JP6189764B2

JP6189764B2 - 通信装置および通信制御方法

Info

Publication number: JP6189764B2
Application number: JP2014027315A
Authority: JP
Inventors: 高橋　宏和; 宏和高橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-02-17
Also published as: JP2015154314A

Description

本発明は、無線通信を制御する通信装置および通信制御方法に関する。

従来、ＬＴＥ（Long Term Evolution−Ａｄｖａｎｃｅｄ）方式では、ＣＡ（Carrier Aggregation、キャリアアグリゲーション）において、Inter-band CAが行われている場合であっても、上りリンク信号の送信を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

詳細には、プライマリセル及びセカンダリセルを用いてキャリアアグリゲーションを行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる移動局ＵＥは、セカンダリセルのみからなるグループごとに所定数のセルを選択し、選択した該セルにおいて、無線リンクを監視するように構成されている。

特開２０１３−１６２３２７号公報

しかしながら、従来の通信装置では、信号品質の劣化により無線リンクを監視するものであって、信号品質を改善するような対策は立てられていなかった。

そこで、本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、キャリアアグリゲーションを実施している通信装置において、通信装置内部で異なる周波数帯の信号を送信している影響で、送信信号の品質が劣化した場合、適切に送信信号を補正することができる通信装置および通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明の通信装置は、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域でキャリアアグリゲーションを行う通信装置において、前記第１の周波数帯域の送信信号から、前記第２の周波数帯域に影響を与える高調波成分を算出し、前記高調波成分に基づいて前記第２の周波数帯域の送信信号の補正を行う高調波補正部を備えるように構成する。

また、本発明の通信装置は、前記第１の周波数帯域の送信電力と前記第２の周波数帯域の送信電力との差に応じて、前記高調波補正部は、前記補正を行うよう構成する。

また、本発明の通信装置は、前記高調波のレベルと閾値との関係から、前記高調波補正部は、前記補正を行うよう構成する。

また、本発明の通信装置の前記閾値は、前記第１の周波数帯域の送信信号のＭＣＳに基づいて定まるよう構成する。

本発明は、通信装置内部で異なる周波数帯の信号を送信している影響で、送信信号の品質が劣化した場合、適切に送信信号を補正することができる通信装置および通信制御方法を提供するものである。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成図である。本発明の実施の形態に係る中継装置の構成図である。本発明の実施の形態に係る無線端末の構成図である。送信電力レベルの高い送信信号の電力が送信電力レベルの低い送信信号に漏洩する様子を表す図である。本発明の実施の形態に係る無線端末の動作を示すフローチャートである。。本発明の実施の形態に係る無線端末の送信電力監視動作を示すフローチャートである。ＭＣＳと補正判定用の閾値との関係を表す図である。本発明の実施の形態に係る無線端末の漏洩占有監視動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る無線端末の信号補正処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成図である。図１に示した無線通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution−Ａｄｖａｎｃｅｄ）方式で、ＣＡ（Carrier Aggregation、キャリアアグリゲーション）を提供する。

本無線通信システムは、周波数帯Ａで無線通信する基地局２０ａ、周波数帯Ｂで無線通信する基地局２０ｂ、および、基地局２０ａと基地局２０ｂと通信する無線端末１０を有している。なお、基地局２０をそれぞれ区別する場合には、基地局２０ａ、２０ｂと記載し、それぞれを区別しない場合には、基地局２０と記載する。

図１では、無線端末１０は、平均送信電力Ａ（ＰａｖｇＡ）で基地局２０ａと通信しており、平均送信電力Ｂ（ＰａｖｇＢ）で基地局２０ｂと通信している。また、本無線通信システムは、ＣＡにおいてInter-bandが行われている。

図２は、ＣＡの各通信方式を示す図である。

図２（Ａ）は、Intra-band contiguous方式を表すもので、１つの周波数帯に２つの連続なイントラバンドの信号を有している。

図２（Ｂ）は、Intra-band non-contiguous方式を表すもので、１つの周波数帯に２つの不連続なイントラバンドの信号を有している。

図２（Ｃ）は、Inter-band方式を表すもので、異なる周波数帯にそれぞれの信号を有している。

図３は、本発明の実施の形態に係る無線端末の構成図である。

無線端末１０は、ベースバンド部１１、ＩＦＦＴ１２、高調波補正部１３、ＤＡＣ１４、ミキサ１５、ＰＡ１６、ＤＵＰＬＥＸＥＲ１７、ＤＩＰＬＥＸＥＲ１８、およびアンテナ１９によって構成される。なお、無線端末１０には、受信部を有するが、受信部は、本発明の趣旨ではないため、説明は省略する。

