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公開番号2025025565
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130427
出願日2023-08-09
発明の名称通信装置、制御方法、及びプログラム
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H04L 27/26 20060101AFI20250214BHJP(電気通信技術)
要約【課題】TDD方式において、キャリア周波数誤差に起因するキャリア間干渉が存在する場合でもDL/ULの切り替えタイミングを安価で精度よく推定できる通信装置等の提供。
【解決手段】実施形態の通信装置において、信号受信部はOFDM信号をベースバンドのOFDM信号へ変換する。時間波形演算部は、時間軸波形信号の一部を抽出し既知の信号との類似度合いを算出する。キャリア周波数補正部は類似度合いに基づいて時間軸波形信号のキャリア周波数を補正する。FFT部は時間軸波形信号に対してフーリエ変換を行なう。周波数波形演算部は周波数軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する。切替タイミング推定部は周波数波形演算部の結果に基づいて自装置における上り通信と下り通信の切り替えタイミングを推定する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
基地局に接続された親局装置と、前記基地局と通信する端末装置と前記親局装置との間で信号を中継する１つ以上の子局装置と、を備える分散アンテナシステムにおいて、
前記親局装置又は前記子局装置として機能し、
時分割多重方式で送信された直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を受信する通信装置であって、
前記ＯＦＤＭ信号を受信してベースバンドの時間軸波形信号へ変換する信号受信部と、
前記信号受信部の出力である前記時間軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する時間波形演算部と、
前記時間波形演算部で算出された既知の信号との類似度合いに基づいて、前記信号受信部の出力である時間軸波形信号のキャリア周波数を補正するキャリア周波数補正部と、
前記キャリア周波数補正部の出力である時間軸波形信号に対してフーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行なうＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部の出力である周波数軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する周波数波形演算部と、
前記周波数波形演算部の結果に基づいて、自装置における上り通信と下り通信の切り替えタイミングを推定する切替タイミング推定部と、
を備える通信装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記信号受信部は、主同期信号（ＰＳＳ：Primary Synchronization Signal）と副同期信号（ＳＳＳ：Secondary Synchronization Signal）と、復調用参照信号（ＤＭＲＳ：DeModulation of Reference Signal）を含む物理報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）を有する同期信号ブロック（ＳＳＢ：SS/PBCH Block）とを受信する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記時間波形演算部は、前記時間軸波形信号に含まれるＰＳＳ信号を検出するＰＳＳ検出部を備える、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記ＰＳＳ検出部は、
前記時間軸波形信号の一部を抽出する時間信号抽出部と、
前記ＰＳＳ信号の複数のＰＳＳ符号系列と、当該ＰＳＳ符号系列を識別する符号系列番号を出力するＰＳＳ生成部と、
前記時間信号抽出部の出力である時間軸波形信号と、前記ＰＳＳ生成部からのＰＳＳ符号系列との相関演算を実施し、相関値を出力する第１の相関演算部と、
所定の時間範囲の中で、前記相関値が最も高くなるタイミングをＳＳＢタイミングとして出力し、前記相関値が最も高くなる前記ＰＳＳ符号系列に対応するＰＳＳ符号系列番号を物理レイヤセル識別子ＮＩＤ２として出力するＮＩＤ２検出部と、
を備える請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記キャリア周波数補正部は、
前記ＰＳＳ検出部の出力であるＳＳＢタイミングと物理レイヤセル識別子ＮＩＤ２に基づいて、前記時間軸波形信号のキャリア周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、
前記周波数誤差検出部の出力である周波数誤差に基づいて、前記時間軸波形信号のキャリア周波数を補正する周波数誤差補正部と、
を備える請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記周波数誤差検出部は、
前記ＰＳＳ検出部の出力であるＳＳＢタイミングに基づいて前記時間軸波形信号の一部を保持するデータ保持部と、
前記ＰＳＳ検出部の出力である物理レイヤセル識別子ＮＩＤ２に基づいて、複数のＰＳＳ符号系列の中から一つを選択するＰＳＳ符号系列選択部と、
前記データ保持部に保持された時間軸波形信号に対して、前記ＰＳＳ符号系列選択部で選択されたＰＳＳ符号系列との相関値を算出する第２の相関演算部と、
前記第２の相関演算部で算出された相関値から、時間軸の位相回転量を算出し、前記時間軸波形信号のキャリア周波数誤差を検出する誤差検出部と、
を備える請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記周波数誤差補正部は、
周波数誤差検出部の出力である周波数誤差に基づいて、任意の周波数の複素正弦波を生成する正弦波生成部と、
