(57)【要約】【課題】無線通信基地局のセル半径は通常１０ｋｍ以下であるが、郊外に設置する基地局では最大２４０ｋｍまでセル半径拡大を求められる可能性がある。こうした広半径のセルをＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌと呼ぶ。セル半径拡大に対応するには回路規模やメモリ容量の追加が必要であるが、郊外向けで適用数の少ない製品のため、専用のベースバンドモデム用ＬＳＩ等を開発すると１製品あたりの開発コストが高くなる。一般基地局向けＬＳＩにこの機能を搭載すると、オプション機能のために製造コストが高くなり、いずれの場合にも無駄が生じる。【解決手段】(1)メモリ所要量増加に対応するため、外付けメモリを増設する。(2)所要処理能力増加に対応するため、部品あたりの収容チャネル数を通常時より減らす。(3)処理遅延増加に対応するため、閉ループ制御のパラメータ設定を通常時と変更する。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と端末間で双方向通信を行い、
複数種類の基地局と端末間の往復伝播遅延量（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ）が生ずる無線通信システムのための基地局であって、
電波を送受信するための複数のアンテナと、
受信信号を復調するベースバンドモデムを有し、
該ベースバンドモデム内部に、該往復伝播遅延を吸収するため、該複数のアンテナからの受信信号を個別に一定時間保持するメモリまたはメモリ群と、１つのアンテナから複数のメモリへ受信信号を分配する分配器と、
該往復伝播遅延量が大きい場合に備え、予め外部にメモリを追加接続できるようなインタフェースを有することを特徴とする基地局。
【請求項２】
基地局と端末間で双方向通信を行い、
複数種類の基地局と端末間の往復伝播遅延量（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ）が生ずる無線通信システムのための基地局であって、
電波を送受信するための複数のアンテナと、
受信信号を復調するベースバンドモデムとを有し、
該ベースバンドモデム内部に、該往復伝播遅延を吸収するため、該複数のアンテナからの受信信号を該アンテナごとに一定時間保持するメモリまたはメモリ群と、１つのアンテナから複数のメモリへ受信信号を分配する分配器と、該複数アンテナ−メモリ間の配線を切り替え可能な選択装置を有し、
前記往復伝播遅延量が大きい場合には、該選択装置を操作することによって該複数アンテナ−メモリ間の配線を変更し、
メモリに入力するアンテナの本数を減らし、代わりにアンテナ１本あたりの受信信号を保持する時間を長くすることによって、該往復伝播遅延量の増加に対応することを特徴とする基地局。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基地局であって、
該ベースバンドモデムの部品1個あたりで復調処理するチャネルの数を該往復伝播遅延量の増減に合わせて変更し、該往復伝播遅延量増加に伴う所要処理量の増加に対し1チャネルあたりに割り当てる処理時間の長さを長くし、所要メモリ量の増加に対し1チャネルあたりに割り当てる領域のサイズを大きくすることを特徴とする基地局。
【請求項４】
請求項3に記載の基地局であって、該処理が、パスサーチであることを特徴とする基地局。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の基地局であって、基地局と端末間で閉ループのシステム制御を行い、該往復伝播遅延量が増えた際にも全体の処理遅延が制御周期に間に合うように、信号処理の精度と制御周期を調整することを特徴とする基地局。
【請求項６】
請求項5に記載の基地局であって、該閉ループ制御が端末送信電力制御を含み、調整パラメータが伝搬路推定時の平均化区間、ＳＩＲ測定のためのパイロット信号平均化期間、および電力制御周期であることを特徴とする基地局。
【請求項７】
請求項5に記載の基地局であって、該閉ループ制御がデータレート適応制御を含み、調整パラメータが伝搬路推定時の平均化区間、データレート通知信号復調時の平均化期間、およびレート可変周期であることを特徴とする基地局。
【請求項８】
請求項5に記載の基地局であって、該閉ループ制御がＨ−ＡＲＱ再送制御を含み、調整パラメータが伝搬路推定時の平均化区間、誤り訂正復号時のイタレーション回数、および再送周期であることを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信システムにおける、基地局の構成に関する。中でもベースバンドモデムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、国内における携帯電話・ＰＨＳ等の無線通信システムは、サービスエリアを人口カバー率９０％以上に広げ、住宅地や市街地においては「どこでも使える」環境が整いつつある。人口カバー率を残り数％上げるためには、山間部や離島等の人口密度が低い地域へも基地局を設置する必要がある。しかしこのような場所へのインフラ整備はコストがかかる反面利用率が低く、投資効果が上がりにくいのが難点であった。