ベースバンド部１１ａは、周波数帯Ａに対応した通信データを処理するものである。ベースバンド部１１ｂは、周波数帯Ｂに対応した通信データを処理するものである。

ＩＦＦＴ１２ａは、周波数帯Ａに対応した通信データを逆フーリエ変換するものである。ＩＦＦＴ１２ｂは、周波数帯Ｂに対応した通信データを逆フーリエ変換するものである。

高調波補正部１３は、ＩＦＦＴ１２によって出力されるベースバンド信号の高調波を補正するものである。

なお、ベースバンド部１１、ＩＦＦＴ１２、および高調波補正部１３は、デジタル部を構成する。

ＤＡＣ１４ａは、周波数帯Ａに対応したベースバンド信号をアナログ変換するものである。ＤＡＣ１４ｂは、周波数帯Ｂに対応したベースバンド信号をアナログ変換するものである。

混合器１５ａは、周波数帯Ａに対応した所望の無線信号を出力するものである。混合器１５ｂは、周波数帯Ｂに対応した所望の無線信号を出力するものである。

ＰＡ１６ａは、周波数帯Ａに対応した無線信号を増幅するものである。ＰＡ１６ａは、周波数帯Ｂに対応した無線信号を増幅するものである。

ＤＵＰＬＥＸＥＲ１７ａは、周波数帯Ａに対応した無線信号の送受信を切り替えるものである。ＤＵＰＬＥＸＥＲ１７ｂは、周波数帯Ｂに対応した無線信号の送受信を切り替えるものである。

ＤＩＰＬＥＸＥＲ１８は、ＤＵＰＬＥＸＥＲ１７ａとＤＵＰＬＥＸＥＲ１７ｂとを結合させるために存在し、アンテナ１９との間で無線信号の送受信を行う。このとき、無線信号は、ＤＩＰＬＥＸＥＲ１８を介して信号が、他のＤＵＰＬＥＸＥＲ１７に漏洩することがある（図３ではＤＵＰＬＥＸＥＲ１７ａからＤＵＰＬＥＸＥＲ１７ｂに漏洩する例示をしている）。

例えば、無線端末１０がＣＡで基地局２０ａと基地局２０ｂと通信している場合、基地局２０から送信電力制御(Power Control)の指示を受ける。このとき、通信状況に応じて基地局２０ａの送信電力レベルと基地局２０ｂの送信電力レベルとレベル差が大きくなることがあり得る。レベル差が大きくなると、無線端末１０において、送信電力の高調波（2nd Harmonics、3rd harmonics）がＤＩＰＬＥＸＥＲ１８を介して、送信電力レベルが高い方のＤＵＰＬＥＸＥＲ１７から送信電力レベルが低い方のＤＵＰＬＥＸＥＲ１７に漏洩することがある。

この結果、漏洩電力が低出力の送信信号に重畳され、ＳＮＲ：信号ノイズレート（またはＥＶＭ：エラーベクトル振幅）が劣化することになり、通信品質の劣化をもたらすことになる。

図４は、送信電力レベルの高い送信信号の電力が送信電力レベルの低い送信信号に漏洩する様子を表す図である。なお、周波数帯Ａでは、周波数ｆＡであり、周波数幅はΔｆＡである。周波数帯Ｂでは、周波数ｆＢであり、周波数幅はΔｆＢである。

図４（Ａ）では、無線端末１０が平均送信電力Ａ（ＰａｖｇＡ）で基地局２０ａと周波数帯Ａに対応して送信している。このとき、高調波が発生、すなわち、周波数帯Ａの倍の周波数帯で漏洩電力（ＰｈｍＡ）が発生する様子を表している。

図４（Ｂ）では、基地局２０ａと送信している無線端末１０が、同時に、平均送信電力Ｂ（ＰａｖｇＢ）で基地局２０ｂと周波数帯Ｂに対応して送信している様子を表している。

その結果、漏洩電力と基地局２０ｂに送信する送信信号とが重畳している様子を図４（Ｃ）で表している。なお、平均送信電力Ａは、平均送信電力Ｂよりも大きい。

図５は、本発明の実施の形態に係る無線端末の動作を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態に係る無線端末の動作は、送信電力監視動作（Ｓ１）、漏洩占有監視動作（Ｓ２）、および信号補正処理動作（Ｓ３）の３つによって構成される。これらの動作は、本発明の実施の形態に係る無線端末のデジタル部（高調波補正部１３）の動作として説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る無線端末の送信電力監視動作を示すフローチャートである。

