JP6822221B2 - 無線基地局、無線通信システム、並びに無線基地局の制御方法及び制御プログラム - Google Patents

無線基地局、無線通信システム、並びに無線基地局の制御方法及び制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムにおいて無線移動局の移動に起因するドップラーシフトを補正する技術に関する。
LTE等の無線通信技術の発達により、新幹線等の高速移動体による高速移動中であっても、無線端末(無線移動局)は、無線基地局との通信が可能である。
しかしながら、高速で移動する無線端末では、ドップラー効果により、上り及び下りの無線信号の周波数のそれぞれが変化(ドップラーシフト)するので、通信性能が低下する。
ドップラーシフトを補正する技術の一例が、特許文献1に開示されている。特許文献1の移動通信システムは、基地局装置(無線基地局)と、移動局装置(無線端末)とを含む。基地局装置は、位相誤差検出部と、位相誤差回転部とを含む。位相誤差検出部は、各移動局装置からの受信波におけるドップラーシフトに起因する位相誤差を検出する。位相誤差回転部は、位相誤差検出部により検出された位相誤差に基づいて、基地局装置から各移動局装置への下りリンクにおいて発生するドップラーシフトがキャンセルされるように、ベースバンド領域で送信シンボルの位相を回転させる。上記構成の結果、特許文献1の移動通信システムでは、基地局装置は、移動局装置毎のドップラーシフトがキャンセルされるように、基地局装置からの送信信号の周波数を制御する。
特許文献1の移動通信システムでは、基地局装置が、ベースバンド処理部で、移動局装置毎にドップラーシフトの補正を行う。ところが、ドップラーシフトの量が増加すると、ベースバンド処理部における、ドップラーシフト補正にかかる負荷が増加する。又、高速で移動する無線端末の数が増加すると、同じくベースバンド処理部でドップラーシフト補正対応をする端末数が増加し、それに伴い、ベースバンド処理部でのドップラーシフト補正にかかる負荷が増加する。つまり、特許文献1の移動通信システムには、高速で移動する移動局装置の数が増加すると、基地局装置におけるドップラーシフトの補正に起因する基地局装置のベースバンド処理部でのドップラーシフト補正にかかる負荷が増加するという問題がある。
新幹線等の高速で移動する移動体の内部に、無線端末が多数存在する場合には、無線基地局におけるドップラーシフトの補正に起因する負荷は特に大きくなる。
特許文献2の無線通信システムは、無線基地局と、ユーザ端末(無線端末)と、共同受信装置とを含み、無線基地局は、ビームフォーミングを利用して、ユーザ端末の移動に追従する。ユーザ端末及び共同受信装置は、移動体の内部に存在する。ユーザ端末は、無線基地局から受信した信号を共同受信装置へ転送する。そして、共同受信装置は、ユーザ端末から転送された信号の信号検出処理を行い、信号検出処理の結果をユーザ端末へ返信する。ユーザ端末は、共同受信装置から返信された信号検出処理の結果を復調することにより、データを取得する。上記構成の結果、特許文献2の無線通信システムは、移動中のユーザ端末の増加等に起因した端末間干渉をおさえ、通信パフォーマンスの低下を抑制している。
尚、ビームフォーミング技術の一例が、特許文献3に開示されている。特許文献3では、フェーズドアレイアンテナを用いて、ビームフォーミングが実現されている。
特開2007−81952号公報 特開2015−126473号公報 特開平11−186829号公報
しかしながら、特許文献2の無線通信システムでは、移動体毎に共同受信装置を設置する必要があり、また、共同受信装置とユーザ端末間で信号をやりとりし最適化するため、処理が複雑となり、処理負荷が増大するとともに、安価な構成とならない。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、高速で移動する移動体内部の端末との間で発生するドップラーシフト補正にかかるベースバンド処理部の負荷を安価に抑制することを主たる目的とする。
本発明の一態様において、無線基地局は、端末側アンテナと、端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段とを含み、ある高速移動体により移動させられる可能性を有する複数の無線端末と、基地局側アンテナと、基地局側アンテナを経由して、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において下り信号を送信し、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において上り信号を受信する基地局側無線通信手段とを含み、ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する無線基地局とを備えた無線通信システムに含まれる無線基地局であって、現時点における、複数の無線端末のうちのある端末の、基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出手段を更に備え、基地局側無線通信手段は、ある端末があるセル内に存在する場合に、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末のうちのあるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、下り信号の下り基準周波数を、ある端末の基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより下り基準周波数が変化した下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び上り信号の上り基準周波数を、ドップラーシフトにより上り基準周波数が変化した上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した下り変移周波数及び上り変移周波数に基づいてドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正手段とを備える。
本発明の一態様において、無線通信システムは、端末側アンテナと、端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段とを含み、ある高速移動体により移動させられる可能性を有する複数の無線端末と、基地局側アンテナと、基地局側アンテナを経由して、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において下り信号を送信し、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において上り信号を受信する基地局側無線通信手段とを含み、ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する無線基地局とを備えた無線通信システムであって、無線基地局は、現時点における、複数の無線端末のうちのある端末の、基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出手段を更に備え、基地局側無線通信手段は、ある端末があるセル内に存在する場合に、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末のうちのあるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、下り信号の下り基準周波数を、ある端末の基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより下り基準周波数が変化した下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び上り信号の上り基準周波数を、ドップラーシフトにより上り基準周波数が変化した上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した下り変移周波数及び上り変移周波数に基づいてドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正とを備える。