前記正弦波生成部の出力である複素正弦波と前記時間軸波形信号を複素乗算して、前記時間軸波形信号のキャリア周波数を変換する周波数変換部と、
を備える請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記ＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭシンボルの末尾部分のコピーを先頭部分に付加したサイクリックプレフィックス（ＣＰ:Cyclic Prefix）と呼ばれるガード期間を設けており、
前記周波数誤差検出部は、
前記ＰＳＳ検出部の出力であるＳＳＢタイミングに基づいて前記時間軸波形信号の一部を保持するデータ保持部と、
前記データ保持部に保持された時間軸波形信号に対して、信号の先頭部分と末尾部分との自己相関値を算出する自己相関演算部と、
前記自己相関演算部で算出された自己相関値から、前記時間軸波形信号の位相回転量を算出し、前記時間軸波形信号のキャリア周波数誤差を検出する誤差検出部と、
を備える請求項５に記載の通信装置。
【請求項９】
前記周波数誤差補正部は、
周波数誤差検出部の出力である周波数誤差に基づいて、規定の周波数の複素正弦波を生成する正弦波生成部と、
前記正弦波生成部の出力である複素正弦波と前記時間軸波形信号を複素乗算して、前記時間軸波形信号のキャリア周波数を変換する周波数変換部と、
を備える請求項８に記載の通信装置。
【請求項１０】
基地局に接続された親局装置と、
前記基地局と通信する端末装置と前記親局装置との間で信号を中継する１つ以上の子局装置と、
を備える分散アンテナシステムにおいて、
前記親局装置又は前記子局装置として機能し、
時分割多重方式で送信された直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を受信する通信装置であって、
前記ＯＦＤＭ信号を受信してベースバンドの時間軸波形信号へ変換する信号受信部と、
前記信号受信部の出力である前記時間軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する時間波形演算部と、
前記時間波形演算部で算出された既知の信号との類似度合いに基づいて、前記信号受信部の出力である時間軸波形信号のサンプリング位相を変換するサンプリング位相変換部と、
前記時間波形演算部で算出された既知の信号との類似度合いに基づいて、前記サンプリング位相変換部の出力である時間軸波形信号のキャリア周波数を補正するキャリア周波数補正部と、
前記キャリア周波数補正部の出力である時間軸波形信号に対してフーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行なうＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部の出力である周波数軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する周波数波形演算部と、
前記周波数波形演算部の結果に基づいて、自装置における上り通信と下り通信の切り替えタイミングを推定する切替タイミング推定部と、
を備える通信装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は通信装置、制御方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの一形態として分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Distributed Antenna Systems）が知られている。分散アンテナシステムでは、基地局から端末へ送信する下り通信（ＤＬ：Down Link）と、端末から基地局へ送信する上り通信（ＵＬ：Up Link）とを所定の期間ごとに切り替わる時分割多重方式（ＴＤＤ：Time Division Duplex）により通信を実行する。このような、分散アンテナシステムは、無線信号のＤＬ期間とＵＬ期間を検知して、適切に切り替える必要がある。
【０００３】
従来、通信装置は、一連の処理の冒頭で、無線信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換を実施する。ＡＤ変換では、Ｓ／Ｎ比や分解能を増やすとともに、アンチエイリアシングフィルタの要件を緩和する目的で、入力信号のデータレートよりも高いレートでサンプリングするオーバーサンプリングを採用する場合が多い。次に、ＡＤ変換後の信号を周波数ダウン変換してベースバンド信号へ変換するキャリア周波数変換を行う。そして、ベースバンド信号のサンプリングレートを、ＡＤ変換時のクロック周波数から、システムクロック周波数にダウン変換するサンプリングレート変換を行う。こうして得られたサンプリングレート変換後の信号に対して、信号に含まれる同期信号を解析することで、基地局とのＴＤＤ同期を実現する。
【０００４】
通常ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等のデジタル伝送では、送信側と受信側のそれぞれにある局部発振器の精度の違いや個体差、経年劣化の度合い等から、受信側のキャリア周波数変換部で生成される搬送波周波数（キャリア周波数）と、送信側の搬送波周波数とは完全には一致しない。このキャリア周波数の誤差（キャリア周波数誤差）は、ＯＦＤＭの場合、受信した時間軸波形信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理で復調した後のコンスタレーションで、サンプル毎の劣化や位相回転として表われる。以上のように、位相偏移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）されたデータに対して、キャリア周波数誤差に起因するキャリア間干渉が存在する状態でデータを判定すると、受信特性は大きく劣化する。そのため、一般にデータ判定はキャリア間干渉を補正した後に実施される。キャリア間干渉を補正するためには、局部発振器用のクロックやベースバンドのシステムクロックに対して周波数と位相を制御する機構や、ＦＦＴ処理後の波形を補正する波形等化処理が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－０５３７６９号公報
