(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムであって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部は、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定部と、
前記予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と伝送データの次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する誤差予測部と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化部と、
前記非線形量子化部の量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送部と、
前記誤差信号伝送部の伝送した誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに変換する量子化ステップ復元部と、
前記量子化ステップ復元部にて量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記予測係数決定部の算出した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元部と、
を備え、
前記非線形量子化部は、誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出して前記誤差予測部へ出力し、
前記誤差予測部は、前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して誤差信号を算出すること、
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記非線形量子化部は、前記無線信号の平均振幅に応じて量子化ステップサイズを変更することを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記非線形量子化部は、無線帯域割り当て情報から前記無線信号の特性を推定し、推定した該無線信号の特性に応じて量子化ステップサイズを変更することを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記無線信号の特性は、無線信号の使用サブキャリア数であることを特徴とする、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記無線信号の特性は、前記無線信号を送受信して通信している無線端末の数であることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定手順と、
誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出する量子化誤差決定手順と、
前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して誤差信号を生成する誤差予測手順と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化手順と、
前記非線形量子化手順で量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送手順と、
を有する光信号伝送方法。
【請求項７】
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
前記伝送路を伝送された誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに戻す量子化ステップ復元手順と、
前記量子化ステップ復元手順で量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記伝送路を伝送された誤差信号とともに受信した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元手順と、
を有し、
前記誤差信号は、前記誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して算出されていること、
