JP2015159440A - 基地局およびその設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号処理部の処理遅延量を精度よく算出し、複数の信号処理部を有効に使用する基地局を提供する。【解決手段】信号を処理する複数の信号処理部を備えた基地局であって、前記信号のトランスポートブロック長とリソースブロック数に基づき、前記信号に対する信号処理部の信号処理遅延量を算出する計算部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は基地局およびその設定方法に関するものである。

ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの無線通信システムにおける無線基地局装置では、多くの端末に大容量のサービスを提供するため、信号処理の高度化と大容量化が要求されている。このような信号処理にＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を使用されることが多く、複数のＤＳＰを並列に並べて処理を分散することも行われている。

このような技術に関して、例えば特許文献１には「アンテナ１から集中信号処理装置５や……までの塊が基地局１０」であり、「集中信号処理装置５は、複数のセル個別信号処理部３０９−１、２、３」を備え、「トランスポートブロックと呼ばれるビット系列の塊を入力」する技術が開示されている（段落００２８、００３９、００４２、図６）。

国際公開第２０１２／０２６３１８号

特許文献１に開示の技術を使用すると、複数の「セル個別信号処理部」を並列に処理することは可能であるが、セル単位に「セル個別信号処理部」を割り当てると、セル毎に異なる通信容量の処理をうまく分散できない。また、トランスポートブロックに基づき信号処理を分散するとしても、各端末に送信されるデータ量は大小さまざまであり、送信するトランスポートブロック長は一定ではなく、端末までの通信路の状態によって符号化方式や変調方式を可変とする送信方法が取られるので、信号処理部での処理遅延量が大きく異なることになる。このため、例えばトランスポートブロック長に基づき処理遅延量を算出したとしても精度が低く、その精度の低い処理遅延量に基づき分散しても複数の信号処理部を有効に使用できない。

そこで、本発明の目的は信号処理部の処理遅延量を精度よく算出し、精度よく算出した処理遅延量に基づき複数の信号処理部を有効に使用することにある。

本発明にかかる基地局は、信号を処理する信号処理部を備えた基地局であって、前記信号のトランスポートブロック長とリソースブロック数に基づき、前記信号に対する信号処理部の信号処理遅延量を算出する計算部を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる基地局は、前記信号を処理する信号処理部を複数備えた基地局であって、前記複数の信号処理部それぞれの前記算出した信号処理遅延量を管理する管理部を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる基地局は、前記管理部が管理する信号処理遅延量に基づき、前記複数の信号処理部それぞれの前記管理する信号処理遅延量が均等になるように前記信号を処理する信号処理部を選択する決定部を備えたことを特徴とする。

また、本発明は係数を基地局へ設定する方法としても把握される。

本発明によれば信号処理部の処理遅延量を精度よく算出でき、精度よく算出した処理遅延量に基づき複数の信号処理部を有効に使用できる。

無線基地局装置の構成の例を示す図である。 信号処理部の構成の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、基地局に備えられる好ましい基地局装置を説明する。図１は無線基地局装置１１の構成の例を示す図である。ここで、特に無線通信システムがＬＴＥの場合の動作を無線基地局装置１１について説明するが、ＬＴＥに限定されるものではなく、例えばＷｉＭＡＸ（登録商標）などの無線通信システムでもよい。スケジューリング部１２はレイヤ２（Ｌ２）以上の処理を行うプロセッサであり、主にＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）あるいはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を使用する。信号処理部１７はレイヤ１（Ｌ１）の処理を行うブロックでありＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの論理回路とＤＳＰの組み合わせ、あるいは単一のＤＳＰによって構成する。なお、レイヤ１は通信の規格によっては物理層などとも呼ばれる。

