(57)【要約】【課題】固定データレートで、効果的にベースバンド信号を圧縮する送信装置を提供する。【解決手段】送信装置は、所定期間毎に、ベースバンド信号の各サンプル値の分布を判定する判定手段と、前記分布に基づき量子化ステップを決定する決定手段と、前記決定した量子化ステップで、前記ベースバンド信号の各サンプル値の符号化を行う符号化手段と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定期間毎に、ベースバンド信号の各サンプル値の分布を判定する判定手段と、
前記分布に基づき量子化ステップを決定する決定手段と、
前記決定した量子化ステップで、前記ベースバンド信号の各サンプル値の符号化を行う符号化手段と、
を備えていることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記符号化手段が符号化したデータと、前記決定手段が決定した量子化ステップを受信装置に送信する送信手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記分布の１つ以上の連続したサンプル値を含む２つの区間のうち、サンプル数が多い方の区間の量子化ステップの間隔を、サンプル数が少ない方の量子ステップの間隔より小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記決定手段は、各量子化ステップに含まれるサンプル数の最大値と最小値の差が最小となる様に量子化ステップを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項５】
前記決定手段は、各量子化ステップに含まれるサンプル数の差の最大値を最小とする様に各量子化ステップを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記所定期間毎のベースバンド信号のサンプル値の平均値及び分散を求め、前記分布を、前記平均値及び分散に従う正規分布であると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項７】
前記決定手段は、前記正規分布から、各量子化ステップに含まれるサンプル数が等しくなる様に各量子化ステップを決定することを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
前記判定手段に入力されるベースバンド信号は、同相及び直交の２つのベースバンド信号が時分割多重されたものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項９】
Ｍビット（Ｍは２以上の整数）のサンプル値と、２Ｍ個の量子化ステップとＮビット（ＮはＭより大きい整数）の振幅値との関係を示す量子化情報と、を受信する受信装置であって、
前記量子化情報に基づき前記Ｍビットのサンプル値をＮビットのサンプル値に変換する変換手段を備えていることを特徴とする受信装置。
【請求項１０】
前記量子化情報は、正規分布を示す情報であり、
前記正規分布を各区間の積分値が等しくなる様に前記正規分布を２Ｍ個の区間に分割することで、２Ｍ個の量子化ステップと振幅値との関係を決定する決定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記変換手段が出力するＮビットのサンプル値を分離して、同相及び直交の２つのベースバンド信号のサンプル値を出力する分離手段をさらに備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信ネットワークにおいて、無線信号を送受信する基地局と、当該基地局との間でベースバンド信号を送受信するベースバンド処理装置との間の通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線通信ネットワークの柔軟な展開のため、基地局においてベースバンド信号の生成及び無線信号への変換を行うのではなく、基地局とは異なる場所に設置されたベースバンド処理装置においてベースバンド信号を生成する構成が提案されている。この構成において、ベースバンド処理装置は、送信データに基づき変調を行ってベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を光ファイバ等の伝送路を使用して基地局に送信し、基地局は受信するベースバンド信号の周波数変換（アップコンバージョン）や増幅処理を行って無線信号として移動端末に向けて送信する。一方、基地局は、移動端末から受信する無線信号の増幅や周波数変換（ダウンコンバージョン）を行ってベースバンド信号に変換し、このベースバンド信号を光ファイバ等の伝送路を使用してベースバンド処理装置に送信し、ベースバンド処理装置は受信したベースバンド信号の復調を行う。
【０００３】
