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JP5501229B2 - 中継装置、通信システムおよび中継方法 - Google Patents

中継装置、通信システムおよび中継方法 Download PDF

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Description

本発明は、送信装置と受信装置との無線通信を中継する中継装置、通信システムおよび中継方法に関する。
従来から、次世代の移動通信では、高速なデータ伝送が求められており、高速なデータ伝送を行なうには、より広い周波数帯域が必要となる。しかしながら、より広帯域な伝送を行うと、受信信号をサンプリングする時間間隔が短くなるため、従来の技術では検出できなかった異なる経路(パス)を経由して受信機に到達するマルチパスが分離され、その影響を無視することができなくなる。マルチパス環境では、受信信号を周波数領域で観測した場合に信号のスペクトルが歪んでしまう周波数選択性フェージングの影響が大きくなる。
その結果、従来の第2世代携帯電話などで用いられてきたシングルキャリア伝送を、そのまま広帯域化して信号を送信すると、信号が大きく歪んでしまうため、伝送特性が著しく劣化してしまう。これに対しては信号の歪みを元に戻す適応等化技術というものが存在したが、当時の適応等化技術はマルチパス数が多くなるとマルチパス数に対して指数的に演算量が増大してしまうことから、受信装置となりうる小型の携帯電話などでは適用可能なものとはならなかった。
そこで第3世代携帯電話の方式であるW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)では、自己相関特性と相互相関特性に優れた拡散符号を用いて相関を計算することにより各マルチパスを分離し、エネルギー的に合成を行なうrake合成によってパスダイバーシチ効果を得ることで周波数選択性フェージング環境においても良好な伝送特性を得ることができるようになった。その結果、CDMA技術は広く普及した。
しかしながら、さらなる広帯域化に伴い、受信装置におけるパス数が多くなりすぎてしまうと、自己相関特性と相互相関特性に優れているとしても相関値は0でないため、検出したいパスに他の多くのパスの残留干渉が累積してしまう。結果的に、パス間干渉によって伝送特性が著しく劣化してしまう。そこで、多数の直交周波数間隔に配置された狭帯域サブキャリアを用いて周波数領域で並列に大容量伝送する直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;OFDM)や、マルチキャリアCDMA(Multi-Carrier CDMA; MC−CDMA)のようなマルチキャリア伝送が注目を集めている。
マルチキャリア伝送は、OFDMシンボル区間の後方の波形をガードインターバル(Guard Interval;GI)として前方に付加することでOFDMシンボルの周期性を維持することができるため、サブキャリア間の直交性を維持したまま周波数選択性フェージング環境下においても各サブキャリアでマルチパスの影響が存在せず、パス数に依存しない信号処理が可能となる。このため、地上ディジタル放送、無線LAN(Local Area Network)等にOFDMが用いられている。
一方、移動通信の上りリンク(移動局から基地局への送信)においては、移動端末の増幅器の線形性の問題から、PAPR(Peak to Average Power Ratio)の高いOFDM伝送を用いるのは難しく、シングルキャリア伝送を用いることが望まれている。そこで、OFDMと同様の考え方を用いてシングルキャリア伝送にGIを付加し、周波数領域で1回の乗算で信号の歪みを補償する等化を行なえば、パス間干渉を抑圧しつつ周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。 また、各ユーザがシステム帯域全体を複数のサブキャリアで構成されるサブチャネルに分割し、任意のサブチャネルに柔軟にスペクトルを配置できるSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)は、LTE(Long Term Evolution)において採用されることが決まっている。さらに、周波数スペクトルを割り当てる際、伝搬路状態のよい周波数に離散スペクトルを割り当てる、ダイナミックスペクトル制御(Dynamic Spectrum Control;DSC)も提案されている。
また、次世代の移動通信では広帯域な周波数を用いるために、搬送波周波数が高くなることが確実視されている。搬送波周波数が高くなると電波の直進性が強くなるため、屋内やビル影では電波が届かなくなり、カバレッジエリアが縮小してしまう。このため、基地局を多く建てなければこれまでのようにシームレスな接続を実現するために端末を収容することが困難になってくる。