を特徴とする光信号伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で伝送されるデジタルＲｏＦ信号の圧縮技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラーシステムにおいて、セル構成の自由度を向上するため、基地局の機能を信号処理部（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ  Ｕｎｉｔ）とＲＦ部（ＲＲＵ：Ｒｅｍｏｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｕｎｉｔ）に分割して物理的に離れた構成とする事が検討されている。この時ＢＢＵ−ＲＲＵ間において無線信号はＲｏＦ技術により伝送される。ＲｏＦ技術は光伝送方法によりアナログＲｏＦ技術とデジタルＲｏＦ技術に大別できるが、近年は伝送品質に優れたデジタルＲｏＦ技術の検討が盛んであり、ＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）［１］等の標準化団体の下、仕様策定が進められている。またＢＢＵ−ＲＲＵ間の接続媒体として、同軸ケーブルや光ファイバ等が用いられるが、特に光ファイバによって接続する事により、伝送距離を拡大する事ができる。
【０００３】
一つのＢＢＵが複数のＲＲＵを収容する事もできる。これにより、各ＲＲＵに必要なＢＢＵを一つに集約する事ができ、運用コスト及び設置コストを削減することが可能となる。このような形態の一例として、ＢＢＵ−ＲＲＵ間をＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで接続する形態が提案されている。ＰＯＮの信号多重方法としては、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ），ＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）等が選択できる。
【０００４】
以後、ＢＢＵ−ＲＲＵ間のデジタルＲｏＦ伝送技術を関連技術と呼ぶ。また、ＢＢＵで作成した無線信号のＩ軸Ｑ軸ごとのデジタル信号（ＩＱデータ）を光信号に変換してＲＲＵへ伝送し、ＲＲＵで受信した光信号を無線信号に変換して、無線端末へと送信するリンクを下りリンクと呼ぶ。一方、無線端末が送信した無線信号をＲＲＵで受信し、受信した無線信号を光信号に変換してＢＢＵへ伝送し、ＢＢＵで受信した光信号をＩＱデータに変換して信号の復調を行うリンクを上りリンクと呼ぶ。
【０００５】
本発明に関連するＲＲＵの装置構成例を図１０に示す。ＲＲＵ９１は上りリンクの信号処理のため、無線信号の送／受信を行うアンテナ１１と、送信／受信を切り替える送受切替部１２と、受信した無線信号の信号電力を信号処理ができるレベルまで増幅する増幅器１３と、無線信号をベースバンドにダウンコンバートするダウンコンバート部１４と、ダウンコンバートされたアナログ信号をＩＱデータに変換するＡ／Ｄ変換部１５と、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部（上り）１６と、ＩＱデータとＢＢＵ９３−ＲＲＵ９１間の制御信号を多重するフレーム変換部１７と、電気信号を光信号に変換して送信する電気−光（Ｅ／Ｏ）変換部１８を有する。送受切替部１２は、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）と、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）のどちらにも対応できる。
【０００６】
またＲＲＵ９１は下りリンクの信号処理のため、ＢＢＵ９３から受信した光信号を電気信号に変換する光−電気（Ｏ／Ｅ）変換部２８と、信信号からＢＢＵ９３−ＲＲＵ９１間の制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部２７と、ＩＱデータに対してフィルタリング処理を行うベースバンドフィルタ部（下り）２６と、ＩＱデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２５と、アナログ信号をアップコンバートするアップコンバート部２４と、電力を決められた送信電力まで増幅する増幅器２３と、送受切替部１２と、アンテナ１１を有する。
【０００７】
本発明に関連するＢＢＵの装置構成例を図１１に示す。ＢＢＵ９３は上りリンクの信号処理のため、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部３１と、受信信号から制御信号及びＩＱデータを取り出すフレーム変換部３２と、ＩＱデータに対して復調を行う変復調部３３を有する。またＢＢＵ９３は下りリンクの信号処理のため、無線信号のＩＱデータを出力する変復調部３３と、ＩＱデータと制御信号を多重するフレーム変換部３４と、電気信号を光信号に変換して送信するＥ／Ｏ変換部３５を有する。
【０００８】
ＣＰＲＩでＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）信号を伝送する場合を例に取ると、システム帯域幅２０ＭＨｚのシステムに対しては３０．７２ＭＨｚのサンプリング周波数が用いられ、またＩ軸とＱ軸のそれぞれに対するデジタルサンプリングにおいて上り信号は４〜２０ビット、下り信号は８〜２０ビットの量子化ビット数が適用される。またフレーム変換部３４ではフレーム全体の１／１６に制御信号が挿入され、さらに信号は８Ｂ／１０Ｂ符号化した後に伝送される。したがって、デジタルＲｏＦ伝送のためには光ファイバ区間で非常に広帯域が必要となる。
【０００９】
デジタルＲｏＦ伝送の所要帯域を削減する手法として、予測符号化を用いて量子化ビット数を削減する手法がある。該手法では、無線信号の数サンプル点から次サンプル点の振幅値を予測する。図１２に、予測の動作例を示す。図１２では、過去３つのサンプル点の値から次のサンプル点の値を予測している。予測手法の一つである線形予測法では、過去の数サンプル点にそれぞれ係数を乗算して加算した値を次のサンプル点の予測値とする。この時の係数を、以後予測係数と呼ぶ。予測係数は、実際のサンプル点の値と予測値の差である誤差信号が小さくなるよう設定される。予測の精度が高いほど、誤差信号の振幅値はほとんど０に近くなる。
【００１０】
図１３に、誤差信号の確率密度関数の一例を示す。図１３では、ＬＴＥ  ＰＨＹ層のパラメータに基づくＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）無線信号に対して、過去３２サンプル点で次のサンプル点の予測値を算出している。予測係数は、５１２サンプル点ごとに誤差信号のユークリッドノルムが最小となるよう決定した。図１３より、誤差信号の振幅値は０付近ほど確率密度が高いとわかる。そこで、この誤差信号をハフマン符号化などのエントロピー符号化により符号化すれば、出現確率の高い振幅値ほど少ないビット数で伝送できるため、デジタルＲｏＦ伝送の所要帯域を減少できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ＣＰＲＩ，“ＣＰＲＩ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｖ５．０”，Ｓｅｐ．，２０１１，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｒｉ．ｉｎｆｏ／ｓｐｅｃ．ｈｔｍｌ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
関連する誤差信号をエントロピー符号化して伝送する方式では、符号化後のビット数が一定ではないため、デジタルＲｏＦ伝送の所要帯域が一定でない。このため光ファイバ区間の通信容量を、デジタルＲｏＦ伝送の最大所要帯域や、デジタルＲｏＦ伝送の平均所要帯域にマージンを持たせた値とする必要があり、所要通信容量の増大につながる。
【００１３】
本発明は、ＢＢＵ−ＲＲＵ間で伝送されるデジタルＲｏＦ信号の量子化ビット数を削減し、所要通信容量の増大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明では、誤差信号を非線形量子化して伝送することにより、固定の量子化ステップを用いる場合と比べて量子化ビット数を削減し、またデジタルＲｏＦ伝送の所要帯域を一定に保つ。
【００１５】
具体的には、本発明に係る通信システムは、
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムであって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部は、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定部と、
前記予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と伝送データの次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する誤差予測部と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化部と、
前記非線形量子化部の量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送部と、
前記誤差信号伝送部の伝送した誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに変換する量子化ステップ復元部と、
前記量子化ステップ復元部にて量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記予測係数決定部の算出した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元部と、
を備え、