無線で通信されるデータに対するスケジューリング部１２と信号処理部１７の動作を説明する。下り送信データは有線網側より無線基地局装置１１に入力され、レイヤ２機能によってトランスポートブロック（ＴＢ）という単位に分割される。トランスポートブロックは無線経由で端末に対して送信されるデータの集まりである。また、レイヤ２機能によって生成されるトランスポートブロックもあり、主に制御用として端末に対して送信される。ここで、トランスポートブロックはＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）という送信時間単位毎にレイヤ２機能によってスケジューリングされる。また、ＬＴＥでは無線周波数帯域はリソースブロック（ＲＢ）という単位に分割され、一つのリソースブロックは同一の端末に送信するデータで占有される。

スケジューリングはレイヤ２機能がトランスポートブロックを送信するＴＴＩを決定し、送信先の端末に合わせて符号化方式と変調方式を決定し、送信に用いるリソースブロックを決定する処理である。１つのトランスポートブロックの送信には、単一あるいは複数のリソースブロックが用いられ、リソースブロック数はトランスポートブロック数や符号化方式、変調方式によって決まる。スケジューリング部１２によるスケジューリングが終わったトランスポートブロックは信号処理部１７に渡され、符号化及び変調が行われた後、対応するリソースブロックにマッピングされ、プリコーディング処理が行われる。ＴＴＩ期間に送信される全てのトランスポートブロックの処理が終わった後、逆高速フーリエ変換処理（ＩＦＦＴ）が行われ、時間信号に変換された後に無線変復調部（ＲＦ）１９に送られ、無線周波数帯の信号に変換された後にアンテナから送信される。

上り受信データに対する受信側の処理では、まずスケジューリング部１２によって各端末が送信するリソースブロックが決定され、その情報は制御信号として端末に送信される。端末はその制御信号に従ってデータの送信を行う。端末からの信号は無線基地局のアンテナによって受信され、アンテナから受信した無線周波数帯の信号は、ベースバンド帯の時間信号に変換され、信号処理部１７に入力される。信号処理部１７では、まず高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ）が実施され、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）復調処理、伝搬路推定処理が行われ、イコライザによって伝搬路の影響が取り除かれる。イコライザ処理が終わった信号はリソースブロック毎に分けられる。

スケジューリング部１２が各端末に割り当てた情報は信号処理部１７にも伝達される。信号処理部１７ではスケジューリング情報に従って各端末からの信号を割り当てられたリソースブロックから取り出し、復調処理、復号処理を行い、トランスポートブロックとしてスケジューリング部１２に渡す。スケジューリング部１２では受け取ったトランスポートブロック内の受信データを有線網側に送信する。

上で説明したように、下り送信データは、有線網側からパケットで無線基地局装置１１に入力され、スケジューリング部１２に渡される。スケジューリング部１２では送信するサブフレームと変調方式・符号化方式・用いるリソースブロックが決められる。レイヤ１機能では送信する1サブフレーム前に信号処理が開始されるために、さらに1サブフレーム前にスケジューリング部からレイヤ１機能に送信するパケットがトランスポートブロックの形で渡される。ただし、レイヤ１機能での処理時間及びスケジューリング部１２からレイヤ１機能に渡されるタイミングがここでの説明と異なる場合でも同様である。

図１に示すようにレイヤ１機能は独立した複数の信号処理部１７−１から１７−３で構成される。図１では信号処理部１７が３個であるが、信号処理部１７の個数は一例であり、３個に限るものではない。なお、信号処理部１７はいわゆるベースバンド（ＢＢ）部の一部でもある。スケジューリング部１２からレイヤ１機能に渡されるトランスポートブロックは３個の信号処理部１７の中の１つで信号処理が行われる。信号処理部１７への割り当ては信号処理割当決定部１３で行われるため、トランスポートブロックはスケジューリング部１２から信号処理割当決定部１３に渡される。このとき、変調方式、符号化方式、使用するリソースブロックなどの付属情報も同時に渡される。