そこで、基地局と移動局との間に中継局を設置することが提案されている。中継局を設置することで基地局から電波が届かないエリアにも中継という手段で情報を伝送することができるため、基地局がカバーするエリアを拡大でき、基地局の設置台数の増加を抑えることができる。また、これと共に、送信局は遠く離れた受信局と通信する必要がなくなるため、送信電力を下げることができるというメリットがある。
例えば、特許文献1では、図15に示すような構成を採る中継局が開示されている。この中継局1500が、基地局(送信局)1501と中継局1500の間のチャネル(第1のチャネルA)と、中継局1500と移動局(受信局)1502の間のチャネル(第2のチャネルB)の両方のチャネルの伝達関数を推定し、さらに第1および第2のチャネルのサブキャリアの間で最適な結合が起こるようにOFDMパケットごとにサブキャリアを並べ替えることによって、従来のOFDM中継と比べて大きな利得を実現している。
特開2007−043690号公報
近年の移動通信の発展は目覚しく、現在も市場においてPDC(Personal Digital Cellular)やGSM(Global System for Mobile communication)等の第2世代(2G)、W−CDMAやCDMA2000 1x等の第3世代(3G)、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)やCDMA2000 1x EV−DO(Evolution Data Only)等の3.5世代(3.5G)の携帯電話が混在している。今後、さらにLTE(Long Term Evolution)等の3.9世代(3.9G)や第4世代(4G)の携帯電話が市場に普及すると考えられる。
しかしながら、基地局等のインフラを3.9Gや4Gまで対応するものに置き換えるには、時間とコストがかかってしまうため、携帯端末のみならず基地局も様々な世代の基地局が混在することが考えられる。さらに、3.9Gのための基地局をこれから新設する際に、このことを考慮して2Gまで対応するような基地局を建設するにはコストがかかってしまう。
また、3Gよりも3.9Gや4Gといった世代の新しい移動通信方式の方が周波数利用効率に優れているため、できるだけ新しい世代の通信方式を用いて通信を行なった方がよいが、基地局と移動局の通信では、基地局か移動局のうちどちらかが新しい世代の通信方式に対応していない場合には通信をすることができない。また、例えば、移動局が3Gのみに対応する一方、中継局と基地局が3Gだけでなく3.5Gと3.9Gまで対応する場合、中継局と基地局間の通信には、対応している伝送方式の中で最も周波数利用効率の高い3.9Gを用いた方が良いが、現状の考え方では3Gの伝送方式で伝送するため、周波数利用効率が下がってしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、中継によって、送信装置のカバレッジエリアを拡大すると共に、周波数利用効率(セルスループット)を向上させることができる中継装置、通信システムおよび中継方法を提供することを目的とする。
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の中継装置は、送信装置から受信した信号を受信装置に対して送信する中継装置であって、前記送信装置から受信した信号を復調する受信信号処理部と、複数の伝送方式から前記受信装置が復調可能な伝送方式を選択する選択部と、前記受信信号処理部によって復調された信号に基づいて、前記選択部によって選択された伝送方式で用いられる信号を生成する信号生成部と、を備えることを特徴としている。
このように、複数の伝送方式から受信装置が復調可能な伝送方式を選択し、復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられる信号を生成するので、送信装置と受信装置とが対応している伝送方式が異なる場合においても、通信を行なうことができる。また、送信装置は、受信装置の性能を考慮することなく、より周波数利用効率の高い伝送方式で送信を行なうことができると共に、受信装置は、送信装置の性能を考慮することなく中継装置からの信号を受信することができる。その結果、中継によってカバレッジエリアを拡大することができると共に、周波数利用効率(セルスループット)も向上させることができる。
(2)また、本発明の中継装置において、前記選択部は、前記受信装置が復調可能な複数の伝送方式のうち、周波数利用効率が最も高い伝送方式を選択することを特徴としている。
このように、選択部は、受信装置が復調可能な複数の伝送方式のうち、周波数利用効率が最も高い伝送方式を選択するので、システム全体の周波数利用効率を向上させることが可能となる。例えば、送信装置が3Gのみに対応し、受信装置が3.9Gに対応する場合、中継装置が、送信装置から3Gの伝送方式で送信された信号を復調し、受信装置に対して、3.9Gの伝送方式で信号を送信することができる。