【０００３】
また海外では、中国において携帯電話が急激に普及しており、都市部だけでなく郊外におけるサービス需要も高まってきた。中国は日本国内に比べ、都市部と郊外の人口密度差が大きい点が特色である。都市部では少しでもスループットを高く、郊外では少しでもカバレッジを広く、と異なるニーズに柔軟に対応し、迅速かつ低コストで無線通信インフラを整備する手段が求められている。
【０００４】
こうした郊外のインフラ整備を効率よく行いたいという需要に応え、基地局のセル半径を最大２４０ｋｍまで拡大するＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ方式が提案され、既に実用化されている（図１、非特許引用文献１）。都市部では建物等の反射によって伝播距離が制限されるため、セル半径は１０ｋｍ以下が主流であり、設計上のマージンを見込んだ最大値でも約６０ｋｍである。近年ではより多くのユーザーを収容するために、セル半径を数百ｍ以下に抑え、周波数繰り返し頻度を高めるＭｉｃｒｏ Ｃｅｌｌ方式の基地局も増えている。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ方式はその対極にあたり、マルチキャリア対応のパワーアンプを使って１キャリア信号を増幅することでキャリアあたりの送信電力を高めたり、アンテナ高を高くしたりすることによって伝播距離を伸ばし、少しでも広いエリアを１つの基地局でカバーしようという方法である。非特許引用文献１では、中国華北地方の山東省において海上無線通信向けに導入され、陸上で１３０ｋｍ、海上で２４０ｋｍのカバレッジを持つＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ方式の基地局が紹介されている。
【非特許文献１】Ｎｏｒｔｅｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ社ホームページ、Ｎｅｗｓ＆Ｅｖｅｎｔｓ内、“Ｌｉｆｅｓａｖｉｎｇ ＣＤＭＡ Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ ｅａｒｎｓ ｐｒａｉｓｅ”、[ｏｎｌｉｎｅ]、２００３年５月２日Ｃｈｉｎａ Ｄａｉｌｙ掲載の関連記事、[２００５年５月１６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｏｒｔｅｌｎｅｔｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｎｅｗｓ／ｉｎｔｈｅｎｅｗｓ／ｊａｎ_ｊｕｎ０３．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基地局のベースバンドモデム部においてこのＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ方式に対応するには、往復伝播遅延量Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ１０１（基地局が信号を送信してから、端末がＡｃｋを返信し、それが基地局で受信されるまでの時間）の増加に応じて復調タイミングの調整範囲を広げる必要があり、通常の基地局向けベースバンドモデム部と比べおよそ４倍以上の処理量とメモリ量が必要となる。しかしＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ方式は前述の通り郊外向けであり、基地局設置数全体に対する適用比率は現状まだ低い。そのためＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ専用にベースバンドモデム用ＬＳＩ等を開発すると、１製品あたりの開発コストが高くなる。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ専用にせず、通常のベースバンドモデム部にオプションとしてこの機能を付加すると、必ずしも使用されない機能のために製造コストが高くなり、いずれの場合にも無駄が生じる点が問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本特許では下記３案により、ベースバンドモデム部のＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ化を実現する。