特許文献１は、基地局とベースバンド処理装置間で送受信されるベースバンド信号の圧縮を行うことを提案している。なお、基地局からベースバンド処理装置への伝送における基地局でのベースバンド信号の圧縮及びベースバンド処理装置での解凍と、ベースバンド処理装置から基地局への伝送におけるベースバンド処理装置でのベースバンド信号の圧縮及び基地局での解凍は同じであるため、以下では、ベースバンド信号の圧縮を行う装置を送信装置と呼び、圧縮されたベースバンド信号の解凍を行う装置を受信装置と呼ぶ。つまり、基地局及びベースバンド処理装置は、それぞれ、送信装置及び受信装置を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５２６０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）の２つのベースバンド信号の圧縮を個別に行い、よって、送信装置は、同相及び直交それぞれの圧縮部を必要とし、受信装置も、同相及び直交それぞれの解凍部を必要とする。また、特許文献１では、ベースバンド信号の各サンプルの差分のハフマン符号化等により圧縮を行うため、データ圧縮率が変動し、よって、送信装置から受信装置に送る圧縮したベースバンド信号のデータ速度が可変となる。しかしながら、送信装置と受信装置間の伝送は、固定データレートで行われることが一般的であるため、特許文献１に記載の方法で圧縮したベースバンド信号は、送信装置と受信装置間の伝送に適用し難い。
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決する送信装置及び受信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によると、送信装置は、所定期間毎に、ベースバンド信号の各サンプル値の分布を判定する判定手段と、前記分布に基づき量子化ステップを決定する決定手段と、前記決定した量子化ステップで、前記ベースバンド信号の各サンプル値の符号化を行う符号化手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
固定データレートで、効果的にベースバンド信号を圧縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による送信装置の概略的な構成図。
【図２】一実施形態による圧縮部の概略的な構成図。
【図３】再量子化ステップ決定の説明図。
【図４】再量子化ステップによる符号化の説明図。
【図５】一実施形態による受信装置の概略的な構成図。
【図６】一実施形態による解凍部の概略的な構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。
【００１１】
図１は、一実施形態による送信装置の概略的な構成図である。同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）の２つのベースバンド信号は、それぞれ、アナログ・デジタル変換部（ＡＤＣ）１１及び１２においてデジタル変換される。なお、本例において、ＡＤＣ１１及び１２は、各サンプル値をＮビットで符号化（量子化）するものとする。多重部１３は、デジタル化された同相及び直交のベースバンド信号をサンプル値毎に時分割多重し、１つのサンプル列として圧縮部１４に出力する。圧縮部１４は、多重部１３からの時分割多重されたベースバンド信号の圧縮処理を行い、圧縮処理されたベースバンド信号（図中では信号と表記）と、量子化情報を送信部１５に送信する。なお、圧縮処理の詳細と、送信部１５に送信する量子化情報については、後述する。送信部１５は、圧縮処理されたベースバンド信号のデータと、量子化情報から、所定構成のフレームを生成して伝送路に送信する。
【００１２】
図２は、圧縮部１４の概略的な構成を示す図である。なお、本例において、圧縮部１４は、多重部１３から入力されるサンプル列の、Ｎビットで表現された各サンプル値をＭビット（Ｎ＞Ｍ）で再量子化することで圧縮を行う。まず、多重部１３からのサンプル列は、バッファ部１４１に保存されると共に、量子化ステップ算出部１４４に入力される。量子化ステップ算出部１４１は、所定期間の各サンプルの振幅値の分布（ヒストグラム）を求める。ここでは、所定期間のサンプル数をＳとする。量子化ステップ算出部１４１は、各区間に含まれるサンプル数の数が（Ｓ／２Ｍ）でできるだけ均等となる様に、量子化ステップを決定する。
【００１３】
例えば、Ｎ＝６ビットで、Ｍ＝３ビットとする。この場合、各サンプルの振幅値は、−３２〜＋３２の６４つのいずれかとなる。ここで、図３に示す様に、Ｓ個のサンプルの内、振幅の値が１５〜３１であるもの、５〜１４であるもの、２〜４であるもの、０〜１であるもの、−２〜−１であるもの、−５〜−３であるもの、−１５〜−６であるもの、−３２〜−１６であるものがそれぞれＳ／８個であるものとする。この場合、量子化ステップ算出部１４１は、振幅の値が１５〜３１、５〜１４、２〜４、０〜１、−２〜−１、−５〜−３、−１５〜−６、−３２〜−１６を、それぞれ１つの量子化ステップとする。