本発明の一態様において、制御方法は、端末側アンテナと、端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段とを含み、ある高速移動体により移動させられる可能性を有する複数の無線端末と、基地局側アンテナと、基地局側アンテナを経由して、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において下り信号を送信し、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において上り信号を受信する基地局側無線通信手段とを含み、ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する無線基地局とを備えた無線通信システムに含まれる、無線基地局の制御方法であって、無線基地局により、現時点における、複数の無線端末のうちのある端末の、基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成し、基地局側無線通信手段により、ある端末があるセル内に存在する場合に、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末のうちのあるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、下り信号の下り基準周波数を、ある端末の基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより下り基準周波数が変化した下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び上り信号の上り基準周波数を、ドップラーシフトにより上り基準周波数が変化した上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した下り変移周波数及び上り変移周波数に基づいてドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。
本発明の一態様において、無線基地局の制御プログラム又は、係る制御プログラムが格納された記録媒体は、端末側アンテナと、端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段とを含み、ある高速移動体により移動させられる可能性を有する複数の無線端末と、基地局側アンテナと、基地局側アンテナを経由して、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において下り信号を送信し、端末側アンテナが基地局側アンテナに対して静止している場合に端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において上り信号を受信する基地局側無線通信手段とを含み、ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する無線基地局とを備えた無線通信システムに含まれる、無線基地局が備えるコンピュータに、現時点における、複数の無線端末のうちのある端末の、基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出処理と、基地局側無線通信手段により、ある端末があるセル内に存在する場合に、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末のうちのあるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、下り信号の下り基準周波数を、ある端末の基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより下り基準周波数が変化した下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び上り信号の上り基準周波数を、ドップラーシフトにより上り基準周波数が変化した上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した下り変移周波数及び上り変移周波数に基づいてドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正処理とを実行させる。
本発明によれば、高速で移動する移動体内部の端末との間で発生するドップラーシフト補正にかかるベースバンド処理部の負荷を安価に抑制できるという効果がある。
本発明の第1の実施形態における無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態における無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施形態における無線通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態における無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態における無線端末の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態における無線基地局の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態におけるドップラーシフトの発生について説明する図である。 本発明の第2の実施形態における無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の各実施形態における無線基地局を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等な構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施形態)
本実施形態における構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態における無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態における無線通信システム805は、複数の無線端末305、306、・・・と、無線基地局405とを含む。
無線端末305、306、・・・のぞれぞれは、高速移動体501により移動させられる可能性を有する。無線端末305、306、・・・のぞれぞれは、アンテナ250と、無線通信部259とを含む。
無線通信部259は、アンテナ250を経由して、端末側受信周波数Fdrにおいて下り信号を受信し、端末側送信周波数Fusにおいて上り信号を送信する。
無線基地局405は、高速移動体501の移動経路811の一部を含むあるセル605を有する。無線基地局405は、アンテナ150と、無線通信部159と、移動速度算出部160とを含む。
無線通信部159は、アンテナ150を経由して、基地局側送信周波数Fdsにおいて下り信号を送信し、基地局側受信周波数Furにおいて上り信号を受信する。ここで、端末側受信周波数Fdrは、アンテナ250がアンテナ150に対して静止している場合に基地局側送信周波数Fdsに等しい。又、端末側送信周波数Fusは、アンテナ250がアンテナ150に対して静止している場合に基地局側受信周波数Furに等しい。無線通信部159は、ドップラーシフト補正部158を含む。