(1)メモリ所要量増加に対応するため、外付けメモリを増設する。
(2)所要処理能力増加に対応するため、部品あたりの収容チャネル数を通常時より減らす。
(3)処理遅延増加に対応するため、閉ループ制御のパラメータ設定を通常時と変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、通常時と比べてハードウェア規模を増やすことなく、効率的にＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌに対応可能なベースバンドモデム用部品を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
(システム全体構成)
まず図１０により、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線通信システム向け基地局の一般的な構成を説明する。アンテナ１１１より受信された受信信号はフロントエンド部１１２内のアンテナスイッチ（又はデュプレクサ）で送受分離され、フィルタリングを受けた後、無線部１１３において周波数変換を受けてベースバンド帯域に落とされる。更に信号は無線ＩＦ部１１４においてデジタル信号に変換され、ベースバンドモデム部１１５の復調ブロック１１７で復調され、ネットワークＩＦ部１１６を介してネットワークへ出力される。また、基地局へ送信する送信信号はネットワークＩＦ部１１６からベースバンドモデム部１１５に入力され、送信ブロック１１８で誤り訂正符号化等の変調処理を受ける。その後送信信号は無線ＩＦ部１１４においてアナログ信号に変換され、無線部１１３で所望周波数帯域の周波数の信号となり、フロントエンド部１１２でフィルタリングされた後、アンテナ１１１から送信される。
【０００９】
本発明はこの中で特に、ベースバンドモデム部の構成に関する。ベースバンドモデム部は、図１０に示すように、同期ブロック１１９、復調ブロック１１７、送信ブロック１１５から構成される。同期ブロック１１９では、無線端末から送られてくる信号に対して初期同期捕捉及び同期追従の処理を行う。図５において説明するパスサーチ部は、この同期ブロックに含まれる。復調ブロック１１７では、逆拡散、復調、及び誤り訂正復号の処理を行う。以下に説明する入力メモリ、分配器、出力セレクタは、この復調ブロックに含まれる。また復調ブロックは、図７〜図９に説明する閉ループ制御を実施する機能を有する。送信ブロック１１５では、符号化、変調及び拡散の処理を行う。以下ＣＤＭＡ方式の無線通信システムに基づき説明するが、本発明はＣＤＭＡ方式のみに限定されず、他方式においても同様な効果を得ることが出来る。
【００１０】
(復調ブロック入力メモリ構成)
まず初めに、復調ブロック１１７に含まれる入力メモリのＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応について考える。従来のベースバンドモデム部復調ブロックでは、複数チャネルの時多重処理を効率よく行うため、アンテナ毎の受信信号を一旦入力メモリに保存している。図２に従来の入力メモリと出力セレクタの構成を示す。復調処理するチャネルによって受信すべきアンテナが異なるため、出力セレクタ２０１でメモリ２０３〜２０６のうちどの信号を復調ブロック２０２へ出力するかを随時切り替える。メモリ１個でアンテナ１個につき通常のセル半径で想定されるＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙの最大値の長さに相当する受信信号のサンプルを保持する。この例では１１０ＭＨｚ帯でセル半径約６０ｋｍを想定し、５１２ｃｈｉｐとする。メモリはリングバッファの構成を取り、アドレス先頭から５１２ｃｈｉｐ後のサンプルまで書き込んだら、次は先頭に戻って上書きする。Ｂｏｏｍｅｒ Cｅｌｌ対応時は約４倍のサンプルを保持する必要があり、メモリ所要量が４倍になる。
【００１１】
ここで図３を用いて本発明による第一の実施例を説明する。本実施例は上述の解決手段（１）に相当し、１アンテナにつき従来の３倍分の容量の外付けメモリ３０７を増設することでＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌに対応する。メモリは複数個増設してもよいし、１個のメモリの内部を複数の領域に分けて使用してもよい。１アンテナにつき４つの領域を合わせてリングバッファを構成する。どのタイミングでどのメモリへ受信信号を格納するかを、分配器３０８〜３１１で切り替え制御する。切り替えのタイミングおよび順番は、アンテナ間で同期させる。あらかじめメモリ増設用のインタフェース３１２を用意しておくことで、通常の基地局向けベースバンドモデムにＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応機能を付加可能な点が特色である。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応時とそれ以外の場合では、分配器および出力セレクタの切り替えのタイミングおよび順番の設定を変更する。