前記非線形量子化部は、誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出して前記誤差予測部へ出力し、
前記誤差予測部は、前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して誤差信号を算出すること、
を特徴とする。
【００１７】
本発明に係る通信システムでは、前記非線形量子化部は、前記無線信号の平均振幅に応じて量子化ステップサイズを変更してもよい。
【００１８】
本発明に係る通信システムでは、前記非線形量子化部は、無線帯域割り当て情報から前記無線信号の特性を推定し、推定した該無線信号の特性に応じて量子化ステップサイズを変更してもよい。
【００１９】
本発明に係る通信システムでは、前記無線信号の特性は、無線信号の使用サブキャリア数であってもよい。
【００２０】
本発明に係る通信システムでは、前記無線信号の特性は、前記無線信号を送受信して通信している無線端末の数であってもよい。
【００２１】
具体的には、本発明に係る光信号伝送方法は、
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
伝送データの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する予測係数決定手順と、
誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を算出する量子化誤差決定手順と、
前記量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して誤差信号を生成する誤差予測手順と、
前記誤差信号を非線形の量子化ステップサイズで量子化する非線形量子化手順と、
前記非線形量子化手順で量子化した誤差信号を前記光伝送路に送信する誤差信号伝送手順と、
を有する。
【００２２】
具体的には、本発明に係る光信号伝送方法は、
無線信号を送受信するアンテナ部と前記アンテナ部の制御を行う信号処理部とが光伝送路を用いて接続されている通信システムの光信号伝送方法であって、
前記アンテナ部及び前記信号処理部において、
前記伝送路を伝送された誤差信号の量子化ステップサイズを一様な量子化ステップサイズに戻す量子化ステップ復元手順と、
前記量子化ステップ復元手順で量子化ステップサイズの復元された誤差信号を、前記伝送路を伝送された誤差信号とともに受信した予測係数を用いて伝送データのサンプル点に復元する信号復元手順と、
を有し、
前記誤差信号は、前記誤差信号の量子化の際に発生する量子化誤差を前記伝送データのサンプル点に加算した値及び前記予測係数を用いて、次のサンプル点の値を予測して算出されていること、
を特徴とする。
【００２３】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、固定の量子化ステップを用いる場合と比べて量子化ビット数を削減できる。またデジタルＲｏＦ伝送の所要帯域が一定となるため、関連技術と比べて光ファイバ区間の所要通信容量が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る非線形量子化の一例を示す。
【図２】実施形態１のＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図３】実施形態１のＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図４】実施形態２のＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図５】実施形態２のＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図６】実施形態３のＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図７】実施形態３のＢＢＵ９３の装置構成例を示す。
【図８】実施形態４のＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図９】実施形態４のＢＢＵ９３の装置構成例を示す。
【図１０】本発明に関連するＲＲＵ９１の装置構成例を示す。
【図１１】本発明に関連するＢＢＵ９３の装置構成例を示す。
【図１２】予測の動作例を示す。
【図１３】誤差信号の確率密度関数の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２７】