移動速度算出部160は、現時点における、複数の無線端末305、306、・・・のうちの、無線端末305の移動速度情報を生成する。移動速度情報は、無線端末305の、アンテナ150に対する移動速度及び方向を表す。以下では、移動速度算出部160が無線端末305の移動速度情報を生成する場合を例に説明するが、移動速度算出部160は、複数の無線端末305、306、・・・の何れかの移動速度情報を生成すればよい。又は、移動速度算出部160は、複数の無線端末305、306、・・・の移動速度及び方向の平均値に関して、移動速度情報を生成してもよい。
移動速度算出部160は、例えば、無線端末305が存在した位置の情報と、無線端末305が当該位置に存在した時刻の情報との複数の組に基づいて、移動速度情報を生成する。又は、移動速度算出部160は、例えば、高速移動体501の運行情報に基づいて、移動速度情報を生成する。
ドップラーシフト補正部158は、無線端末305がセル605内に存在する場合に、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末のうちの、セル605内に存在する全ての無線端末に対して、ドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。ここで、ドップラーシフト補正部158は、セル605内に存在する無線端末毎にドップラーシフトによる周波数の変化を補正するのではなく、セル605内に存在する全ての無線端末に対して一律にドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。
本実施形態における動作について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態における無線通信システムの動作を示すフローチャートである。尚、図2に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。
まず、移動速度算出部160は、現時点における、無線端末305の移動速度情報を生成する(ステップS105)。
次に、ドップラーシフト補正部158は、下り変移周波数f及び上り変移周波数fを算出する(ステップS115)。具体的には、ドップラーシフト補正部158は、下り基準周波数Fd0を、無線端末305のアンテナ150に対する移動に伴うドップラーシフトにより下り基準周波数Fd0が変化した下り信号の周波数から減算した下り変移周波数fを算出する。又、ドップラーシフト補正部158は、上り基準周波数Fu0を、ドップラーシフトにより上り基準周波数Fu0が変化した上り信号の周波数から減算した上り変移周波数fを算出する。
続いて、ドップラーシフト補正部158は、算出した下り変移周波数f及び上り変移周波数fに基づいて、ドップラーシフトによる周波数の変化を補正する(ステップS125)。
図3は、本発明の第1の実施形態における無線通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。より具体的には、図3(A)は図2のステップS125の一例を示し、図3(B)は図2のステップS125の別の一例を示す。尚、図3に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。
図3(A)を参照して、無線通信システム805の動作の一例について説明する。
ここで、無線通信部259は、端末側受信周波数Fdrから所定の周波数差(Fd0−Fu0)を減算することにより端末側送信周波数Fusを決定することとする。
まず、ドップラーシフト補正部158は、下り基準周波数Fd0から下り変移周波数fと上り変移周波数fとの和を減算することにより基地局側送信周波数Fds(=Fd0−(f+f))を決定し、決定した周波数において下り信号を送信する(ステップS126)。
次に、無線通信部259は、端末側受信周波数Fdr(=Fd0−f)において、下り信号を受信する(ステップS136)。
続いて、無線通信部259は、端末側受信周波数Fdr(=Fd0−f)から所定の周波数差(Fd0−Fu0)を減算することにより端末側送信周波数Fus(=Fu0−f)を決定し(AFC(Automatic Frequency Control)機能)、決定した周波数において上り信号を送信する(ステップS146)。
続いて、無線通信部159は、基地局側受信周波数Fur(=Fu0)において、上り信号を受信する(ステップS156)。
図3(B)を参照して、無線通信システム805の動作の別の一例について説明する。
まず、ドップラーシフト補正部158は、下り基準周波数Fd0から下り変移周波数fを減算することにより基地局側送信周波数Fds(=Fd0−f)を決定し、決定した周波数において下り信号を送信する(ステップS127)。
次に、無線通信部259は、端末側受信周波数Fdr(=Fd0)において、下り信号を受信する(ステップS137)。
続いて、無線通信部259は、上り基準周波数Fu0を端末側送信周波数Fus(=Fu0)に決定し、決定した周波数において上り信号を送信する(ステップS147)。
続いて、無線通信部159は、基地局側受信周波数Fur(=Fu0+f)において、上り信号を受信する(ステップS157)。
続いて、ドップラーシフト補正部158は、受信した上り信号を、上り基準周波数Fu0が上り変移周波数fだけ変化した信号(周波数はFu0+f)として補正する(ステップS167)。
下り変移周波数f及び上り変移周波数fはそれぞれ、数1、数2により算出可能である。但し、速度vはアンテナ150に対する無線端末305の移動速度であり、速度cは光速であり、角度θはアンテナ150に対する無線端末305の移動方向であることとする。又、無線端末305がアンテナ150にまっすぐ近づくとき0度、無線端末305がアンテナ150からまっすぐ遠ざかるとき180度であることとする。
Figure 0006822221
Figure 0006822221
以上説明したように、本実施形態の無線通信システム805では、無線基地局405は、移動速度算出部160と、ドップラーシフト補正部158とを含む。そして、移動速度算出部160は、現時点における、無線端末305の移動速度情報を生成する。そして、ドップラーシフト補正部158は、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末305、306、・・・のうちの、セル605内に存在する全ての無線端末に対して、ドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。ここで、ドップラーシフト補正部158は、セル605内に存在する無線端末毎にドップラーシフトによる周波数の変化を補正するのではなく、セル605内に存在する全ての無線端末に対して一律にドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。又、無線通信システム805は、無線端末305、306、・・・及び無線基地局405以外に、特別な装置を含まない。従って、本実施形態の無線通信システム805には、高速で移動する移動体内部の端末との間で発生するドップラーシフト補正にかかるベースバンド処理部の負荷を安価に抑制できるという効果がある。