信号処理割当決定部１３では、スケジューリング部１２から受け取ったトランスポートブロックをどの信号処理部１７で処理するかを決定し、決定された信号処理部１７にトランスポートブロックを送る。信号処理部１７の選択方法については後で説明する。ここでは説明を簡単にするため、まずは信号処理部１７−１が選択されたとして説明を行う。

図２は信号処理部１７の構成の例を示す図である。図２に示すように信号処理部１７は複数の処理ブロックから構成される。複数の信号処理部１７−１から１７−３の構成はいずれも同一である。下り送信データは選択された信号処理部１７−１に渡され、信号処理部１７−１では以下の処理が行われる。トランスポートブロックは誤り訂正誤り検出符号化２１において、まず誤り検出符号で符号化され、次に誤り訂正符号で符号化される。誤り訂正符号化後のトランスポートブロックデータは、インターリーブスクランブル２２で順番を入れ替え、レートマッチングによって使用するリソースブロック数に応じて長さを調整される。レートマッチング後はＱＡＭＱＰＳＫ変調２３においてＱＡＭ（直交振幅変調）、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調）などの変調方式で変調され、マッピング２４においてＩ／Ｑ直交平面上にマッピングされ、使用するリソースブロック内に格納され、プリコーディング２５においてリソースブロック毎にプリコーディング処理を行われる。

全てのトランスポートブロックのプリコーディングまでの処理が終了した後、全リソースブロックに対してＩＦＦＴ２６において逆高速フーリエ変換処理が行われ、時間領域信号に変換される。このときサイクリックプレフィックス部も付加される。時間領域信号は信号合成／分配部１８に送られる。信号合成／分配部１８では、必要な信号処理部１７から時間領域信号が出力されると、各信号処理部から出力された時間領域信号の同一時刻のものを足し合わせて一つの時間領域信号に合成する。合成された時間領域信号は、無線変復調部１９に送られ、無線周波数帯の信号に変換されたのち、アンテナから送信される。

上り受信データに対する受信処理では、スケジューリング部１２が端末の送信スケジュールを決定し、端末にスケジューリング情報が送信され、端末はスケジューリング情報に従ってデータの送信を行う。スケジューリング部１２はまたスケジューリング情報を信号処理部１７にも送り、信号処理部１７ではスケジューリング情報に従って受信処理を行う。受信処理も複数の信号処理部１７が分担して行うため、どの信号処理部１７に割り当てるかを決定する必要がある。スケジューリング部１２は受信するタイミングが来る前に受信のスケジューリングをトランスポートブロック単位で信号処理割当決定部１３に出力する。信号処理割当決定部１３では、各トランスポートブロックをどの信号処理部１７に割り当てるかを決定し、決定された信号処理部１７に受信指示を出す。信号処理部１７の割り当て方法は後で説明する。

受信信号は無線周波数帯でアンテナから受信し、無線変復調部１９へ送られる。無線変復調部１９では、無線周波数帯の受信信号を復調し、ベースバンド信号に変換した後、信号合成／分配部１８に送る。信号合成／分配部１８では受信信号を各信号処理部１７へ送る。このとき受信信号は同じ信号が各信号処理部１７へ送られる。信号処理部１７ではまず受信信号からサイクリックプリフィックス部が取り除かれＦＦＴ３６において高速フーリエ変換処理が行われ、時間領域信号から周波数領域の信号に変換される。受信信号は伝搬路の影響を受けているため、伝搬路推定と伝搬路の等価処理が伝搬路推定イコライザ３５によって行われる。伝搬路等価が行われた信号は、ＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）デマッピング３４によって各端末からの信号に分離される。このときどの端末の信号がどのリソースブロックに割り当てられているかは、スケジューリング情報から得る。

デマッピングされた信号は、軟判定３３において軟判定復号され、デインターリーブデスクランブル３２においてデスクランブルされた後、デインターリーブされ、レートデマッチングにより送信側で取り除かれた箇所に０を挿入され、トランスポートブロック長に応じた長さとなる。レートマッチング後の受信データは誤り訂正誤り検出復号３１において、誤り訂正符号による復号、誤り検出符号の復号による誤り検出が行われ、信号処理割当決定部１３を経てスケジューリング部１２に渡される。スケジューリング部１２からは有線網側に出力される。