【００１２】
次に図４を用いて本発明による第二の実施例を説明する。本実施例は上述の解決手段（２）に相当し、受信アンテナの本数を減らすことで、メモリの総容量を増やさずにアンテナあたりの容量を増やす。通常時には図２と同様、メモリ４０３はアンテナ１の遅延量０〜５１１ｃｈｉｐのサンプルを保持し、メモリ４０４はアンテナ２の遅延量０〜５１１ｃｈｉｐのサンプルを保持し、メモリ４０５はアンテナ３の遅延量０〜５１１ｃｈｉｐのサンプルを保持し、メモリ４０６はアンテナ４の遅延量０〜５１１ｃｈｉｐのサンプルを保持するようにし複数のアンテナの受信信号を複数のメモリで保持する(遅延量は共通)。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応時には入力セレクタ４１３〜４１５を切り替えてアンテナ−メモリ間の配線を変更し、分配器４０８によってアンテナ１の受信信号を分配することで、メモリ４０３は変わらず、メモリ４０４はアンテナ１の遅延量５１２〜１０２３ｃｈｉｐのサンプルを保持し、メモリ４０５はアンテナ１の遅延量１０２４〜１５３５ｃｈｉｐのサンプルを保持し…と全メモリがアンテナ１の遅延量の異なるサンプルを保持する。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応時に受信アンテナ本数を減らしてよいかはシステムの要求仕様によって異なるが、設置場所が郊外のため、マルチセクタ化せずにアンテナ本数が少なくなる可能性はある。また当然のことながら、部品数を増やすことにより同一のアンテナ本数に対応することも可能である。本実施例は通常時と比べてメモリ容量を増やすことなく、効率的にＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌに対応可能な点が特色である。
【００１３】
(同期ブロックパスサーチ部構成)
次に図５を用いて同期ブロック１１９に含まれるパスサーチ部のＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応について考える。従来のベースバンドモデム部同期ブロックでは、通信している全てのチャネルの遅延プロファイル５０１（マルチパスの遅延分布）を定期的に求め、その中から強いパスを選択し、復調ブロック１１７で復調するパスのタイミングを指示している。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応時は、この遅延プロファイルのサーチ窓幅を約４倍広げる必要がある（５０２）。遅延プロファイルの結果を保持しておくメモリ領域も同様に約4倍必要になる。
【００１４】
ここで本発明による第三の実施例を説明する。パスサーチ部では、一つのマッチドフィルタを時分割多重して複数チャネルの遅延プロファイルを計算することが多い（５０３）。このような構成においてサーチ窓幅を4倍広げるには、１チャネルあたりに割り当てる遅延プロファイル計算時間を従来の４倍に増やせばよい(５０４)。本実施例では、ベースバンドモデム用部品1つあたりで同時に受信可能なチャネル数を１／４に減らすことで、１チャネルに割り当てる処理時間を4倍増やす。メモリ領域も図６に示すように、従来他チャネルに割り当てていた領域６０１を使って１チャネルあたりの領域６０２を増やす。郊外では人口密度が低いため、Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌの同時収容ユーザー数は、都市部に設置する基地局に比べて少なくなる可能性が高い。また当然のことながら、部品数を増やすことにより同一のチャネル数に対応することも可能である。本実施例は通常時と同じ部品を用いて、効率的にＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌに対応可能な点が特色である。
【００１５】
(復調ブロックにおける閉ループ制御)