本実施形態に係る発明は、送信側に非線形量子化部を備え、受信側に量子化ステップ復元部を備える。非線形量子化部は、誤差信号を非線形量子化する。図１に、本発明に係る非線形量子化の一例を示す。本実施形態では、非線形量子化とは、誤差信号の振幅に応じた量子化ステップサイズで、誤差信号を量子化することをいう。量子化ステップサイズは振幅誤差によって異なり、振幅誤差の小さなデータは量子化ステップサイズを小さくし、振幅誤差の大きなデータは量子化ステップサイズを大きくする。そして、受信側の量子化ステップ復元部は、受信した誤差信号のステップサイズを線形量子化のステップサイズに復元する。すなわち、非線形のステップサイズを、誤差信号の振幅によらず量子化ステップが一定である線形量子化のステップサイズに変換する。
【００２８】
（実施形態１）
実施形態１のＲＲＵ９１の装置構成例を図２に示す。ＲＲＵ９１は、下りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、誤差信号に多重された予測係数を抽出する予測係数抽出部４３と、ＢＢＵ９３側で非線形量子化されたデータを元の線形量子化に戻す量子化ステップ復元部４１と、通知された予測係数を基に次のサンプル点の予測値を算出して誤差信号を加算することで元のＩＱデータを復元する信号復元部４２を有する。
【００２９】
ＲＲＵ９１は、上りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、ＩＱデータを基に予測係数を作成して該予測係数に基づき誤差信号を算出して、予測係数及び誤差信号を出力する予測係数決定及び誤差予測部４４と、誤差信号を非線形量子化する非線形量子化部４５を有する。予測係数決定及び誤差予測部４４は、予測係数を決定する予測係数決定部と、誤差信号を出力する誤差予測部とに分離されていてもよいが、本実施形態では一つの構成である例について説明する。予測係数決定及び誤差予測部４４で決定した予測係数はフレーム変換部１７に出力される。フレーム変換部１７は、予測係数を誤差信号と多重する。これにより、予測係数はＢＢＵ９３側へ通知される。
【００３０】
実施形態１のＢＢＵ９３の装置構成例を図３に示す。ＢＢＵ９３は、下りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、ＩＱデータを基に予測係数を作成して該予測係数に基づき誤差信号を算出して、予測係数及び誤差信号を出力する予測係数決定及び誤差予測部５４と、誤差信号を非線形量子化する非線形量子化部５５を有する。予測係数決定及び誤差予測部５４で決定した予測係数はフレーム変換部３４に出力される。フレーム変換部３４は、予測係数を誤差信号と多重する。これにより、予測係数はＲＲＵ９１側へ通知される。
【００３１】
ＢＢＵ９３は、上りリンクの信号処理のため、関連技術と異なり、誤差信号に多重された予測係数を抽出する予測係数抽出部５３と、ＲＲＵ９１側で非線形量子化されたデータを元の線形量子化に戻す量子化ステップ復元部５１と、通知された予測係数を基に次のサンプル点の予測値を算出して誤差信号を加算することで元のＩＱデータを復元する信号復元部５２を有する。
【００３２】
ＲＲＵ９１はアンテナ部として機能し、ＢＢＵ９３は信号処理部として機能する。下りリンクにおいては、フレーム変換部３４、Ｅ／Ｏ変換部３５、Ｏ／Ｅ変換部２８及びフレーム変換部２７が誤差信号伝送部として機能する。上りリンクにおいては、フレーム変換部１７、Ｅ／Ｏ変換部１８、Ｏ／Ｅ変換部３１及びフレーム変換部３２が誤差信号伝送部として機能する。
【００３３】
本実施形態に係る光信号伝送方法は、下りリンクの信号処理のときに、ＢＢＵ９３が予測係数決定手順と、誤差予測手順と、非線形量子化手順と、誤差信号伝送手順と、を順に実行した後に、ＲＲＵ９１が量子化ステップ復元手順と、信号復元手順と、を順に実行する。
予測係数決定手順では、予測係数決定及び誤差予測部５４が、ＩＱデータの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する。
誤差予測手順では、予測係数決定及び誤差予測部５４が、予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する。
非線形量子化手順では、非線形量子化部５５が、誤差信号の振幅に応じた非線形の量子化ステップサイズで、誤差信号を量子化する。
誤差信号伝送手順では、フレーム変換部３４が誤差信号を光ファイバへ送信し、フレーム変換部２７が誤差信号を受信する。このとき、予測係数抽出部４３は、フレーム変換部２７の受信した信号から、予測係数を抽出して信号復元部４２へ出力する。
量子化ステップ復元手順では、量子化ステップ復元部４１が、誤差信号のステップサイズを、誤差信号の振幅によらず量子化ステップが一定である線形量子化のステップサイズに変換する。
信号復元手順では、信号復元部４２が、ステップサイズの復元された誤差信号を、予測係数決定及び誤差予測部５４の算出した予測係数を用いてＩＱデータのサンプル点に復元する。
【００３４】