信号処理割当決定部１３の動作を説明する。信号処理部１７が例えば布線論理で構成されていて同時に処理できるトランスポートブロック数が決まっている場合は、トランスポートブロック数のみを管理すれば信号処理部１７に対するトランスポートブロックの割り当てを行うことができる。信号処理部１７がＤＳＰで構成されている場合、トランスポートブロック数によって上限が決まるわけではなく、信号処理部１７内の処理遅延量の合計で決まる。すなわち、処理遅延量が大きいトランスポートブロックが割り当てられると、処理できるトランスポートブロック数は減少し、処理遅延量の小さいトランスポートブロックが割り当てられると、処理できるトランスポートブロック数は多くなる。このため、信号処理部１７の割り当てを行うためには、処理遅延量を計算し、ＤＳＰの処理能力を超えないように割り当てを行う必要がある。

図２に示した構成においては、誤り訂正誤り検出符号化２１とインターリーブスクランブル２２と誤り訂正誤り検出復号３１とデインターリーブデスクランブル３２が（トランスポートブロック）ＴＢ長依存処理４１である。また、ＱＡＭＱＰＳＫ変調２３からプリコーディング２５と軟判定３３から伝搬路推定イコライザ３５が（リソースブロック）ＲＢ数依存処理である。そして、ＩＦＦＴ２６とＦＦＴ３６が固定処理量４３である。

信号処理割当決定部１３は、受け取ったトランスポートブロックの情報、すなわちトランスポートブロックの長さ、使用するリソースブロック数、符号化方式、変調方式を信号処理遅延量計算部１４に送る。信号処理遅延計算部１４では、受け取ったトランスポートブロックの処理遅延量を以下のように計算する。

まずトランスポートブロック（ＴＢ）長に係数ａ１を乗じる。次に使用するリソースブロック（ＲＢ）数に係数ａ２を乗じる。２つの乗算結果を加算して処理遅延量とする。使用する２つの係数は係数保持部１６から取得する。計算されたトランスポートブロックの処理遅延量は信号処理遅延量管理部１４へ送られる。

係数は係数保持部１６で保持しているが、あらかじめ無線基地局装置１１に固定値を埋め込む構成にかぎらず、無線基地局装置１１を起動してから無線基地局装置１１の外部から入力するなどしてもよい。たとえば、図示を省略した有線網に接続される基地局管理装置などから転送するなどしてもよいし、図示を省略した表示装置へ処理遅延量を計算するためのトランスポートブロックに関する係数とリソースブロックに関する係数であることをそれぞれ表示して入力を促し、キーボードなどの入力装置から手動で入力するなどしてもよい。ここで、処理遅延量を計算するためのトランスポートブロックに関する係数とリソースブロックに関する係数であることの表示は、それぞれを意味する略語などであってもよい。信号処理遅延量管理部１５では各信号処理部１７に割り当てたトランスポートブロックの処理遅延量を管理しており、信号処理割当決定部１３はその情報を基に新しいトランスポートブロックを信号処理部１７に割り当てる。割り当てる処理は目的によって複数から選択してもよい。ここでは２種類の割り当て処理について説明する。

１つは信号処理を複数の信号処理部１７へ均等に割り当てる処理である。この割り当て処理では、信号処理遅延量が一番少ない信号処理部１７に新たなトランスポートブロックの処理を割り当てる。すなわち、信号処理遅延量管理部１５では各信号処理部１７毎に既に割り当てた信号処理遅延量を保持しており、信号処理割当決定部１３はその中の一番小さな信号処理遅延量を持つ信号処理部１７に対して新たなトランスポートブロックの割り当てを行う。新たにトランスポートブロックの割り当てを行った信号処理部１７に対しては、信号処理遅延量計算部で計算された遅延量が加算される。

