JP2021114677A - 通信中継装置、制御方法、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】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通信中継装置、制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】通信中継装置(マスターユニット2)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1から受信した場合に、元の無線フレームと、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し、相似性を示す値を算出するための時間シフトの量及び所定区間の変更を受け付ける相関器と、相関器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、検出し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、を有する。【選択図】図2
Description
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。
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。
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。
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101および102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101および102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101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102は、元の(つまり時間シフトしていない)無線フレーム101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102は、無線フレーム101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101および102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101および102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102が無線フレーム101に対して少ししかずれていない場合は、無線フレーム101および102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102が無線フレーム101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102の部分A1のデータと、無線フレーム101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SG2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、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、S702において、制御部262は、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。
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、S701に処理が戻る。一方、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、S703に処理が進む。
そして、S703において、制御部262は、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、S704において、制御部262は、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、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、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S801の処理は、上述したS701の処理と同様である。
そして、S802において、制御部262は、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。
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、S801に処理が戻る。一方、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、S803に処理が進む。
そして、S803において、制御部262は、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、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、S803で推定された切替タイミングを補正する。
そして、S805において、制御部262は、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、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。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。
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1021と、当該無線フレーム1021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んネットワーク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、特許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)
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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JP2020005925A JP2021114677A (ja) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 通信中継装置、制御方法、および、プログラム |
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