の前記無線フレームと、当該元の前記無線フレームが時間シフトした前記無線フレームと、の間の所定区間における相似性を示す値を算出する算出部であって、前記相似性を示す値を算出するための前記時間シフトの量および前記所定区間の変更を受け付け可能に構成された算出部と、
    　前記算出部により算出された前記相似性を示す値に基づいて、前記アップリンクと前記ダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された前記切替タイミングと、前記記憶部に記憶された前記フレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する制御部と、
    　を備える、通信中継装置。
  2. 　前記算出部は、前記制御部から入力される制御信号に応じて、前記相似性を示す値を算出するための前記時間シフトの量および前記所定区間の変更を受け付ける、
    　請求項１に記載の通信中継装置。
  3. 　前記算出部は、
    　前記無線フレームを、前記時間シフトの量を示す時間分蓄積してから出力する第１バッファと、
    　元の前記無線フレームと当該元の無線フレームが前記時間シフトした前記無線フレームとの乗算結果を、前記所定区間分蓄積してから出力する第２バッファと、
    　を備え、
    　前記第１バッファは、前記無線フレームの出力を開始するタイミングを前記時間シフトの量を示す時間分の蓄積に対応したタイミングに制御する前記制御信号である第１制御信号を受け付け可能に構成されており、
    　前記第２バッファは、前記乗算結果の出力を開始するタイミングを前記所定区間分の蓄積に対応したタイミングに制御する前記制御信号である第２制御信号を受け付け可能に構成されている、
    　請求項２に記載の通信中継装置。
  4. 　前記算出部は、
    　前記無線フレームを、前記時間シフトの量を示す第１時間分蓄積してから出力することが可能に構成されているとともに、前記無線フレームを、前記時間シフトの量を示す前記第１時間とは異なる第２時間分蓄積してから出力することが可能に構成された第３バッファと、
    　元の前記無線フレームと当該元の無線フレームが前記時間シフトした前記無線フレームとの乗算結果を、前記所定区間としての第１区間分蓄積してから出力する第４バッファと、
    　元の前記無線フレームと当該元の無線フレームが前記時間シフトした前記無線フレームとの乗算結果を、前記所定区間としての前記第１区間とは異なる第２区間分蓄積してから出力する第５バッファと、
    　を備え、
    　前記第３バッファは、前記無線フレームの出力を開始するタイミングを前記第１時間分の蓄積に対応したタイミングに制御する前記制御信号である第３制御信号と、前記無線フレームの出力を開始するタイミングを前記第２時間分の蓄積に対応したタイミングに制御する前記制御信号である第４制御信号と、を受け付け可能に構成されており、
    　前記第４バッファは、前記乗算結果の出力を開始するタイミングを前記第１区間分の蓄積に対応したタイミングに制御する前記制御信号である第５制御信号を受け付け可能に構成されており、
    　前記第５バッファは、前記乗算結果の出力を開始するタイミングを前記第２区間分の蓄積に対応したタイミングに制御する前記制御信号である第６制御信号を受け付け可能に構成されている、
    　請求項２に記載の通信中継装置。
  5. 　ＴＤＤ方式を採用する無線基地局と携帯通信端末装置との間の通信の中継を行う通信中継装置で実行される制御方法であって、
    　前記通信中継装置は、ＴＤＤ方式において予め定められた、無線フレームにおけるダウンリンク、アップリンク、およびガード区間の割り当ての情報を示すフレーム構成情報を記憶する記憶部を備えており、
    　ＯＦＤＭシンボルとＣＰとの組を単位とし、複数の前記組を有する無線フレームを前記無線基地局から受信した場合に、元の前記無線フレームと、当該元の前記無線フレームが時間シフトした前記無線フレームと、の間の所定区間における相似性を示す値を算出する算出ステップであって、前記相似性を示す値を算出するための前記時間シフトの量および前記所定区間の変更を受け付け可能に構成された算出ステップと、
    　前記算出ステップにより算出された前記相似性を示す値に基づいて、前記アップリンクと前記ダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された前記切替タイミングと、前記記憶部に記憶された前記フレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する推定ステップと、
    　を備える、制御方法。
  6. 　ＴＤＤ方式を採用する無線基地局と携帯通信端末装置との間の通信の中継を行う通信中継装置で実行されるプログラムであって、
    　前記通信中継装置は、ＴＤＤ方式において予め定められた、無線フレームにおけるダウンリンク、アップリンク、およびガード区間の割り当ての情報を示すフレーム構成情報を記憶する記憶部を備えており、
    　コンピュータとしての前記通信中継装置に、
    　ＯＦＤＭシンボルとＣＰとの組を単位とし、複数の前記組を有する無線フレームを前記無線基地局から受信した場合に、元の前記無線フレームと、当該元の前記無線フレームが時間シフトした前記無線フレームと、の間の所定区間における相似性を示す値を算出する算出ステップであって、前記相似性を示す値を算出するための前記時間シフトの量および前記所定区間の変更を受け付け可能に構成された算出ステップと、
    　前記算出ステップにより算出された前記相似性を示す値に基づいて、前記アップリンクと前記ダウンリンクとの間の切替タイミングを検出し、検出された前記切替タイミングと、前記記憶部に記憶された前記フレーム構成情報と、に基づいて、次回以降のアップリンクとダウンリンクとの間の切替タイミングを推定する推定ステップと、
    　を実行させるためのプログラム。
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