本実施形態に係る光信号伝送方法は、上りリンクの信号処理のときに、ＲＲＵ９１が予測係数決定手順と、誤差予測手順と、非線形量子化手順と、誤差信号伝送手順と、を順に実行した後に、ＢＢＵ９３が量子化ステップ復元手順と、信号復元手順と、を順に実行する。
予測係数決定手順では、予測係数決定及び誤差予測部４４が、ＩＱデータの複数のサンプル点を用いて予測係数を算出する。
誤差予測手順では、予測係数決定及び誤差予測部４４が、予測係数を用いて算出した次のサンプル点の値と次のサンプル点の実際の値との差分から誤差信号を生成する。
非線形量子化手順では、非線形量子化部４５が、誤差信号の振幅に応じた非線形の量子化ステップサイズで、誤差信号を量子化する。
誤差信号伝送手順では、フレーム変換部１７が誤差信号を光ファイバへ送信し、フレーム変換部３２が誤差信号を受信する。このとき、予測係数抽出部５３は、フレーム変換部３２の受信した信号から、予測係数を抽出して信号復元部５２へ出力する。
量子化ステップ復元手順では、量子化ステップ復元部５１が、誤差信号のステップサイズを、誤差信号の振幅によらず量子化ステップが一定である線形量子化のステップサイズに変換する。
信号復元手順では、信号復元部５２が、ステップサイズの復元された誤差信号を、予測係数決定及び誤差予測部４４の算出した予測係数を用いてＩＱデータのサンプル点に復元する。
【００３５】
ここで、予測係数決定及び誤差予測部４４及び５４における予測係数の算出方法は限定しない。例えば、最小二乗法等により予測係数を求めることができる。
【００３６】
非線形量子化に用いるビット数を一定にしておけば、デジタルＲｏＦ伝送の所要帯域は常に一定である。予測係数決定及び誤差予測部４４及び５４で、一番目のサンプル点の予測値を算出することはできない。一番目のサンプル点の予測値は、サンプル値をそのまま誤差信号として送信しても良いし、一番目のサンプル値だけを別の量子化ステップ／量子化ビット数で量子化して送信しても良い。
【００３７】
予測係数がａ１であり、過去１サンプル点に予測係数ａ１をかけて次のサンプル点の予測値を算出する場合を例に、信号復元部４２及び５２における動作の具体例を述べる。
予測係数決定及び誤差予測部４４及び５４は、ｉ番目のサンプル点Ｓｉに予測係数ａ１を乗算したａ１ＳｉをＳｉ＋１の予測値として、誤差信号（Ｓｉ＋１−ａ１Ｓｉ）を出力する。この誤差信号に非線形量子化を行うことで、Ｓｉ＋１−ａ１Ｓｉが送信される。
【００３８】
量子化ステップ復元部４１は、誤差信号（Ｓｉ＋１−ａ１Ｓｉ）の量子化ステップを線形量子化に変換する。信号復元部４２及び５２は、これまでに復元したｉ番目のサンプル点Ｓｉ’に予測係数ａ１をかけて誤差信号を加算し、ａ１Ｓｉ’＋Ｓｉ＋１−ａ１Ｓｉを出力する。ｉ番目のサンプル点を正確に復元できていると仮定すると、Ｓｉ＝Ｓｉ’なので、Ｓｉ＋１がｉ＋１番目のサンプル値となり、サンプル値を復元することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る発明は、誤差信号を非線形量子化して伝送する。これにより、固定の量子化ステップを用いる場合と比べて量子化ビット数を削減し、デジタルＲｏＦ伝送の所要帯域を一定に保つことができる。
【００４０】
（実施形態２）
非線形量子化後のビット数が小さいほど、デジタルＲｏＦ伝送の所要帯域を削減できるが、誤差信号の量子化誤差が増大する。この時、予測係数決定及び誤差予測部４４及び５４では量子化誤差の載っていない無線信号のサンプル値を基に誤差を予測するのに対し、信号復元部４２及び５２では量子化誤差の載った入力信号を基に誤差を予測している。実施形態２では、予測係数決定及び誤差予測部４４及び５４において非線形量子化誤差を含んで誤差を予測し、信号復元の精度を向上する。
【００４１】
実施形態２のＲＲＵ９１の装置構成例を図４に示す。本実施形態では、予測係数決定及び誤差予測部４４に代えて予測係数決定部４４１及び誤差予測部４４２を備える。実施形態２のＢＢＵ９３の装置構成例を図５に示す。本実施形態では、予測係数決定及び誤差予測部５４に代えて予測係数決定部５４１及び誤差予測部５４２を備える。どちらにおいても、予測係数決定部４４１及び５４１で予測係数を決定した後、誤差予測部４４２及び５４２で該予測係数を基に誤差信号を算出する。
【００４２】
誤差予測部４４２及び５４２で、過去Ｎサンプル点を基に次サンプル点の値を予測すると仮定する。この時、非線形量子化部４５及び５５でｉ＋１〜ｉ＋Ｎ番目（ｉ＝０，１，２…）のサンプル点の誤差信号に載る量子化誤差を算出して誤差予測部４４２及び５４２へフィードバックし、誤差予測部４４２及び５４２ではｉ＋１〜ｉ＋Ｎ番目のサンプル点の信号に該量子化誤差をそれぞれ加算した値を用いて、ｉ＋Ｎ＋１番目以降のサンプル点の誤差を予測する。
【００４３】
予測係数がａ１であり、過去１サンプル点の値に係数ａ１をかけて次のサンプル値を予測する場合を例に、実施形態２の動作例を述べる。