(3)また、本発明の中継装置において、前記受信信号処理部は、前記送信装置から連続した周波数を用いて送信されたシングルキャリア信号を復調し、前記送信信号生成部は、シングルキャリアの周波数スペクトルを割り当て可能な任意の周波数に配置した送信信号を生成することを特徴としている。
このように、送信装置から連続した周波数を用いて送信されたシングルキャリア信号を復調し、シングルキャリアの周波数スペクトルを割り当て可能な任意の周波数に配置した送信信号を生成するので、PAPR(Peak to Average Power Ratio)特性の良好な通信を行なうことが可能となる。
(4)また、本発明の中継装置において、前記信号生成部は、前記複数の伝送方式にそれぞれ対応する複数の送信信号生成部を備えることを特徴としている。
このように、複数の伝送方式にそれぞれ対応する複数の送信信号生成部を備えるので、複数の伝送方式から受信装置が復調可能な伝送方式を選択し、復調された信号に基づいて、個々に選択された伝送方式で用いられる信号を生成することが可能となる。
(5)また、本発明の通信システムは、基地局装置と移動局装置とが中継装置を介して無線通信を行なう通信システムであって、送信装置としての基地局装置または移動局装置のいずれか一方が、前記中継装置に対して信号を送信し、前記中継装置は、送信装置としての基地局装置または移動局装置のいずれか一方から受信した信号を復調し、複数の伝送方式から受信装置としての基地局装置または移動局装置のいずれか他方が復調可能な伝送方式を選択し、前記復調した信号に基づいて、前記選択した伝送方式で用いられる信号を生成し、生成した信号を受信装置としての基地局装置または移動局装置のいずれか他方に送信し、受信装置としての基地局装置または移動局装置のいずれか他方が、前記中継装置から信号を受信することを特徴としている。
このように、複数の伝送方式から受信装置が復調可能な伝送方式を選択し、復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられる信号を生成するので、送信装置と受信装置とが対応している伝送方式が異なる場合においても、通信を行なうことができる。また、送信装置は、受信装置の性能を考慮することなく、より周波数利用効率の高い伝送方式で送信を行なうことができると共に、受信装置は、送信装置の性能を考慮することなく中継装置からの信号を受信することができる。その結果、中継によってカバレッジエリアを拡大することができると共に、周波数利用効率(セルスループット)も向上させることができる。
(6)また、本発明の通信システムは、請求項1から請求項4のいずれかに記載の中継装置と、基地局装置と、移動局装置と、から構成され、前記基地局装置と前記移動局装置とが前記中継装置を介して無線通信を行なうことを特徴としている。
このように、複数の伝送方式から受信装置が復調可能な伝送方式を選択し、復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられる信号を生成するので、送信装置と受信装置とが対応している伝送方式が異なる場合においても、通信を行なうことができる。また、送信装置は、受信装置の性能を考慮することなく、より周波数利用効率の高い伝送方式で送信を行なうことができると共に、受信装置は、送信装置の性能を考慮することなく中継装置からの信号を受信することができる。その結果、中継によってカバレッジエリアを拡大することができると共に、周波数利用効率(セルスループット)も向上させることができる。
(7)また、本発明の中継方法は、送信装置から受信した信号を受信装置に対して送信する中継装置の中継方法であって、前記送信装置から信号を受信するステップと、前記受信した信号を復調するステップと、複数の伝送方式から前記受信装置が復調可能な伝送方式を選択するステップと、前記復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられる信号を生成するステップと、前記生成した信号を前記受信装置へ送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
このように、複数の伝送方式から受信装置が復調可能な伝送方式を選択し、復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられる信号を生成するので、送信装置と受信装置とが対応している伝送方式が異なる場合においても、通信を行なうことができる。また、送信装置は、受信装置の性能を考慮することなく、より周波数利用効率の高い伝送方式で送信を行なうことができると共に、受信装置は、送信装置の性能を考慮することなく中継装置からの信号を受信することができる。その結果、中継によってカバレッジエリアを拡大することができると共に、周波数利用効率(セルスループット)も向上させることができる。