他の１つは、可能なかぎり少ない個数の信号処理部１７に信号処理を集中させる割り当て処理である。この割り当て処理では、まず特定の信号処理部、たとえば１７−１に集中してトランスポートブロックの信号処理を割り当てる。信号処理割当決定部１３は割り当てられた信号処理に対する遅延量の総和があらかじめ定められた値を超える場合は次の信号処理部、たとえば１７−２に割り当てる。全ての信号処理の割り当てが終わった段階で割り当てが行われなかった信号処理部１７は処理する内容が無いので、動作を停止して低電力化を行うことができる。この割り当て処理でも信号処理遅延量管理部１５は各信号処理部１７に対して割り当てられた信号処理遅延量を保持し、新規に割り当てられたトランスポートブロックの処理遅延量を加算するという動作は同じである。

以上で説明したように、トランスポートブロックの長さに加えてリソースブロック数も信号処理遅延量の算出に利用するので、信号処理遅延量を精度よく算出することができる。このため、信号処理部への信号処理の割り当てにおいてマージンをとらなくてもよく、信号処理部を有効に利用できる。また、信号処理遅延量を簡単な計算で算出できるため、無線基地局装置の製造コストの低減できる。さらに、複数の信号処理部を有効に使用することにより無線基地局装置の性能を高めたり、複数の信号処理部の一部を停止することにより無線基地局装置の低電力化を行ったりすることが可能となる。

１１ 無線基地局装置
１２ スケジューリング部
１３ 信号処理割当決定部
１４ 信号処理遅延量計算部
１５ 信号処理遅延量管理部
１６ 係数保持部
１７ 信号処理部
１８ 信号合成／分配部
１９ 無線変復調部

Claims (8)

1. 信号を処理する信号処理部を備えた基地局であって、
   前記信号のトランスポートブロック長とリソースブロック数に基づき、前記信号に対する信号処理部の信号処理遅延量を算出する計算部を備えたことを特徴とする基地局。
2. 前記信号処理部は無線通信のレイヤ１あるいは物理層の信号を処理することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記計算部は、前記信号のトランスポートブロック長とリソースブロック数、およびトランスポートブロックに関する第１の係数とリソースブロックに関する第２の係数に基づき、前記信号に対する信号処理部の信号処理遅延量を算出することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
4. 前記計算部は、前記トランスポートブロック長と前記第１の係数を乗算し、前記リソースブロック数と前記第２の係数を乗算し、前記２つの乗算結果を加算して前記信号処理遅延量を算出することを特徴とする請求項３に記載の基地局。
5. 前記信号を処理する信号処理部を複数備えた基地局であって、
   前記複数の信号処理部それぞれの前記算出した信号処理遅延量を管理する管理部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
6. 前記管理部が管理する信号処理遅延量に基づき、前記複数の信号処理部の信号処理遅延量が均等になるように前記信号を処理する信号処理部を選択する決定部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の基地局。
7. 前記管理部が管理する信号処理遅延量に基づき、前記複数の信号処理部の中の第１の信号処理部が前記信号処理遅延量の総和が所定の値を超えるまで、前記信号を処理する信号処理部として前記第１の信号処理部を選択し、前記複数の信号処理部の中の第２の信号処理部を選択しない決定部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の基地局。
8. 信号を処理する複数の信号処理部を備えた基地局へ係数を設定する方法であって、
   前記信号を処理するための処理遅延量を計算するためのトランスポートブロックに関する係数とリソースブロックに関する係数であることをそれぞれ表示するステップと、
   前記トランスポートブロックに関する係数と前記リソースブロックに関する係数それぞれを入力するステップと、
   前記入力したトランスポートブロックに関する係数とリソースブロックに関する係数それぞれを基地局へ設定するステップと、
   を有することを特徴とする基地局への設定方法。

Images