尚、無線通信部159は、ドップラーシフトによる周波数の変化のうち、ドップラーシフト補正部158により一律に補正しきれなかった部分を、複数の無線端末305、306、・・・のうちのセル605内に存在する各端末に対して個別に補正してもよい。一般的に、ドップラーシフトに対する無線端末毎の補正は、無線基地局のベースバンド部において実行される。又、ドップラーシフトによる周波数の変化が小さいほど、ドップラーシフトに対する補正に起因する処理の負荷は小さい。従って、この場合には、本実施形態の無線通信システム805には、無線基地局のベースバンド部における、ドップラーシフトに対する端末毎の補正に起因する無線基地局の負荷を抑制できるという効果がある。端末毎にドップラーシフトによる周波数の変化を補正する技術は、例えば、特許文献1に開示されているので、ここでは詳述しない。
又、上述の説明では、ドップラーシフト補正部158は、セル605内に存在する1台の無線端末305の移動速度情報に基づいて、セル605内に存在する全ての無線端末に対して、ドップラーシフトによる周波数の変化を補正した。しかしながら、ドップラーシフト補正部158は、セル605内に存在する複数の無線端末305の移動速度の平均値に基づいて、セル605内に存在する全ての無線端末に対して、ドップラーシフトによる周波数の変化を補正してもよい。
又、セル605は、複数の無線端末305、306、・・・のうちのセル605内に存在する全ての端末が、高速移動体501により移動させられているように設定されてもよい。例えば、移動経路811内には高速移動体501により移動させられる端末のみが存在する場合に、下方向に強い指向性を有するアンテナ150を移動経路811の上方に設置することにより、セル605は移動経路811の範囲内に限定される。この場合には、本実施形態の無線通信システム805には、高速移動体501により移動させられていない端末に対して、高速移動体501により移動させられている端末に対するドップラーシフトによる周波数の補正が誤って適用されないという効果がある。
又、セル605は、複数の無線端末305、306、・・・のそれぞれがセル605を通過する間に、無線端末305、306、・・・のそれぞれの、アンテナ150に対する方向が近似的に一定であるように設定されてもよい。例えば、1方向に強い指向性を有するアンテナ150が、移動経路811の上方の低位置、且つ高速移動体501の移動方向においてセル605の十分前方又は十分後方に設置される。これにより、セル605内の各位置からアンテナ150を望む方向は、近似的に一定である。この場合には、本実施形態の無線通信システム805には、無線端末305のアンテナ150に対する方向を算出する必要がないという効果がある。
又、上り基準周波数と下り基準周波数との差の絶対値が、上り基準周波数及び下り基準周波数に比べて十分に小さい場合には、ドップラーシフト補正部158は、下り変移周波数又は上り変移周波数を近似的に算出してもよい。ドップラーシフト補正部158は、例えば、下り変移周波数又は上り変移周波数の何れか一方を算出し、算出した何れか一方を2倍することにより、下り変移周波数と上り変移周波数との和を算出してもよい。この場合には、本実施形態の無線通信システム805には、下り変移周波数と上り変移周波数との両方を算出する場合に比べて計算量が少ないという効果がある。
又、無線基地局405は、セル605の位置を無線端末305の移動に追従させるビームフォーミング部(不図示)を更に備えてもよい。この場合には、本実施形態の無線通信システム805には、異なる移動速度又は異なる移動方向を有する複数の高速移動体が互いに接近する可能性がある場合にも、ドップラーシフトの補正が容易であるという効果がある。ビームフォーミング技術は、例えば、特許文献3に開示されているので、ここでは詳述しない。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第1の実施形態を基本とする、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態における無線通信システムでは、無線基地局は、ドップラーシフトによる周波数の変移に基づいて、RF(Radio Frequency)信号の変調に用いられる基準クロック信号の周波数を調整する。
本実施形態における構成について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態における無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図4では、移動経路811内を高速移動体501と高速移動体502との2つの高速移動体が移動する。又、図4では、移動経路811は、位置701と位置702と位置703と位置704と位置705との5つの位置に分けられている。又、図4では、無線基地局401は、2つのアンテナ100を含む。但し、これらの数量は、一例であり、図4における数量には限定されない。尚、高速移動体501と高速移動体502とは、同一位置に存在する場合であっても、それぞれ別方向に進んでおり、それぞれ別のドップラーシフトに対する補正が行われる。
本実施形態における無線通信システム801は、複数の無線端末301、302、・・・と、無線基地局401とを含む。
図5は、本発明の第2の実施形態における無線端末の構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態の無線端末301、302、・・・のぞれぞれは、無線基地局401からの下り信号を受信すると共に、無線基地局401へ上り信号を送信する。無線端末301、302、・・・のぞれぞれは、高速移動体501、502、・・・により移動させられる可能性を有する。無線端末301、302、・・・のそれぞれは、アンテナ200と、デュプレクサー201と、受信信号RF処理部202と、信号デジタル処理部203と、ベースバンド部204と、送信信号RF処理部205とを含む。
アンテナ200は、下り電波を下りRF信号に変換すると共に、上りRF信号を上り電波に変換する。
デュプレクサー201は、下りRF信号と上りRF信号とを電気的に分離する。
受信信号RF処理部202は、下りRF信号をフィルタリングし、フィルタリングした下りRF信号を増幅し、増幅した下りRF信号を出力する。
信号デジタル処理部203は、
(1)受信信号RF処理部202により出力された下りRF信号を下りベースバンド信号に復調し、
(2)復調した下りベースバンド信号をフィルタリングし、
(3)フィルタリングした下りベースバンド信号をA/D(Analog to Digital)変換により下りシンボルに変換し、
(4)変換した下りシンボルに対応する下りデータを出力する。
又、信号デジタル処理部203は、
(5)受信信号RF処理部202によって出力された下りRF信号の周波数から所定の周波数差を減算することにより、上りRF信号の周波数を決定する(AFC機能)。
ベースバンド部204は、信号デジタル処理部203により出力された下りデータ受信し、必要なプロトコルスタックの処理を行うことにより上りデータを生成し、生成した上りデータを出力する。又、ベースバンド部204は、無線端末301の全体の制御を行う。
信号デジタル処理部203は、
(6)ベースバンド部204により出力された上りデータを対応する上りシンボルに変換し、
(7)変換した上りシンボルをD/A(Digital to Analog)変換により上りベースバンド信号に変換し、
(8)変換した上りベースバンド信号をフィルタリングし、
(9)フィルタリングした上りベースバンド信号を上りRF信号に変調し、変調した上りRF信号を出力する。
送信信号RF処理部205は、信号デジタル処理部203により出力された上りRF信号を増幅し、増幅した上りRF信号をフィルタリングし、フィルタリングした上りRF信号を出力する。
尚、上記の信号デジタル処理部203における(4)及び(6)の処理は、ベースバンド部204により実行されてもよい。又、上記の信号デジタル処理部203の(1)及び(9)における変調方式は、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)である。