本発明によれば、複数の伝送方式から受信装置が復調可能な伝送方式を選択し、復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられる信号を生成するので、送信装置と受信装置とが対応している伝送方式が異なる場合においても、通信を行なうことができる。また、送信装置は、受信装置の性能を考慮することなく、より周波数利用効率の高い伝送方式で送信を行なうことができると共に、受信装置は、送信装置の性能を考慮することなく中継装置からの信号を受信することができる。その結果、中継によってカバレッジエリアを拡大することができると共に、周波数利用効率(セルスループット)も向上させることができる。
第1の実施形態に係る通信システムの概略構成を示す図である。 送信装置の概略構成を示すブロック図である。 中継装置の概略構成を示すブロック図である。 3G受信信号処理部の概略構成を示すブロック図である。 3.9G送信信号生成部の概略構成を示すブロック図である。 6個のサブチャネルのうち、伝搬路状態の良いサブチャネルを割り当てた時の例を示す図である。 受信装置の概略構成を示すブロック図である。 3.9G受信信号処理部の概略構成を示すブロック図である。 送信装置の概略構成を示すブロック図である。 中継装置の概略構成を示すブロック図である。 DSC送信信号生成部の概略構成を示すブロック図である。 6個のサブチャネルのうち、伝搬路状態の良いサブチャネルを割り当てた時の例を示す図である。 受信装置の概略構成を示すブロック図である。 受信装置におけるDSC受信信号処理部の概略構成を示すブロック図である。 中継局の概略構成を示す図である。
(第1の実施形態)
第1の実施形態では、3Gのみに対応する送信装置(移動局)と、3Gおよび3.9Gに対応する受信装置(基地局装置)とからなる通信システムに適用される中継装置および中継方法について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る通信システムの概略構成を示す図である。まず、データ通信を行なう前に、送信装置1は、3Gの伝送方式で信号を送信することを中継装置2に通知する。また、受信装置3も3Gおよび3.9Gの復調が可能であることを中継装置2に予め通知しておく。送信装置1は、3Gの伝送方式で信号を送信することを中継装置2に通知しているため、図1に示すように、中継装置2に3Gの伝送方式によって送信を行なう。中継装置2は、送信装置1からの信号を受信し、受信した信号を復号し、変換可能な信号にする。その後、中継装置2は、受信装置3および中継装置2の両方が対応可能な伝送方式の中で、最も周波数利用効率の高い周波数利用効率の高い3.9Gの伝送方式を選択し、受信装置3に信号を送信する。
なお、本実施形態では、中継装置2が上りリンクの信号を中継する場合を示しているが、本発明は、これに限定されるわけではなく、下り回線でも同様の手法を行うことが可能である。
次に、送信装置について説明する。図2は、送信装置の概略構成を示すブロック図である。入力された情報ビット系列に対して、誤り訂正符号化部20で畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号化を行い、得られた符号化ビット系列をインタリーブ部21に入力する。インタリーブ部21では、伝搬路による歪みの影響をランダム化するために符号化ビットの並びを並び変え、変調部22へ出力する。変調部22では、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)や16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等の変調シンボルを生成し、拡散部23へ出力する。
拡散部23では、変調シンボルをPN(Pseudo Noise)符号等の拡散符号によって拡散し、拡散チップ系列を生成し、DA(Digital to Analog)変換部24に出力する。DA変換部24は、ディジタル信号をアナログ信号に変換し、無線送信部25は、帯域制限フィルタリング処理やアップコンバージョンを行ない、アンテナ部26を用いて信号を送信する。
図3は、中継装置の概略構成を示すブロック図である。アンテナ部30を介して受信された信号は、無線受信部31においてダウンコンバージョン、フィルタリング等の処理が行なわれた後、AD変換部32においてAD変換され、3G受信信号処理部33へ出力される。
3G受信信号処理部33は、図4に示すような構成を採る。すなわち、3G受信信号処理部33に入力された信号は、rake合成部41へ入力される。rake合成部41は、異なる経路(パス)を経由して受信された信号を、送信装置1で用いられた拡散符号から相関を計算することでパスを分離し、合成した後、復調部42へ出力する。復調部42は、rake合成部41から入力された信号から、送信装置1で行われた変調に基づいて対数尤度比(Log Likelihood Ratio;LLR)を算出し、デ・インタリーブ部43へ出力する。
