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公開番号2025021517
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125255
出願日2023-08-01
発明の名称無線通信装置、無線通信方法、及び無線通信システム
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類H04B 7/06 20060101AFI20250206BHJP(電気通信技術)
要約【課題】無線通信装置内の送受信機に故障が発生した場合にも、無線通信装置の空間多重性能を維持すること。
【解決手段】無線通信装置は、複数の送受信機と、キャリブレーション用送受信機と、制御部と、を備える。制御部は、ダウンリンクキャリブレーション動作において複数の送受信機の各々からキャリブレーション用送受信機へ出力されたダウンリンクキャリブレーション信号及びアップリンクキャリブレーション動作において複数の送受信機の各々から制御部へ出力されたアップリンクキャリブレーション信号に基づいて、複数の送受信機の各々の故障を検出する故障検出部と、複数の送受信機のうち、故障した送受信機以外の送受信機を用いて、空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトを再構築するセルフヒーリング処理を実行する再構築部と、を備える。
【選択図】図55
特許請求の範囲【請求項１】
複数の送受信機と、
キャリブレーション用送受信機と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
ダウンリンクキャリブレーション動作において複数の前記送受信機の各々から前記キャリブレーション用送受信機へ出力されたダウンリンクキャリブレーション信号及びアップリンクキャリブレーション動作において複数の前記送受信機の各々から前記制御部へ出力されたアップリンクキャリブレーション信号に基づいて、複数の前記送受信機の各々の故障を検出する故障検出部と、
複数の前記送受信機のうち、故障した前記送受信機以外の前記送受信機を用いて、空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトを再構築するセルフヒーリング処理を実行する再構築部と、を備える、
無線通信装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記故障検出部は、複数の前記送受信機の各々から出力された前記ダウンリンクキャリブレーション信号の位相又は振幅、及び、前記アップリンクキャリブレーション信号の位相又は振幅に基づいて、複数の前記送受信機の各々の故障を検出する、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記再構築部は、
端末との間の伝搬路を表す伝搬路行列の行列要素のうち、故障した前記送受信機の行列要素にゼロを代入し、
故障した前記送受信機の行列要素にゼロが代入された前記伝搬路行列を用いて、ゼロフォーシング処理を行うことにより、前記空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトを再構築する、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記再構築部は、前記ゼロフォーシング処理において、故障した前記送受信機の行列要素にゼロが代入された前記伝搬路行列を特異値分解し、特異値分解により得られた右特異ベクトルからなる行列の一般化逆行列を、再構築される前記空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトとして導出する、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送受信機の故障数に基づいて、前記セルフヒーリング処理の実行可否を判定する第１の判定部を更に備える、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記第１の判定部は、
前記送受信機の故障数毎に、複数の前記送受信機が全て正常である状態で空間多重を行ったときの送信信号の送信電力と、前記セルフヒーリング処理により再構築された空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトにて空間多重を行ったときの送信信号の送信電力と、の差分を示すパワーロスを予め算出し、
前記送受信機の故障数毎の前記パワーロスに基づいて、前記送受信機の故障数の閾値を予め設定し、
前記送受信機の故障数と前記閾値との比較結果に基づいて、前記セルフヒーリング処理の実行可否を判定する、
請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記第１の判定部は、前記パワーロスが所定値以内を維持し得る前記送受信機の故障数の上限値を、前記閾値に予め設定する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記送受信機の故障数及び故障位置に基づいて、前記セルフヒーリング処理の実行可否を判定する第２の判定部を更に備える、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項９】
複数の送受信機と、キャリブレーション用送受信機と、制御部と、を備える無線通信装置による無線通信方法であって、
ダウンリンクキャリブレーション動作において複数の前記送受信機の各々から前記キャリブレーション用送受信機へ出力されたダウンリンクキャリブレーション信号及びアップリンクキャリブレーション動作において複数の前記送受信機の各々から前記制御部へ出力されたアップリンクキャリブレーション信号に基づいて、複数の前記送受信機の各々の故障を検出する故障検出ステップと、
複数の前記送受信機のうち、故障した前記送受信機以外の前記送受信機を用いて、空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトを再構築するセルフヒーリング処理を実行する再構築ステップと、を含む、
無線通信方法。
【請求項１０】
第１の無線通信装置と、
第２の無線通信装置と、を備え、