図6は、本発明の第2の実施形態における無線基地局の構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態の無線基地局401は、無線端末301へ下り信号を送信すると共に、無線端末301から上り信号を受信する。無線基地局401は、高速移動体501の移動経路の一部を含むあるセル601と、高速移動体502の移動経路の一部を含むあるセル602とを有する。無線基地局401は、アンテナ100と、デュプレクサー101と、受信信号RF処理部102と、受信信号デジタル処理部103と、ベースバンド部104と、タイミング制御部105と、送信信号デジタル処理部106と、送信信号RF処理部107と、ドップラーシフト補正部108とを含む。
アンテナ100は、上り電波を上りRF信号に変換すると共に、下りRF信号を下り電波に変換する。
デュプレクサー101は、上りRF信号と下りRF信号とを電気的に分離する。
受信信号RF処理部102は、上りRF信号をフィルタリングし、フィルタリングした上りRF信号を増幅し、増幅した上りRF信号を出力する。
受信信号デジタル処理部103は、
(1)受信信号RF処理部102により出力された上りRF信号を上りベースバンド信号に復調し、
(2)復調した上りベースバンド信号をフィルタリングし、
(3)フィルタリングした上りベースバンド信号をA/D変換により上りシンボルに変換し、
(4)変換した上りシンボルに対応する上りデータを出力する。
ベースバンド部104は、受信信号デジタル処理部103により出力された上りデータ受信し、必要なプロトコルスタックの処理を行うことにより下りデータを生成し、生成した下りデータを出力する。又、ベースバンド部104は、無線基地局401の全体の制御を行う。
タイミング制御部105は、RF信号の変調及び復調に用いられる基準クロック信号を出力する。
送信信号デジタル処理部106は、
(5)ベースバンド部104により出力された下りデータを対応する下りシンボルに変換し、
(6)変換した下りシンボルをD/A変換により下りベースバンド信号に変換し、
(7)変換した下りベースバンド信号をフィルタリングし、
(8)フィルタリングした下りベースバンド信号を下りRF信号に変調し、変調した下りRF信号を出力する。
送信信号RF処理部107は、送信信号デジタル処理部106により出力された下りRF信号を増幅し、増幅した下りRF信号をフィルタリングし、フィルタリングした下りRF信号を出力する。
ドップラーシフト補正部108は、無線端末301がセル601内に存在する場合に、無線端末301の位置情報及び端末識別子情報に基づいて、送信信号デジタル処理部106にタイミング制御部105から供給される基準クロック信号を補正する。
尚、上記の受信信号デジタル処理部103における(4)、及び上記の送信信号デジタル処理部106における(6)の処理は、ベースバンド部104により実行されてもよい。又、上記の受信信号デジタル処理部103の(1)、及び上記の送信信号デジタル処理部106の(8)における変調方式は、例えば、OFDMである。
図7は、本発明の第2の実施形態におけるドップラーシフトの発生について説明する図である。ここで、Fdsは無線基地局401のアンテナ100が送信した下り信号の周波数を、Fdrは無線端末301のアンテナ200が受信した下り信号の周波数を表すこととする。又、Fusは無線端末301のアンテナ200が送信した上り信号の周波数を、Furは無線基地局401のアンテナ100が受信した上り信号の周波数を表すこととする。又、Fd0は下り基準周波数を、Fu0は上り基準周波数を表すこととする。又、fは下り信号を無線端末301のアンテナ200が受信した際のドップラーシフト量を、fは上り信号を無線基地局401のアンテナ100が受信した際のドップラーシフト量を表すこととする。
まず、仮に、ドップラーシフト補正部108が、ドップラーシフトの補正を行わなかった場合について説明する。
最初に、無線基地局401は、周波数Fds(=下り基準(Fd0))の下り信号を送信する。
次に、無線端末301は、アンテナ200により、下り信号におけるドップラーシフトの影響を受けた周波数Fdr(=Fd0+f)において下り信号を受信する。
続いて、信号デジタル処理部203は、デュプレクサー201及び受信信号RF処理部202を経由して下り信号を受信し、AFC機能により、周波数Fdr(=Fd0+f)に同期し、上り信号を周波数Fur(=Fu0+f)で送信する。ここで、信号デジタル処理部203は、受信した下り信号の周波数Fdr(=Fd0+f)から所定の周波数差(Fd0−Fu0)を減算することにより上り信号の周波数Fus(=Fu0+f)を決定することとする。
続いて、無線基地局401は、アンテナ100により、更に上り信号におけるドップラーシフトの影響を受けた周波数Fur(=Fu0+f+fu)において上り信号を受信する。つまり、ドップラーシフト補正部108は、変移周波数f+fのドップラーシフトを補正する必要がある。
次に、ドップラーシフト補正部108が、ドップラーシフトの補正を行った場合について説明する。
ドップラーシフト補正部108は、タイミング制御部105から入力した基準クロック信号を、下り及び上りの変移周波数(f+f)に相当する分だけ減少させるように補正した信号を、送信信号デジタル処理部106へ出力する。
次に、送信信号デジタル処理部106は、ドップラーシフト補正部108により出力された、補正された基準クロック信号に基づいて、周波数Fds(=Fd0−(f+f))において下り信号を送信する。
続いて、無線端末301は、周波数Fdr(=Fd0−f)において下り信号を受信する。
続いて、無線端末301は、周波数Fus(=Fu0−f)において上り信号を送信する。
続いて、無線基地局401は、周波数Fur(=Fu0)において下り信号を受信する。
ここで、ベースバンド部104は、ドップラーシフトによる周波数の変化のうち、高速移動体501内における無線端末の移動等に伴う周波数変動等の、ドップラーシフト補正部108により一律に補正しきれなかった部分を、各端末に対して個別に補正してもよい。
又、ドップラーシフト補正部108は、セル601内に存在する無線端末301の位置及び速度に基づいて、下り及び上りの変移周波数(f+f)を予め算出する。例えば、ドップラーシフト補正部108は、図4に示す各位置704、705、・・・に無線端末301が存在した時刻を表す位置情報を予め取得する。そして、ドップラーシフト補正部108は、無線端末301の位置情報に基づいて、無線端末301の現在の位置(位置703)及び速度を推定する。そして、ドップラーシフト補正部108は、現在の位置(位置703)及び速度における変移周波数(f+f)を算出する。
ドップラーシフト補正部108は、数3及び数4により、下り及び上りの変移周波数(f+f)を算出する。但し、速度cは光速であり、速度vはアンテナ100に対する無線端末301の速度であり、角度θは、アンテナ100に対する無線端末301の移動方向であることとする。又、無線端末301がアンテナ100にまっすぐ近づくとき0度、無線端末301がアンテナ100からまっすぐ遠ざかるとき180度であることとする。尚、速度vは無線端末301の現在の速度であり、角度θは無線基地局401のアンテナ100の位置、及び無線端末301の現在の位置から算出可能である。
Figure 0006822221
Figure 0006822221