特開２０２０－５０４５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のキャリア間干渉の補正手法を実現するにはコストがかかる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＤＬ通信とＵＬ通信とを所定の期間ごとに切り替わるＴＤＤ方式において、キャリア周波数誤差に起因するキャリア間干渉が存在する場合でも、ＤＬ／ＵＬの切り替えタイミングを安価で精度よく推定することができる通信装置、制御方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の通信装置は、基地局に接続された親局装置と、前記基地局と通信する端末装置と前記親局装置との間で信号を中継する１つ以上の子局装置と、を備える分散アンテナシステムにおいて、前記親局装置又は前記子局装置として機能し、時分割多重方式で送信された直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を受信する通信装置であって、信号受信部と、時間波形演算部と、キャリア周波数補正部と、ＦＦＴ部と、周波数波形演算部と、切替タイミング推定部と、を備える。前記信号受信部は、前記ＯＦＤＭ信号を受信してベースバンドのＯＦＤＭ信号へ変換する。前記時間波形演算部は、前記信号受信部の出力である時間軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する。前記キャリア周波数補正部は、前記時間波形演算部で算出された既知の信号との類似度合いに基づいて、前記信号受信部の出力である時間軸波形信号のキャリア周波数を補正する。前記ＦＦＴ部は、前記キャリア周波数補正部の出力である時間軸波形信号に対してフーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行なう。前記周波数波形演算部は、前記ＦＦＴ部の出力である周波数軸波形信号の一部を抽出し、抽出した信号と既知の信号との類似度合いを算出する。前記切替タイミング推定部は、前記周波数波形演算部の結果に基づいて、自装置における上り通信と下り通信の切り替えタイミングを推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１の実施形態の分散アンテナシステムの概略の一例を示す図である。
図２は、無線フレームのデータ構成の一例を示す図である。
図３は、無線フレームにおけるＳＳＢの配置パタンの一例を示す図である。
図４は、ＴＤＤ方式のＤＬ／ＵＬ構成とＳＳＢ配置の一例を示す図である。
図５は、第１の実施形態における親局装置の機能構成の一例を示す図である。
図６は、第１の実施形態における制御部の機能構成の一例を示す図である。
図７は、第１の実施形態の切替タイミング生成部の機能構成の一例を示す図である。
図８は、第１の実施形態に係るＰＳＳ検出部の機能構成の一例を示す図である。
図９は、第１の実施形態に係る周波数誤差検出部の機能構成の一例を示す図である。
図１０は、周波数誤差検出部の相関演算部で算出された相関値の偏角をデータ順に並べた一例を示す図である。
図１１は、第１の実施形態に係る周波数誤差補正部の機能構成の一例を示す図である。
図１２は、第１の実施形態に係るＳＳＳ検出部の機能構成の一例を示す図である。
図１３は、第１の実施形態に係るＤＭＲＳ検出部の機能構成の一例を示す図である。
図１４は、第１の実施形態におけるＴＤＤ検出処理の一例を示すフローチャートである。
図１５は、第１の実施形態に係る時間波形処理の一例を示すフローチャートである。
図１６は、第１の実施形態に係るサンプリング位相変換処理の一例を示すフローチャートである。
図１７は、第１の実施形態に係る周波数誤差検出処理の一例を示すフローチャートである。
図１８は、第１の実施形態に係る周波数誤差変換処理の一例を示すフローチャートである。
図１９は、第１の実施形態に係るＦＦＴ処理の一例を示すフローチャートである。
図２０は、第１の実施形態に係る周波数波形処理の一例を示すフローチャートである。
図２１は、第１の実施形態に係るＳＳＳ検出処理の一例を示すフローチャートである。
図２２は、第１の実施形態に係るＤＭＲＳ検出処理の一例を示すフローチャートである。
図２３は、第１の実施形態に係る切替タイミング推定処理の一例を示すフローチャートである。
図２４は、変形例１に係る切替タイミング生成部が備える周波数誤差検出部２１ｂの機能構成の一例を示す図である。
図２５は、図２４の自己相関演算部で算出された自己相関値の偏角をデータ順に並べた一例を示す図である。
図２６は、変形例１に係る周波数誤差検出処理の一例を示すフローチャートである。
図２７は、比較例１に係る切替タイミング生成部の機能構成の一例を示す図である。
図２８は、比較例１に係る切替タイミング生成部を利用した場合に、四位相偏移変調されたデータを例に、キャリア周波数誤差に違いがある場合のコンスタレーションを説明するための図である。
図２９Ａは、第２の実施形態の切替タイミング生成部の機能構成の一例を示す図である。
図２９Ｂは、第２の実施形態における位相検出部３１の機能構成の一例を示す図である。
図２９Ｃは、第２の実施形態における位相変換部３２の機能構成の一例を示す図である。
図３０は、第２の実施形態におけるＴＤＤ検出処理の一例を示すフローチャートである。
図３１は、第２の実施形態に係るサンプリング位相変換処理の一例を示すフローチャートである。
図３２は、比較例２に係る切替タイミング生成部の機能構成の一例を示す図である。
図３３は、比較例２に係る切替タイミング生成部を利用した場合に、四位相偏移変調されたデータを例に、キャリア周波数誤差に違いがあり、かつ、ベースバンド時間軸波形信号のサンプリング位相が、送信時のサンプリング位相から乖離した場合のコンスタレーションを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、通信装置、制御方法、及びプログラムを詳細に説明する。なお、以下の各実施形態および変形例における説明において、同一の符号が付されている部分は実質的に同一の機能を有しており、重複部分については適宜説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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