前記第１の無線通信装置は、
複数の送受信機と、
キャリブレーション用送受信機と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
ダウンリンクキャリブレーション動作において複数の前記送受信機の各々から前記キャリブレーション用送受信機へ出力されたダウンリンクキャリブレーション信号及びアップリンクキャリブレーション動作において複数の前記送受信機の各々から前記制御部へ出力されたアップリンクキャリブレーション信号に基づいて、複数の前記送受信機の各々の故障を検出する故障検出部を備え、
前記第２の無線通信装置は、
複数の前記送受信機のうち、故障した前記送受信機以外の前記送受信機を用いて、空間多重用ダウンリンクビームフォーミングウェイトを再構築するセルフヒーリング処理を実行する再構築部を備える、
無線通信システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信装置、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
5G（5 Generation）用のアクティブアンテナシステム（AAS：Active Antenna System）には、高周波数利用効率を実現できるフルデジタルビームフォーミング方式が採用されている（例えば、特許文献１）。また、AASにおいては、Massive MIMO（Multi Input Multi Output）による空間多重性能によるデータ伝送の高速大容量化、並びに周波数利用効率の改善の実現が期待されている。2030年に導入が見込まれているBeyond 5G/6Gを下支えする5G Systemを実現するためには、AASを面的に展開していくことが益々必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１９－５０３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、今後は、AASが面的に展開され、これに伴い、AAS内で稼働する送受信機（TRX）の総数が増加していくことが予想される。ただし、AAS内のTRXの総数が増加すると、経年劣化等によりTRXの故障数が増加することが懸念される。
【０００５】
本発明者は、AAS内でのTRXの故障数が増加するに従って、希望端末以外の他端末の方向へのNull深さのばらつきが著しく大きくなり、空間多重性能が大きく劣化してしまうことを見出した。以下では、AASにおいて、TRXの故障数の増加が、空間多重時に重要となるNull深さに与える影響について説明する。
【０００６】
まず、関連技術に係るAAS９００の構成について説明する。図１に、関連技術に係るAAS９００の回路構成例を示す。また、図２に、関連技術に係るAAS９００の諸元の例を示す。
なお、図１及び図２では、AAS９００は、アンテナ素子を、±45°偏波共用パッチアンテナで構成し、水平８×垂直４×２偏波構成の計６４個のアンテナ素子を装備するものとする。また、AAS９００は、垂直な２個のアンテナ素子を１個のTRXに接続する構成とし、水平８×垂直２×２偏波構成の３２個のTRXを装備するものとする。
【０００７】
また、図１及び図２では、AAS９００は、基地局として用いられることを想定している。
そのため、AAS９００は、不図示の複数のUE（User Equipment）に対し、各UEへのレイヤ毎（後述する実施形態では、一例として、交差偏波による偏波MIMOで2レイヤ伝送を行う）のDATA伝送Stream（時間信号）にBeam Forming Weightが掛けられたDL（Downlink）信号を送信するDL動作を実行する。また、AAS９００は、複数のUEから、UL（Uplink）信号をAAS９００の全アンテナ素子で受信する事によりUL動作を実行する。
【０００８】
図１及び図２に示されるように、関連技術に係るAAS９００は、光トランシーバ１０Ａ,１０Ｂ、ベースバンド（BB：Baseband）部２０、３２個のTRX３１－０～３１－３１、３２個のスイッチ（SW：Switch）３２－０～３２－３１、アンテナ４０、キャリブレーション用送受信機（CAL-TRX）５１、SW５２、及び、キャリブレーションネットワーク（CAL Network）６０を備えている。なお、以下では、どのTRX３１－０～３１－３１であるか特定しない場合はTRX３１－ｎ（ｎ＝０，・・・,３１）と適宜称する。同様に、SW３２－０～３２－３１は、SW３２－ｎと適宜称する。
【０００９】
光トランシーバ１０Ａ,１０Ｂは、不図示の分配ユニット（DU：Distributed Unit）とBB部２０との間で送受信される信号の光電変換及びその逆の変換を行う。
BB部２０は、DL動作を実行する場合は、光トランシーバ１０Ａ,１０Ｂから出力されたDL信号を、各TRX３１－ｎに出力する。また、BB部２０は、UL動作を実行する場合は、各TRX３１－ｎから出力されたUL信号を、光トランシーバ１０Ａ,１０Ｂに出力する。
【００１０】
TRX３１－ｎは、DL動作を実行する場合は、BB部２０から出力された、複数のUEへの各レイヤ信号毎にBeam Forming Weightが掛けられたDL信号を、IQ（In-phase and Quadrature）信号からRF（Radio Frequency）信号に変換し、増幅した上で、SW３２－ｎに出力する。また、TRX３１－ｎは、UL動作を実行する場合は、SW３２－ｎから出力されたUL信号を増幅し、RF信号からIQ信号に変換した上で、BB部２０に出力する。そのため、TRX３１－ｎは、BB部２０にて各UEへのBeam Forming Weighが掛けられたDL信号をIQ信号からRF信号に変換する送信機（TX）、TXから出力されたDL信号を増幅する送信アンプを備えている。また、TRX３１－ｎは、多素子でアレー構成された複数アンテナを経てUL信号を増幅する受信アンプ、受信アンプから出力されたUL信号をRF信号からIQ信号に変換する受信機（RX）等も備えている。なお、SW３２－ｎは、TRX３１－ｎ内に設けられていても良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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