無線端末301の位置情報は、無線端末301から無線基地局401へ送信されてもよい。ここで、位置情報は、例えば、無線端末301のMDT(Minimization of Drive Tests)機能を用いて送信される。又は、無線端末301の位置情報は、無線基地局401により計測されてもよい。又は、無線端末301の位置情報は、無線端末301が過去に在圏した無線基地局により受信又は計測され、ハンドオーバー時に直前に在圏した無線基地局から新たに圏内に入る無線基地局401へ引き継がれてもよい。又は、高速移動体501が新幹線である場合等、高速移動体501の運行情報(高速移動体の各位置における位置及び速度を表す情報)を利用可能な場合には、位置情報は運行情報から算出されてもよい。尚、位置情報がどの無線端末に関する位置情報であるかに関する情報は、例えば、位置情報に関連付けられた無線端末の端末識別子の情報により識別されてもよい。端末識別子は、例えば、IMSI(International Mobile Subscriber Identity)である。
本実施形態におけるその他の構成は、第1の実施形態における構成と同じである。
本実施形態における動作について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態における無線通信システムの動作を示すフローチャートである。尚、図8に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。
まず、無線基地局401は、無線端末301の位置情報及び端末識別情報を取得する(ステップS100)。
次に、無線基地局401のドップラーシフト補正部108は、下り基準周波数Fd0−から上り及び下りの変異周波数の和(f+f)を減算した周波数Fd0−(f+f)において下り信号を送信する(ステップS110)。
続いて、無線端末301は、周波数Fd0−fにおいて下り信号を受信する(ステップS120)。
無線端末301は、上り信号の周波数を、受信した下り信号の周波数Fd0−fを基準に決定する(周波数はFu0−f)(ステップS130)。
無線端末301は、上り信号を周波数Fu0−fにおいて送信する(ステップS140)。
無線基地局401は、上り信号(周波数はFu0)を受信する(ステップS150)。
本実施形態におけるその他の動作は、第1の実施形態における動作と同じである。
以上説明したように、本実施形態の無線通信システム801では、無線基地局401は、ドップラーシフト補正部108を含む。そして、ドップラーシフト補正部108は、現時点における、無線端末301の移動速度情報を生成する。そして、ドップラーシフト補正部108は、移動速度情報に基づいて、複数の無線端末301、302、・・・のうちの、セル601内に存在する全ての無線端末に対して、ドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。ここで、ドップラーシフト補正部108は、セル601内に存在する無線端末毎にドップラーシフトによる周波数の変化を補正するのではなく、セル601内に存在する全ての無線端末に対して一律にドップラーシフトによる周波数の変化を補正する。又、無線通信システム801は、無線端末301、302、・・・及び無線基地局401以外に、特別な装置を含まない。従って、本実施形態の無線通信システム801には、高速で移動する移動体内部の端末との間で発生するドップラーシフト補正にかかるベースバンド処理部の負荷を安価に抑制できるという効果がある。
又、無線基地局401は、ビームフォーミング部(不図示)を更に含んでもよい。ビームフォーミング部は、ビームフォーミング技術を用いてビーム(セル601)の位置を無線端末301の位置に追従させる。ビームフォーミング部は、アンテナ100として、例えば、特許文献3のフェーズドアレイアンテナを用いて放射する電波の位相を調整することによって、無線端末が存在する方向に電波のビームを集中させる。無線基地局401がビームフォーミング部を含む場合には、異なる移動速度又は異なる移動方向を有する複数の高速移動体501、502が互いに接近して存在する場合にも、ドップラーシフトの補整が容易であるという効果がある。又、無線基地局401がビームフォーミング部を含む場合には、ある高速移動体における異なる位置(例えば、列車の各車両)毎に異なるセルを設定できるという効果がある。又、アンテナ100は、例えば、1つのアレーアンテナによって複数のビームを形成するマルチビームアンテナであってもよい。
図9は、本発明の各実施形態における無線基地局を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
無線基地局907は、記憶装置902と、CPU(Central Processing Unit)903と、キーボード904と、モニタ905と、I/O(Input/Output)装置908とを備え、これらが内部バス906によって接続されている。記憶装置902は、ドップラーシフト補正部108、ドップラーシフト補正部158、移動速度算出部160等のCPU903の動作プログラムを格納する。CPU903は、無線基地局907全体を制御し、記憶装置902に格納された動作プログラムを実行し、I/O装置908を介して自律制御部1155等のプログラムの実行やデータの送受信を行なう。なお、上記の無線基地局907の内部構成は一例である。無線基地局907は、必要に応じて、キーボード904、モニタ905を接続する装置構成であってもよい。
上述した本発明の各実施形態における無線基地局は、専用の装置によって実現してもよいが、I/O装置908が外部との通信を実行するハードウェアの動作以外は、コンピュータ(情報処理装置)によっても実現可能である。本発明の各実施形態において、I/O装置908は、例えば、アンテナ100、アンテナ150との入出力部である。この場合、係るコンピュータは、記憶装置902に格納されたソフトウェア・プログラムをCPU903に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをCPU903において実行する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図1、図6に示した無線基地局の各部の機能を実現可能な記述がなされていればよい。ただし、これらの各部には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム(コンピュータ・プログラム)は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。
以上、本発明を、上述した各実施形態及びその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態及びその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項により明らかである。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
端末側アンテナと、
前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
を含み、
ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
複数の無線端末と、
基地局側アンテナと、
前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
を含み、
前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
無線基地局と
を備えた無線通信システムに含まれる前記無線基地局であって、
現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出手段を更に備え、
前記基地局側無線通信手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正手段を備えた
無線基地局。
(付記2)
前記端末側無線通信手段は、前記端末側受信周波数から所定の周波数差を減算することにより前記端末側送信周波数を決定し、