実施形態１の誤差予測部４４２及び５４２では、ｉ番目のサンプル点Ｓｉに係数を乗算したａ１ＳｉをＳｉ＋１の予測値として、誤差信号（Ｓｉ＋１−ａ１Ｓｉ）を出力する。この誤差信号に非線形量子化を行う。このとき、量子化誤差ｑｉが発生している場合、誤差信号としてＳｉ＋１−ａ１Ｓｉ＋ｑｉが送信される。信号復元部４２及び５２では、これまでに復元したｉ番目のサンプル値Ｓｉ’に係数をかけて誤差信号を加算し、Ｓｉ＋１−ａ１Ｓｉ＋ａ１Ｓｉ’＋ｑｉを出力する。ｉ番目のサンプル値を正確に復元できていると仮定すると、Ｓｉ＝Ｓｉ’なので、Ｓｉ＋１＋ｑｉがｉ＋１番目のサンプル値となる。
【００４４】
また、ｉ＋２番目のサンプル点の誤差信号を非線形量子化した際に量子化誤差ｑｉ＋１が発生している場合、Ｓｉ＋２−ａ１Ｓｉ＋１＋ｑｉ＋１が出力されて伝送される。信号復元部４２及び５２は、ｉ＋２番目のサンプル値として、Ｓｉ＋２−ａ１Ｓｉ＋１＋ａ１（Ｓｉ＋１＋ｑｉ）＋ｑｉ＋１＝Ｓｉ＋２＋ｑｉ＋ｑｉ＋１を出力する。
【００４５】
したがって、量子化誤差ｑｉが発生している場合、実施形態１の信号復元部４２及び５２で復元された信号には、過去のサンプル点の誤差信号を非線形量子化した際の量子化誤差も載っている。つまり非線形量子化の際の各量子化誤差が、その後信号復元部４２及び５２で復元された信号に全て加算される。
【００４６】
一方実施形態２に関して述べる。先ほどと同様に、ｉ番目のサンプル点の誤差信号に非線形量子化を行ったＳｉ＋１−ａ１Ｓｉ＋ｑｉが送信され、信号復元部４２及び５２でＳｉ＋１＋ｑｉがｉ＋１番目のサンプル値として出力されたと仮定する。この場合、非線形量子化部４５及び５５は、量子化誤差ｑｉを誤差予測部４４２及び５４２に出力する。誤差予測部４４２及び５４２では、ｉ＋２番目のサンプル点の誤差信号を予測する際、ｉ＋１番目のサンプル点の誤差信号を非線形量子化した際の量子化誤差ｑｉがｉ＋１番目のサンプル値に加算して用いられ、Ｓｉ＋２−ａ１（Ｓｉ＋ｑｉ）が出力される。そして非線形量子化が行われ、Ｓｉ＋２−ａ１（Ｓｉ＋１＋ｑｉ）＋ｑｉ＋１’が伝送される。信号復元部４２及び５２は、ｉ＋２番目のサンプル点として、Ｓｉ＋２−ａ１（Ｓｉ＋１＋ｑｉ）＋ａ１（Ｓｉ＋１＋ｑｉ）＋ｑｉ＋１’＝Ｓｉ＋２＋ｑｉ＋１’を出力する。したがって、信号復元部４２及び５２で復元された信号には、過去のサンプル点の誤差を非線形量子化した際の量子化誤差が載っていない。
【００４７】
したがって、本実施形態に係る通信システムは、量子化誤差が発生した場合であっても、信号復元部４２及び５２で復元された信号への過去のサンプル点の誤差を非線形量子化した際の量子化誤差の影響を排除することができる。
【００４８】
（実施形態３）
ＩＱデータの平均電力または平均振幅値に応じて、誤差信号の平均振幅値が変動する。したがって、非線形量子化の際の量子化ステップサイズを無線信号の平均電力または平均振幅値に応じて変えることで、非線形量子化後のビット数を削減できる。そこで実施形態３では、ＩＱデータの信号電力を推定して、推定された信号電力に応じて非線形量子化の際の量子化ステップサイズを変更する。
【００４９】
実施形態３のＲＲＵ９１の装置構成例を図６に示す。実施形態１と比べ、ＲＲＵ９１は下りリンクの信号処理のため、ＢＢＵ９３から送信される量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ情報抽出部（下り）４６を有する。量子化パラメータ情報抽出部（下り）４６で得られた量子化パラメータを量子化ステップ復元部４１に入力して、量子化パラメータを変更する。量子化パラメータとは、ここでは量子化ステップサイズを指す。ＲＲＵ９１の上りリンクの装置構成は、実施形態１と同じである。
【００５０】
実施形態３のＢＢＵ９３の装置構成例を図７に示す。実施形態１と比べ、ＢＢＵ９３は下りリンクの信号処理のため、ＩＱデータの平均振幅値または平均電力値より量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部（下り）５６を有する。量子化パラメータ決定部（下り）５６で得られた量子化パラメータを非線形量子化部５５に入力し、非線形量子化部５５の量子化ステップサイズを変更する。量子化パラメータ決定部５６で決定された量子化パラメータは、ＲＲＵ９１側へ送信される。ＢＢＵ９３の上りリンクの装置構成は、実施形態１と同じである。
【００５１】
本実施形態に係る通信システムは、実施形態２の発明を組み合わせて動作可能である。
【００５２】
ＲＲＵ９１で受信された無線信号の電力値が一定になるよう増幅器１３で制御される場合、実施形態３は上りリンクに適用できない。ＲＲＵ９１で受信された無線信号の電力値が一定にならない場合、実施形態３は上りリンクにも適用できる。
【００５３】
（実施形態４）