デ・インタリーブ部43は、送信装置1で行なったインタリーブに対応するデ・インタリーブを行うことで符号化ビットのLLRの並びを元に戻し、誤り訂正復号部44へ出力する。誤り訂正復号部44は、送信装置1で行なわれた符号化に対応する誤り訂正復号処理を行い、得られたビット系列を出力する。
なお、本実施形態では、rake合成を用いた例を示したが、マルチパスの影響を補償する技術であれば、最尤推定や周波数領域等化等、どのようなものであってもよい。
次に、図3において、3G受信信号処理部33の出力は、伝送方式選択部34に入力される。伝送方式選択部34は、受信装置3が復調可能な伝送方式の中から、最も周波数利用効率の高い伝送方式を選択する。なお、上記のように、受信装置が復調可能な伝送方式は、予め受信装置3から通知されている。例えば、受信装置3が、3Gと3.9Gの伝送方式について復調が可能な場合、伝送方式選択部34は、入力された信号を3.9G送信信号生成部35bに出力する。一方、受信装置3が、3Gのみに対応する場合は、入力された信号を3G送信信号生成部35aに出力する。以降、本実施形態では、3.9G送信信号生成部35bが選択された場合について説明する。
伝送方式選択部34から出力されたビット系列は、3.9G送信信号生成部35bに入力される。図5は、3.9G送信信号生成部の概略構成を示すブロック図である。入力された情報ビット系列に対して、誤り訂正符号化部51は、畳み込み符号、ターボ符号あるいはLDPC(Low Density Parity Check)符号等の誤り訂正符号化を行い、得られた符号化ビット系列を、インタリーブ部52に出力する。インタリーブ部52は、ビットインタリーブを適用して、符号化ビットを並び変えた後、変調部53へ出力する。変調部53は、符号化ビットからQPSKや16QAM等の変調シンボルを生成し、DFT部54へ出力する。なお、変調部53で行う変調方式は、送信装置1と異なる変調方式を用いてもよい。
DFT部54は、NDFT個の変調シンボルに対してDFT(Discrete Fourier Transform)を適用し、周波数信号に変換する。得られたNDFT個の周波数スペクトルはスペクトル割当て部55に出力される。スペクトル割当て部55は、入力されたNDFT個の周波数スペクトルを、基地局からの割り当て情報により、NFFT/NDFT個の連続周波数帯域(サブチャネル)のいずれかにに割り当てる。その後、割り当てられなかった周波数帯域には0を挿入し、NFFTポイントのIFFT部56に出力する。例えば、図6では、6個のサブチャネルのうち、伝搬路状態の良い4番目のサブチャネルを割り当てた時の例を示している。第iサブチャネルの伝搬路品質C(i)としては、例えば、以下の式に示されるように、各サブチャネルに含まれる伝搬路の電力和や、他の干渉を考慮した品質等どのようなものであってもよい。
Figure 0005501229
ここでH(k)は、第k周波数の複素伝搬路利得、i番目のサブチャネルを構成する周波数群をNseg(i)としている。
IFFT部56は、NFFTポイントのIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)を適用し、時間領域の信号に変換して出力する。IFFT部56の出力は、GI挿入部57に入力され、NFFT個の信号の後方NGI点のサンプルをNFFT個の信号の前に付加するGIの挿入処理が行なわれ、NFFT+NGI個の信号系列が出力される。
図3において、3.9G送信信号生成部35bの出力は、DA変換部36に入力される。DA変換部36は、ディジタル信号からアナログ信号に変換し、無線送信部37は、フィルタリング処理やアップコンバージョンを行ない、アンテナ部38を用いて信号の送信を行なう。
図7は、受信装置の概略構成を示すブロック図である。受信装置は、アンテナ部70を介して信号を受信する。受信された信号は、無線受信部71においてダウンコンバージョン、フィルタリング等の処理が行なわれた後、AD変換部72においてディジタル信号に変換され、3.9G受信信号処理部73へ入力される。
図8は、3.9G受信信号処理部の概略構成を示すブロック図である。3.9G受信信号処理部73に入力された信号は、GI除去部81に入力される。GI除去部81では、送信側で挿入したNGIポイントのGIが除去され、GIが取り除かれた信号は、パイロット信号分離部82に出力される。パイロット信号分離部82は、パイロット信号と受信信号(受信データ信号)とを分離する。パイロット信号分離部82は、パイロット信号を等化重み生成部83に出力し、パイロット信号が取り除かれた受信信号(受信データ信号)をFFT部84に出力する。