前記ドップラーシフト補正手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、前記下り基準周波数から前記下り変移周波数と前記上り変移周波数との和を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定する
付記1に記載の無線基地局。
(付記3)
前記ドップラーシフト補正手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、
前記下り基準周波数から前記下り変移周波数を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定し、
前記全ての端末のそれぞれから受信した前記上り信号を、前記上り基準周波数が前記上り変移周波数だけ変化した信号として補正する
付記1に記載の無線基地局。
(付記4)
前記移動速度算出手段は、前記ある端末が存在した位置の情報と、前記ある端末が該位置に存在した時刻の情報との複数の組に基づいて、前記移動速度情報を生成する
付記1乃至3の何れか1項に記載の無線基地局。
(付記5)
前記移動速度算出手段は、前記ある高速移動体の運行情報に基づいて、前記移動速度情報を生成する
付記1乃至4の何れか1項に記載の無線基地局。
(付記6)
前記あるセルは、前記無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末が、前記ある高速移動体により移動させられているように設定された
付記1乃至5の何れか1項に記載の無線基地局。
(付記7)
前記あるセルの位置を前記ある端末の移動に追従させるビームフォーミング手段を更に備えた
付記1乃至6の何れか1項に記載の無線基地局。
(付記8)
端末側アンテナと、
前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
を含み、
ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
複数の無線端末と、
基地局側アンテナと、
前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
を含み、
前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
無線基地局と
を備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出手段を更に備え、
前記基地局側無線通信手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正手段を備えた
無線通信システム。
(付記9)
端末側アンテナと、
前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
を含み、
ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
複数の無線端末と、
基地局側アンテナと、
前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
を含み、
前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
無線基地局と
を備えた無線通信システムに含まれる、前記無線基地局の制御方法であって、
前記無線基地局により、現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成し、
前記基地局側無線通信手段により、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正する
制御方法。
(付記10)
端末側アンテナと、
前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
を含み、
ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
複数の無線端末と、
基地局側アンテナと、
前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
を含み、
前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
無線基地局と
を備えた無線通信システムに含まれる、前記無線基地局が備えるコンピュータに、
現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出処理と、
前記基地局側無線通信手段により、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正処理と
を実行させる制御プログラム。
(付記11)
前記基地局側無線通信手段は、前記ドップラーシフトによる周波数の変化のうち、前記ドップラーシフト補正手段により一律に補正しきれなかった部分を、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する各端末に対して個別に補正する
付記1乃至7の何れか1項に記載の無線基地局。
(付記12)
前記あるセルは、前記ある端末が前記あるセルを通過する間に、前記ある端末の、前記基地局側アンテナに対する方向が近似的に一定であるように設定された
付記1乃至7の何れか1項又は付記11に記載の無線基地局。
(付記13)
前記所定の周波数差の絶対値は、前記上り基準周波数及び前記下り基準周波数に比べて十分に小さく、
前記ドップラーシフト補正手段は、前記下り変移周波数又は前記上り変移周波数の何れか一方を算出し、算出した前記下り変移周波数又は前記上り変移周波数の何れか一方を2倍することにより、前記和を算出する
付記2に記載の無線基地局。
(付記14)
前記端末側無線通信手段は、前記端末側受信周波数から所定の周波数差を減算することにより前記端末側送信周波数を算出し、
前記ドップラーシフト補正手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、前記下り基準周波数から前記下り変移周波数と前記上り変移周波数との和を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定する
付記8に記載の無線通信システム。
(付記15)
前記端末側無線通信手段により、前記端末側受信周波数から所定の周波数差を減算することにより前記端末側送信周波数を算出し、
前記基地局側無線通信手段により、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、前記下り基準周波数から前記下り変移周波数と前記上り変移周波数との和を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定する
付記9に記載の制御方法。
(付記16)
前記端末側無線通信手段は、前記端末側受信周波数から所定の周波数差を減算することにより前記端末側送信周波数を算出し、
前記ドップラーシフト補正処理は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、前記下り基準周波数から前記下り変移周波数と前記上り変移周波数との和を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定する
付記10に記載の制御プログラム。
本発明は、無線通信システムにおいて無線移動局の移動に起因するドップラーシフトを補正する用途において利用できる。
100、150 アンテナ
159 無線通信部
158 ドップラーシフト補正部
160 移動速度算出部
200、250 アンテナ
259 無線通信部
301、302、305、306 無線端末