実施形態３では、ＩＱデータから無線信号の平均電力または平均振幅値を推定した。実施形態４では、無線帯域割り当て情報から無線信号の特性を推定し、推定した無線信号の特性に応じて非線形量子化の際の量子化ステップサイズを変更する。
【００５４】
実施形態４のＲＲＵの装置構成例を図８に示す。実施形態１と比べ、ＲＲＵ９１は下りリンクの信号処理のため、ＢＢＵ９３から送信される量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ情報抽出部（下り）４６を有する。量子化パラメータ情報抽出部（下り）４６で得られた量子化パラメータを量子化ステップ復元部４１に入力して、量子化ステップサイズを調整する。
【００５５】
実施形態１と比べ、ＲＲＵ９３は上りリンクの信号処理のため、ＢＢＵ９３から送信される量子化パラメータを抽出する量子化パラメータ情報抽出部（上り）４７を有する。量子化パラメータ情報抽出部（上り）４７で得られた量子化パラメータを非線形量子化部４５に入力し、非線形量子化部の量子化ステップサイズを変更する。
【００５６】
実施形態４のＢＢＵ９３の装置構成例を図９に示す。実施形態１と比べ、ＢＢＵ９３は下りリンクの信号処理のため、無線帯域割当情報（下り）からＩＱデータの電力を推定して量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部（下り）５６を有する。量子化パラメータ決定部（下り）５６で得られた量子化パラメータを非線形量子化部５５に入力し、非線形量子化部５５の量子化ステップサイズを変更する。量子化パラメータ決定部（下り）５６で決定された量子化パラメータは、ＲＲＵ９１側へ送信される。ＯＦＤＭセルラーシステムでは、下りリンクのＩＱデータでは、使用サブキャリア数に応じてＩＱデータの平均電力が異なる。したがって、無線帯域割当情報（下り）から使用サブキャリア数を算出して、使用サブキャリア数に応じて量子化パラメータを変更する。
【００５７】
実施形態１と比べ、ＢＢＵ９３は上りリンクの信号処理のため、無線帯域割当情報（上り）からＩＱデータの分散を推定して量子化パラメータを決定する量子化パラメータ決定部（上り）５７を有する。量子化パラメータ決定部（上り）５７で決定された量子化パラメータを量子化ステップ復元部５１に入力して、量子化ステップサイズを調整する。また、フレーム変換部３４は、量子化パラメータ決定部（上り）５７で決定された量子化パラメータをＲＲＵ９１側へ送信する。上りリンクのＩＱデータは、増幅器１３により振幅値がほぼ一定に制御される。しかし、ＯＦＤＭＡセルラーシステムでは、無線信号の使用サブキャリア数が異なれば、無線信号のＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が異なる。また、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）セルラーシステムでも、無線端末の数に応じて多重される無線信号数が異なれば、無線信号のＰＡＰＲが異なる。ＰＡＰＲにより、非線形量子化の際のダイナミックレンジをいくつに設定すれば良いかが異なる。そこで、無線帯域割当情報（上り）に応じて、無線信号のＰＡＰＲを推定し、量子化ステップサイズを変更する。
【００５８】
本実施形態に係る通信システムは、実施形態２の発明と組み合わせて動作可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１１：アンテナ
１２：送受切替部
１３：増幅部
１４：ダウンコンバート部
１５：Ａ／Ｄ変換部
１６：ベースバンドフィルタ部（上り）
１７：フレーム変換部
１８：電気−光（Ｅ／Ｏ）変換部
２３：増幅器
２４：アップコンバート部
２５：Ｄ／Ａ変換部
２６：ベースバンドフィルタ部（下り）
２７：フレーム変換部
２８：光−電気（Ｏ／Ｅ）変換部
３１：Ｏ／Ｅ変換部
３２：フレーム変換部
３３：変復調部
３４：フレーム変換部
３５：Ｅ／Ｏ変換部
４１：量子化ステップ復元部
４２：信号復元部
４３：予測係数抽出部
４４：予測係数決定及び誤差予測部
４４１：予測係数決定部
４４２：誤差予測部
４５：非線形量子化部
４６：量子化パラメータ情報抽出部（下り）
４７：量子化パラメータ情報抽出部（上り）
５１：量子化ステップ復元部
５２：信号復元部
５３：予測係数抽出部
５４：予測係数決定及び誤差予測部
５４１：予測係数決定部
５４２：誤差予測部
５５：非線形量子化部
５６：量子化パラメータ決定部（下り）
５７：量子化パラメータ決定部（上り）
９１：ＲＲＵ
９３：ＢＢＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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