キャリアアグリゲーションにて、２つの周波数帯域の相互の送信電力差が大きくなるようなＥＶＭ劣化が発生する条件時に、高調波歪成分を相殺するように、デジタル部でベースバンド信号に補正処理を実施する。なお、無線端末の消費電力削減の為、本処理は常時、実施しない。キャリアアグリゲーション時の送信電力差が大きい場合にのみ実施する。

ステップＳ１１において、各周波数帯域における送信電力差を監視する。なお、送信電力差は、次の式１で表すことができる。
（式１）送信電力差ΔPavg = (PavgA - PavgB)

ステップＳ１２において、送信電力差が一定値以上の場合、送信電力が大きい方の信号におけるＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）を推定する。例えば、PavgAの方が大きければ、周波数帯Ａの信号のPAPRを推定し、PavgBの方が大きければ、周波数帯Ｂの信号のPAPRを推定する。

ステップＳ１３において、高調波の生成多項式などより、漏洩の高調波が発生したときの高調波レベルΔPhmを推定する。高調波レベルΔPhmとして、例えば、PavgAの方が大きければ、周波数帯Ａの信号のPhm_Aを推定し、PavgBの方が大きければ、周波数帯Ｂの信号のPhm_Bを推定する。

一般的なｎ次の生成多項式は、次の式２の通りである。式２において、ｘは入力信号(ベースバンドにて生成した送信信号）、ｙは高調波の項を含む出力信号となる。
（式２）ｙ(n) = a0 + a1*ｘ(n) + a2*|ｘ(n)|^2 + a3*|ｘ(n)|^3 + ・・・

高調波は、装置個別の無線特性に依存する為、無線特性に応じて、使用する生成多項式の次数および次数毎の係数を予め決めておく。２次係数はａ２、３次係数はａ３である。例えば、２次高調波が影響を及ぼす場合は、２次項:a2*|ｘ(n)|^2 を高調波レベルとしてもよい。２次高調波と３次高調波が影響を及ぼす場合は、２次項:a2*|ｘ(n)|^2 と３次項: a3*|ｘ(n)|^3を高調波レベルとしてもよい。

ステップＳ１４において、補正判定用の閾値Ｐｔｈを決定する。ここでは、ＬＴＥにおいて規定されたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）、すなわち、変調方式（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ）と誤り訂正の符号化率（Coding Rate）により、閾値Ｐｔｈを決定する例を挙げて説明する。

図７は、ＭＣＳと補正判定用の閾値との関係を表す図である。復調器側にて通信に必要になる所要ＳＮＲはＭＣＳにより異なるため、本処理を適用させる閾値は、ＭＣＳにより異なり、必要となるＳＮＲとＥＶＭの関係から算出されたものである。図７の関係を用いて、閾値Ｐｔｈは、現在、送信電力が大きい方の信号で使用しているＭＣＳに応じて決まる。

ステップＳ１５において、上述したステップで求めたＰＡＰＲ、高調波レベルΔＰｈｍ、および閾値Ｐｔｈが、次に示す（式３）を満たすか否かを判定する。
（式３）Ｐｔｈ＜ ΔＰｈｍ＋ＰＡＰＲ

ステップＳ１５の条件を満たす場合、次に進み、満たさない場合、定期的にＳ１１から繰り返す。

図８は、本発明の実施の形態に係る無線端末の漏洩占有監視動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、送信電力レベル（例えば平均送信電力Ｐａｖg）が高い方の信号における漏洩の高調波帯域を算出する。例えば、ＬＴＥではReference Blockの帯域をから生成される高調波帯域を算出する。例えば、送信周波数ｆｘ（周波数帯Ａの送信電力レベルが高ければｆＡ、周波数帯Ｂの送信電力レベルが高ければｆＢとなる）とすれば、送信帯域は、ｆｘ±Δｆ／２（Δｆは帯域幅）となり、２次高調波の場合では、高調波帯域は、２ｆｘ±Δｆとなる。一般的に、ｎ次高調波はｎ＊（ｆｘ ± Δｆ／２）となる。