等化重み生成部83は、入力された受信パイロット信号を用いて、MMSE(Minimum Mean Square Error)重みやZF(Zero Forcing)重み等の等化重みを生成し、等化部86へ出力する。一方、FFT部84に入力された受信信号は、NFFTポイントのFFTが適用され、周波数領域の信号に変換された後、スペクトル抽出部85に出力される。スペクトル抽出部85は、送信側のスペクトル割当て部の割当て情報に基づいて、NDFT個のスペクトルを選択・抽出し、受信信号として等化部86へ出力する。等化部86は、FFT部84から出力された周波数領域の信号に対して、等化重み生成部83から入力された等化重みを乗算することで等化処理を行い、IDFT部87へ出力する。
IDFT部87に入力された信号は、IDFTが適用され、復調部88へ出力される。復調部88は、送信装置で行われた変調に基づいてLLRを算出し、デ・インタリーブ部89へ出力する。デ・インタリーブ部89は、送信装置で行なったビットインタリーブに対応するデ・インタリーブによりLLRを送信装置における符号化ビットの並びと同一の並びに戻し、誤り訂正復号部90へ出力する。誤り訂正復号部90は、送信装置で行なった符号化に対応する誤り訂正復号処理を行い、得られたビット系列を出力する。なお、誤り訂正復号部90への入力をLLRとしているが、本発明は、これに限定されるわけではなく、LLRを用いずに復号することも可能である。
このように、送信装置1が3Gのみ対応であっても、中継装置2が、送信装置1が送信した信号を復調し、3.9Gの伝送方式で受信装置3へ送信することができるので、システム全体の周波数利用効率を向上させることができる。
なお、第1の実施形態では、中継装置2が、一旦送信装置1からのデータを復号して、後述するように再生成する例を示しているが、3.9Gの伝送方式に従って送信されていれば問題ないので、伝搬路を補償した受信信号を3.9Gの波形に変換してもよい。さらに、2Gから3Gや、3Gから4Gなど世代の異なる伝送方式に変換するという処理と本質的には同一である。また、時間周波数変換および周波数時間変換の際にDFTとFFTを使い分けているが、元の信号の時間および周波数信号の変換とスペクトルを配置した後の時間および周波数信号の変換を区別するためであり、どちらの変換も数学的な結果は同一であることから、FFTのみで行ってもDFTのみで行ってもよいし、本実施例とDFTとFFTが逆であってもよい。
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、3.9Gのみに対応する送信装置(移動局)と、ダイナミックスペクトル制御(DSC)を用いる4Gに対応する受信装置(基地局装置)とからなる通信システムに適用される中継装置および中継方法について説明する。
図9は、送信装置の概略構成を示すブロック図である。まず、データ通信を行なう前に、送信装置は、3.9Gの信号を送信することを中継装置に通知する。また、受信装置もDSCの復調が可能であることを中継装置に予め通知しておく。図9において、情報ビット系列は、3.9G送信信号生成部91に入力される。3.9G送信信号生成部91は、第1の実施形態において、図5を用いて説明した構成と同様である。3.9G送信信号生成部91が出力する信号系列は、DA変換部92に入力される。DA変換部92は、ディジタル信号をアナログ信号に変換する。無線送信部93は、帯域制限フィルタリング処理やアップコンバージョンを行ない、アンテナ部94を用いて信号を送信する。
図10は、中継装置の概略構成を示すブロック図である。アンテナ部101を介して受信された信号は、無線受信部102においてダウンコンバージョン、フィルタリング等の処理が行なわれた後、AD変換部103においてディジタル信号に変換され、3.9G受信信号処理部104へ入力される。中継装置における3.9G受信信号処理部104は、第1の実施形態において、図8を用いて説明した構成と同様であるため、説明を省略する。3.9G受信信号処理部104から出力されたビット系列は、DSC送信信号生成部105に入力される。
図11は、DSC送信信号生成部の概略構成を示すブロック図である。図11において、入力された情報ビット系列に対して、誤り訂正符号化部111で畳み込み符号、ターボ符号あるいはLDPC符号等の誤り訂正符号化を行い、得られた符号化ビット系列を、インタリーブ部112に入力する。インタリーブ部112は、伝搬路による歪みの影響をランダム化するために順番を並び変え、変調部113へ出力する。変調部113は、QPSKや16QAM等の変調シンボルを生成し、DFT部114へ出力する。なお、変調部113で行う変調方式として、送信装置と異なる変調方式を用いてもよい。
DFT部114は、NDFT個の変調シンボルに対してDFTを適用し、周波数信号に変換する。得られたNDFT個の周波数スペクトルは、DSC部115に出力される。DSC部115は、入力されたNDFT個の周波数スペクトルを、離散スペクトル単位でNFFTポイントのいずれかに、自由に割り当てる。図12は、割り当ての例を示す図である。図12に示すように、例えば、6個のスペクトルを伝搬路状態の良い任意の周波数に割り当てる。つまり、割り当てパターンとしては、「NFFTNDFT」通りの組み合わせが存在し、その中から1パターンが選択されることになる。なお、通常のDSCでは、伝搬路の良好な離散周波数の上位NFFT個を選択することが多い。