次に基地局−端末間で行われる閉ループ制御のＢｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応について考える。従来のベースバンドモデム部復調ブロック（図１０の１１７）では、端末の送信電力制御、データレート適応制御、Ｈ−ＡＲＱ再送制御等、基地局−端末間で連携した閉ループ制御を行っている。図７に送信電力制御の例を示す。送信電力制御では、端末から送信される上りチャネル７０１の通信品質を、例えばＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）等を指標に基地局が測定し（７０２）、下りチャネルのＲＰＣビット７０３を通じて端末に送信電力を上げる／下げるよう指示することにより、常に一定の通信品質で通信できるよう調整している。Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応時は図８に示すように、Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ８０４が増えるが、ＲＰＣビット８０３の送信タイミングは端末送信時を基準に規定されており、通常時と変わらない。そこで本発明による第四の実施例では、Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ対応時はＳＩＲ測定期間８０２を通常時の１タイムスロット分よりも短くすることで、ＲＰＣビットの送信に間に合わせる。ここで測定時間の短縮とは主に平均化期間短縮を指す。
【００１６】
同様な状況下において本発明による第五の実施例では、図９に示すように、ＳＩＲ測定期間９０２を通常時と同じかそれ以上取り、その結果を通常時よりも１タイムスロット後のＲＰＣビット９０３に反映する。測定時間の長さで測定精度が決まり、制御周期によって端末の移動やフェージングへの追従性が決まる。トレードオフの関係にある測定精度と追従性のどちらを重視するかはシステムの要求仕様によって異なる。
【００１７】
データレート適応制御においても、データレートを指示するＤＲＣ（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ビットの復調精度と制御周期の間に上記と同様なトレードオフの問題が生ずる。またＨ−ＡＲＱ再送制御では、データの復調精度と再送周期の間に上記と同様なトレードオフの問題が生ずる。この場合には、伝搬路推定のための平均化時間および、誤り訂正復号のイタレーション回数も調整対象となる。第四および第五の実施例は上述の解決手段（３）に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌの概念図。
【図２】従来のベースバンドモデム部復調ブロック入力メモリの構成図。
【図３】本発明の第一の実施例による入力メモリの構成図。
【図４】本発明の第二の実施例による入力メモリの構成図。
【図５】本発明の第三の実施例によるパスサーチ時分割処理の概念図。
【図６】本発明の第三の実施例によるメモリ領域割り当ての概念図。
【図７】従来の基地局における通常時の端末送信電力制御の概念図。
【図８】本発明の第四の実施例によるＢｏｏｍｅｒＣｅｌｌ時の端末送信電力制御の概念図。
【図９】本発明の第五の実施例によるＢｏｏｍｅｒＣｅｌｌ時の端末送信電力制御の概念図。
【図１０】無線通信システムに使用される一般的な基地局の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１０１、７０４、８０４、９０４…Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ、２０１…出力セレクタ、２０２…逆拡散・復調・誤り訂正復号処理ブロック、２０３、３０３…アンテナ１用メモリ、２０４…アンテナ２用メモリ、２０５…アンテナ３用メモリ、２０６…アンテナ４用メモリ、３０７…外付けメモリ、３０８、３０９、３１０、３１１、４０８…分配器、３１２…外付けメモリインタフェース、４０３…遅延量０−５１１用メモリ、４０４…遅延量５１２−１０２３用メモリ、４０５…遅延量１０２４−１５３５用メモリ、４０６…遅延量１５３６−２０４７用メモリ、４１３、４１４、４１５…入力セレクタ、５０１…通常セル時の遅延プロファイル、５０２…Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ時の遅延プロファイル、５０３…通常セル時のパスサーチ処理、５０４…Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ時のパスサーチ処理、６０１…通常セル時のメモリ割り当て、６０２…Ｂｏｏｍｅｒ Ｃｅｌｌ時のメモリ割り当て、７０１、８０１、９０１…上りチャネルデータ送信期間、７０２、８０２、９０２…ＳＩＲ測定期間、７０３、８０３、９０３…下りチャネルＲＰＣ送信期間、１１１…アンテナ、１１２…フロントエンド部、１１３…無線部、１１４…無線ＩＦ部、１１５…ベースバンドモデム部、１１６…ネットワークＩＦ部、１１７…復調ブロック、１１８…送信ブロック、１１９…同期ブロック。
【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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