401、405 無線基地局
501、502 高速移動体
601、602、605 セル
805 無線通信システム
811 移動経路
902 記憶装置
903 CPU
904 キーボード
905 モニタ
906 内部バス
907 無線基地局
908 I/O装置

Claims (10)

  1. 端末側アンテナと、
    前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
    を含み、
    ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
    複数の無線端末と、
    基地局側アンテナと、
    前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
    を含み、
    前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
    無線基地局と
    を備えた無線通信システムに含まれる前記無線基地局であって、
    現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出手段を更に備え、
    前記基地局側無線通信手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正手段を備えた
    無線基地局。
  2. 前記端末側無線通信手段は、前記端末側受信周波数から所定の周波数差を減算することにより前記端末側送信周波数を決定し、
    前記ドップラーシフト補正手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、前記下り基準周波数から前記下り変移周波数と前記上り変移周波数との和を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定する
    請求項1に記載の無線基地局。
  3. 前記ドップラーシフト補正手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記あるセルにおいて、
    前記下り基準周波数から前記下り変移周波数を減算することにより前記基地局側送信周波数を決定し、
    前記全ての端末のそれぞれから受信した前記上り信号を、前記上り基準周波数が前記上り変移周波数だけ変化した信号として補正する
    請求項1に記載の無線基地局。
  4. 前記移動速度算出手段は、前記ある端末が存在した位置の情報と、前記ある端末が該位置に存在した時刻の情報との複数の組に基づいて、前記移動速度情報を生成する
    請求項1乃至3の何れか1項に記載の無線基地局。
  5. 前記移動速度算出手段は、前記ある高速移動体の運行情報に基づいて、前記移動速度情報を生成する
    請求項1乃至4の何れか1項に記載の無線基地局。
  6. 前記あるセルは、前記無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末が、前記ある高速移動体により移動させられているように設定された
    請求項1乃至5の何れか1項に記載の無線基地局。
  7. 前記あるセルの位置を前記ある端末の移動に追従させるビームフォーミング手段を更に備えた
    請求項1乃至6の何れか1項に記載の無線基地局。
  8. 端末側アンテナと、
    前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
    を含み、
    ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
    複数の無線端末と、
    基地局側アンテナと、
    前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
    を含み、
    前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
    無線基地局と
    を備えた無線通信システムであって、
    前記無線基地局は、現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出手段を更に備え、
    前記基地局側無線通信手段は、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正手段を備えた
    無線通信システム。
  9. 端末側アンテナと、
    前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
    を含み、
    ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
    複数の無線端末と、
    基地局側アンテナと、
    前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
    を含み、
    前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
    無線基地局と
    を備えた無線通信システムに含まれる、前記無線基地局の制御方法であって、
    前記無線基地局により、現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成し、
    前記基地局側無線通信手段により、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正する
    制御方法。
  10. 端末側アンテナと、
    前記端末側アンテナを経由して、端末側受信周波数において下り信号を受信し、端末側送信周波数において上り信号を送信する端末側無線通信手段と
    を含み、
    ある高速移動体により移動させられる可能性を有する
    複数の無線端末と、
    基地局側アンテナと、
    前記基地局側アンテナを経由して、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側受信周波数に等しい、基地局側送信周波数において前記下り信号を送信し、前記端末側アンテナが前記基地局側アンテナに対して静止している場合に前記端末側送信周波数に等しい、基地局側受信周波数において前記上り信号を受信する基地局側無線通信手段と
    を含み、
    前記ある高速移動体の移動経路の一部を含むあるセルを有する
    無線基地局と
    を備えた無線通信システムに含まれる、前記無線基地局が備えるコンピュータに、
    現時点における、前記複数の無線端末のうちのある端末の、前記基地局側アンテナに対する移動速度及び方向を表す移動速度情報を生成する移動速度算出処理と、
    前記基地局側無線通信手段により、前記ある端末が前記あるセル内に存在する場合に、前記移動速度情報に基づいて、前記複数の無線端末のうちの前記あるセル内に存在する全ての端末に対して一律に、前記下り信号の下り基準周波数を、前記ある端末の前記基地局側アンテナに対する移動に伴うドップラーシフトにより前記下り基準周波数が変化した前記下り信号の周波数から減算した下り変移周波数、及び前記上り信号の上り基準周波数を、前記ドップラーシフトにより前記上り基準周波数が変化した前記上り信号の周波数から減算した上り変移周波数を算出し、算出した前記下り変移周波数及び前記上り変移周波数に基づいて前記ドップラーシフトによる周波数の変化を補正するドップラーシフト補正処理と
    を実行させる制御プログラム。
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