このとき、割り当てられなかった周波数には0を挿入し、IFFT部116に入力する。また、他の中継装置や送信装置がある周波数を使用していることをDSC部115が検知している場合は、その周波数を避けた上で状態のよい周波数にスペクトルの割り当てを行なう。第1の実施形態と同様に、伝搬路の電力を基準としたものであってもよいし、他の干渉を考慮した受信品質等どのようなものであってもよい。
IFFT部116は、DSC部115により得られた割当て後の周波数信号に対してNFFTポイントのIFFTを適用し、時間領域の信号に変換して出力する。IFFT部116の出力は、GI挿入部117に入力され、NFFT個の信号の後部NGI個をNFFT個の信号の前に付加する処理が行なわれ、NFFT+NGI個の信号系列が出力される。
図10において、DSC送信信号生成部105の出力は、DA変換部106に入力され、DA変換部106において、ディジタル信号をアナログ信号に変換し、無線送信部107で帯域制限フィルタリング処理やアップコンバージョンを行ない、アンテナ部108を用いて信号を送信する。
図13は、受信装置の概略構成を示すブロック図である。アンテナ部131を介して受信された信号は、無線受信部132においてダウンコンバージョン、フィルタリング等の処理が行なわれた後、AD変換部133においてディジタル信号に変換され、DSC受信信号処理部134へ入力される。図14は、受信装置におけるDSC受信信号処理部の概略構成を示すブロック図である。DSC受信信号処理部134に入力された信号は、GI除去部141へ入力される。GI除去部141は、送信側で挿入したNGIポイントのGIが受信信号から除去され、GIが除去された信号は、パイロット信号分離部142に出力される。
パイロット信号分離部142は、パイロット信号と受信信号(受信データ信号)とを分離する。パイロット信号分離部142は、パイロット信号を等化重み生成部143に出力し、受信信号(受信データ信号)をFFT部144に出力する。等化重み生成部143は、入力されたパイロット信号から伝搬路特性を推定した後、MMSE重みやZF重み等の等化重みを生成し、等化部146へ出力する。
一方、FFT部144に入力された信号は、NFFTポイントのFFTが適用され、周波数領域の信号に変換され、スペクトル抽出部145に出力される。スペクトル抽出部145は、中継装置におけるDSC部の割当てに基づいてスペクトルを選択・抽出し、抽出したNDFT個のスペクトルを等化部146へ出力する。等化部146は、FFT部144から出力された抽出後の周波数信号に対して、等化重み生成部143から入力された等化重みを乗算することによって、伝搬路の周波数変動を補償し、IDFT部147へ出力する。
IDFT部147は、入力された周波数信号に対して、IDFTを適用し、時間信号に変換した後、復調部148へ出力する。復調部148は、送信装置で行われた変調方式に基づいてLLRを算出し、デ・インタリーブ部149へ出力する。デ・インタリーブ部149は、送信装置で行なったインタリーブに対応するデ・インタリーブを行い、誤り訂正復号部150へ出力する。誤り訂正復号部150は、送信装置で行なった符号化に対応する誤り訂正復号処理を行い、復号されたビット系列を出力する。
このように、送信装置が3.9Gのみ対応であっても、中継装置が、送信装置が送信した信号を復号し、DSCを行なって受信装置へ送信するので、より利得の高い周波数を選択できるようになる。このため、通信品質の向上を図ることができると共に、より高い多値変調を用いることができ、システム全体の周波数利用効率を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態として、公衆移動通信システムの世代間の伝送方式を変更する中継について説明した。本発明は、これに限定されず、当然、屋内のプライベート空間など、オフィスやホームネットワークなどのために企業などが開発した独自の伝送方式を、公衆移動通信網や外部のネットワークからのデータを中継する際にプライベート空間内の伝送方式に対応させるような場合にも適用することが可能である。すなわち、公衆移動通信網のデータを、免許不要なISM(Industry-Science-Medical)帯などの信号に変換すれば本発明を利用することが可能である。
また、以上の説明では、送信装置と受信装置との伝送方式が異なる場合に用いられる中継装置を示したが、例えば、送信装置が非MIMOで、受信装置がMIMOである場合や、その逆の場合も、中継装置がこの相違を吸収して、送信装置と受信装置との通信を中継することが可能である。
1 送信装置
2 中継装置
3 受信装置