ステップＳ２２において、送信電力レベルが低い方の相手側送信帯域は、ｆｙ±Δｆｙ／２を算出する。（ｆｙは、周波数帯Ａの送信電力レベルが高ければｆＢとなり、周波数帯Ｂの送信電力レベルが高ければｆＡとなる）

ステップＳ２３において、高調波帯域が相手側送信帯域に重畳されるか否か判定する。例えば、上述で求めた高調波帯域と相手側送信帯域を使用する場合には、次の（式４）、（式５）の条件式を満たすものがあるか否かを判定する。
（式４）ｆｙ−Δｆｙ／２ < ２ｆｘ＋Δｆ < ｆｙ＋Δｆｙ／２
（式５）ｆｙ−Δｆｙ／２ < ２ｆｘ−Δｆ < ｆｙ＋Δｆｙ／２

ステップＳ２３の条件式を満たす場合、次に進み、満たさない場合、省電力の為に、中止する、または定期的に監視してもよい。

図９は、本発明の実施の形態に係る無線端末の信号補正処理動作を示すフローチャートである。

ステップＳ３１において、高調波補正部１３は、送信電力レベルが低い方の相手側に発生する高調波成分を算出する。高調波成分は、例えば、予め決められた高調波の生成多項式より算出される。生成多項式については、上述した通りである。

ステップＳ３２において、高調波補正部１３は、算出した高調波成分を相殺するような補正信号を生成する。

ステップＳ３３において、高調波補正部１３は、生成した補正信号を相手側のベースバンド信号に加算して補正する。例えば、２次高調波が影響を与える場合は、２次項:a2*|x(n)|^2 を相殺するように相手側のベースバンド信号に加算する。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る無線端末（通信装置）は、通信装置内部で異なる周波数帯の信号を送信するキャリアアグリゲーション（LTE-Advanced の規格に基づく）を行い、第１の周波数帯域の送信信号（送信電力の高い方）から、第２の周波数帯域に影響を与える高調波成分を算出し、高調波成分に基づいて第２の周波数帯域の送信信号の補正を行うため、無線端末の送信信号の品質が劣化した場合、適切に送信信号を補正することができる。

また、本発明の実施の形態に係る無線端末は、第１の周波数帯域の送信電力と第２の周波数帯域の送信電力との差に応じて補正を行うことで、必要なとき補正を行うため、無線端末の消費電力を低減できる。

また、本発明の実施の形態に係る無線端末は、高調波のレベルと閾値との関係から補正を行うことで、適切に送信信号を補正することができる。

また、本発明の実施の形態に係る無線端末の閾値は、第１の周波数帯域の送信信号のＭＣＳに基づいて定まるため、高データレート通信する無線端末に要求される消費電力の低減を考慮しつつ、波形品質を補正する適切なタイミングで実施することができる。

１０無線端末
１１ベースバンド部
１２ＩＦＦＴ
１３高調波補正部
１４ＤＡＣ
１５ミキサ
１６ＰＡ
１７ＤＵＰＬＥＸＥＲ
１８ＤＩＰＬＥＸＥＲ
１９アンテナ
２０基地局

Claims

第１の周波数帯域および第２の周波数帯域でキャリアアグリゲーションを行う通信装置において、
前記第１の周波数帯域の送信信号から、前記第２の周波数帯域に影響を与える高調波成分を算出し、前記高調波成分に基づいて前記第２の周波数帯域の送信信号の補正を行う高調波補正部を備え、
前記高調波補正部は、前記第１の周波数帯域の送信電力と前記第２の周波数帯域の送信電力との差に応じて、前記補正を行う通信装置。
前記高調波補正部は、前記高調波のレベルと閾値との関係から、前記補正を行う請求項１に記載の通信装置。
前記閾値は、前記第１の周波数帯域の送信信号のＭＣＳに基づいて定まる請求項２に記載の通信装置。
第１の周波数帯域および第２の周波数帯域でキャリアアグリゲーションを行う通信装置の通信制御方法において、
前記第１の周波数帯域の送信信号から、前記第２の周波数帯域に影響を与える高調波成分を算出するステップと、
前記第１の周波数帯域の送信電力と前記第２の周波数帯域の送信電力との差に応じて、前記高調波成分に基づいて前記第２の周波数帯域の送信信号の補正を行うステップと、
を備えた通信制御方法。