【００１４】
そして、量子化ステップ算出部１４４は、各量子化ステップを符号化部１４２に通知し、符号化部１４２は、量子化ステップ算出部１４４から通知された量子化ステップで、バッファ部１４１から読み出したサンプル値を符号化する。例えば、図３に示す様に量子化ステップを決定した場合の符号化例を図４に示す。図４に示す例において、振幅値が１５〜３１のサンプル値は"０１１"に符号化される。なお、量子化ステップ算出部１４４が決定する各量子化ステップに対応する符号語は、その振幅順に予め決めておくことができる。また、量子化ステップ算出部１４４が決定した各量子化ステップの境界値を受信装置に通知するため、量子化ステップの境界値を示す量子化情報を、量子化ステップ算出部１４４は、送信部１５に出力する。量子化情報は、例えば、各境界の下側又は上側の値とすることができる。例えば、図５の量子化ステップで境界の下側の値を通知する場合、量子化ステップ算出部１４４は、値１４、４、１、−１、−３、−６、−１６を量子化情報とする。
【００１５】
なお、図３においては説明を簡略化するため、Ｓ個のサンプルを（Ｓ／８）で等分できた場合を示しているが、実際には等分できない場合の方が多い。したがって、一般的には、２Ｍ個の各量子化ステップに含まれるサンプル数が（Ｓ／２Ｍ）に最も近くなる様に量子化ステップを決定する。例えば、量子化ステップ算出部１４４は、各量子化ステップの区間に含まれるサンプル数の最大値と最小値の差が最小となる様に量子化ステップを決定することができる。また、各量子化ステップの区間のサンプル数の差の最大値が最小となる様に量子化ステップを決定することができる。
【００１６】
図５は、一実施形態による受信装置の概略的な構成図である。受信部２１は、送信装置が送信したフレームを受信し、ベースバンド信号のＭビットの各サンプル（信号）と、量子化情報をそれぞれ解凍部２２に送信する。図６は、解凍部２２の概略的な構成図である。Ｍビットの各サンプルは、バッファ部２２１に入力され、量子化ステップ算出部２２３は、量子化情報から、Ｍビットのサンプル値と、Ｎビットのサンプル値の関係を求め、復号部２２２に通知し、復号部２２２は、Ｍビットのサンプル値を、Ｎビットのサンプル値に変換する。このとき、復号部２２２は、Ｍビットのサンプル値に含まれるＮビットのサンプル値の略中央のＮビットのサンプル値に変換する。具体的には、図４の関係でＭビットの値が"０１０"の場合、"９"又は"１０"の振幅値を示すＮビットのサンプル値に変換され、Ｍビットの値が"００１"の場合、"３"の振幅値を示すＮビットのサンプル値に変換される。図５に戻り、分離部２３は、解凍部２２が出力するＮビットのサンプル値を、サンプル毎に分離して、同相及び直交のデジタル化されたベースバンド信号をそれぞれデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２４及び２５に出力し、デジタル・アナログ変換器２４及び２５は、それぞれ、アナログのベースバンド信号を出力する。
【００１７】
本実施形態では、所定期間毎のサンプル値の分布を調べ、サンプル数が均等になる様に再量子化のための量子化ステップを決定する。つまり、分布が多いサンプル値の近傍では、再量子化の量子化ステップも細かくなるため、再量子化による量子化雑音を抑えつつ、固定レートに圧縮することができる。また、同相及び直交のベースバンド信号のサンプル値を時分割多重して圧縮を行うことで圧縮部１４及び解凍部２２の数を１つにすることができる。なお、同相及び直交のアナログ・ベースバンド信号の振幅の平均値及び分散値は共に似た値となることが知られており、よって、同相及び直交のベースバンド信号のサンプル値を時分割多重しても、サンプル値の分布の特性が大きく変わることはない。
【００１８】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、ヒストグラムにより再量子化ステップを求めていた。本実施形態では、所定期間のサンプルの振幅値の平均値（μ）及び標準偏差（σ）を求め、振幅値の分布を正規分布（Ｎ，σ２）に従うものと見做す。その後は、第一実施形態と同様である。つまり、求めた正規分布に従い、含まれるサンプルの数（区間の積分値）が等しくなる様に、量子化ステップを決定する。なお、本実施形態では、量子化情報として、平均値（μ）及び標準偏差（σ）（又は分散）を使用する。
【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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