20 誤り訂正符号化部
21 インタリーブ部
22 変調部
23 拡散部
24 DA変換部
25 無線送信部
26 アンテナ部
30 アンテナ部
31 無線受信部
32 AD変換部
33 3G受信信号処理部
34 伝送方式選択部
35a 3G送信信号生成部
35b 3.9G送信信号生成部
36 DA変換部
37 無線送信部
38 アンテナ部
41 rake合成部
42 復調部
43 デ・インタリーブ部
44 誤り訂正復号部
51 誤り訂正符号化部
52 インタリーブ部
53 変調部
54 DFT部
55 スペクトル割当て部
56 IFFT部
57 GI挿入部
70 アンテナ部
71 無線受信部
72 AD変換部
73 3.9G受信信号処理部
81 GI除去部
82 パイロット信号分離部
83 等化重み生成部
84 FFT部
85 スペクトル抽出部
86 等化部
87 IDFT部
88 復調部
89 デ・インタリーブ部
90 誤り訂正復号部
91 3.9G送信信号生成部
92 DA変換部
93 無線送信部
94 アンテナ部
101 アンテナ部
102 無線受信部
103 AD変換部
104 3.9G受信信号処理部
105 DSC送信信号生成部
106 DA変換部
107 無線送信部
108 アンテナ部
111 誤り訂正符号化部
112 インタリーブ部
113 変調部
114 DFT部
115 DSC部
116 IFFT部
117 GI挿入部
131 アンテナ部
132 無線受信部
133 AD変換部
134 DSC受信信号処理部
141 GI除去部
142 パイロット信号分離部
143 等化重み生成部
144 FFT部
145 スペクトル抽出部
146 等化部
147 IDFT部
148 復調部
149 デ・インタリーブ部
150 誤り訂正復号部

Claims (5)

  1. 移動局装置から受信した信号を基地局装置に対して送信する中継装置であって、
    前記移動局装置から連続した複数のサブキャリアを用いて送信されたシングルキャリア信号を復調する受信信号処理部と、
    前記受信信号処理部が出力する信号を周波数スペクトルに変換するDFT部と、
    前記周波数スペクトルを分割し、非連続なサブキャリアに配置した信号を生成するスペクトル制御部と、
    複数の伝送方式から前記基地局装置が復調可能な伝送方式を選択する選択部と、
    前記受信信号処理部によって復調された信号に基づいて、前記選択部によって選択された伝送方式で用いられる信号を生成する信号生成部と、を備え
    前記信号生成部は、シングルキャリアの周波数スペクトルを割り当て可能な任意の周波数に配置した送信信号を生成することを特徴とする中継装置。
  2. 前記選択部は、前記基地局装置が前記非連続なサブキャリアに配置した信号を復調可能であるか否かによって、前記周波数スペクトルを分割するか否かを選択することを特徴とする請求項1記載の中継装置。
  3. 前記スペクトル制御部は、前記基地局装置との間の伝搬路利得または干渉量の少なくとも一つに基づいて、前記周波数スペクトルを配置することを特徴とする請求項1または請求項2記載の中継装置。
  4. 移動局装置と基地局装置とが中継装置を介して無線通信を行なう通信システムであって、
    前記移動局装置が、連続した複数のサブキャリアを用いたシングルキャリア信号を送信し、
    前記中継装置が、受信信号処理部において前記移動局装置から受信した前記シングルキャリア信号を復調し、DFT部において前記受信信号処理部で復調された信号を周波数スペクトルに変換し、スペクトル制御部において前記周波数スペクトルを分割し、非連続なサブキャリアに配置した信号を生成し、選択部において複数の伝送方式から前記基地局装置が復調可能な伝送方式を選択し、信号生成部において前記復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられ、シングルキャリアの周波数スペクトルを割り当て可能な任意の周波数に配置した送信信号を生成し、
    前記基地局装置が、前記中継装置から前記非連続なサブキャリアに配置した信号を受信することを特徴とする通信システム。
  5. 移動局装置から受信した信号を基地局装置に対して送信する中継方法であって、
    前記移動局装置から連続した複数のサブキャリアを用いて送信されたシングルキャリア信号を復調し、
    前記復調された信号を周波数スペクトルに変換し、
    前記周波数スペクトルを分割し、非連続なサブキャリアに配置した信号を生成し、
    複数の伝送方式から前記基地局装置が復調可能な伝送方式を選択し、
    前記復調された信号に基づいて、前記選択された伝送方式で用いられ、シングルキャリアの周波数スペクトルを割り当て可能な任意の周波数に配置した送信信号を生成することを特徴とする中継方法。
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