Radio unit, baseband processing unit, base station system comprising these, and method for processing signal data in the system (radio unit, baseband processing unit, and base station system)

本発明は通信基地局に関し、更に具体的には、基地局システムおよびその無線ユニットおよびベースバンド処理ユニットに関する。

近年、無線通信技術は急速に発展しており、基地局システムは無線通信によってユーザに様々な高度なサービスを提供することができる。

図１は、典型的な基地局システムの構造図を示す。 図１に示すように、基地局システムは無線ユニット１０およびベースバンド処理ユニット２０を含む。 一般に、無線ユニット１０はベースバンド処理ユニット２０からリモートであり、従ってこれをリモート無線ユニットと称する。 基地局システムは、無線ユニット１０を介して無線信号を送受信して移動端末と通信を行うようになっている。 具体的には、無線ユニット１０は、アンテナおよび受信器を介して移動端末からアップリンク・データ信号を受信し、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）によってアナログ・アップリンク信号をデジタル信号に変換する。 次いで、無線ユニットは、デジタル化アップリンク・データ信号を更に処理するためにベースバンド処理ユニット２０に送信する。 一般に、無線ユニット１０とベースバンド処理ユニット２０との間には、データの交換および転送のためのアダプタが配置されている。 無線ユニット１０は、そのアダプタを介してアップリンク・データをベースバンド処理ユニットに送信する。 簡潔さのため、アダプタはここでは図示しない。

典型的に、ベースバンド処理ユニット２０は周波数領域の信号に対してベースバンド処理を実行するが、無線ユニット１０により直接得られるのは時間領域の信号であることが多いので、ベースバンド処理ユニット２０は通常、無線ユニット１０から得られた時間領域のアップリンク・データ信号を周波数領域のアップリンク・データ信号に変換するためのフーリエ変換ユニット（ＤＦＴ）を含む。 そして、ＤＦＴユニットによる変換の後、ベースバンド処理ユニット２０は更に周波数領域のアップリンク・データ信号にベースバンド処理を行うことができる。 以上が、無線ユニット１０およびベースバンド処理ユニット２０におけるアップリンク・データ信号の処理手順の簡単な説明である。

ダウンリンク処理については、最初にベースバンド処理ユニット２０においてベースバンド処理後のダウンリンク・データ信号が取得され、これが逆フーリエ変換ユニット（ＩＤＦＴ）によって周波数領域から時間領域に変換され、次いで時間領域のダウンリンク・データ信号が無線ユニット１０に送信される。 時間領域のダウンリンク・データ信号を取得した後、無線ユニット１０は最初にこれをデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）によってアナログ信号に変換し、次いで変調した信号を送信器およびアンテナを介して移動端末に送信する。 このように、上述のアップリンクおよびダウンリンクによって、移動端末は基地局システムとデータを交換して通信を実現することができる。

上述のように、一般に無線ユニット１０はベースバンド処理ユニット２０からリモートであり、従ってこれら２つは通常、長距離通信に適した光ファイバ等の通信媒体を介して相互に通信を行う。 しかしながら、近年の通信技術の急速な発展により、基地局システムによって提供されるサービスおよび処理されるデータ・トラフィックは指数的に増大している。 特に、ＬＴＥ（Long Term Evolution）およびＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution Advanced）等の第３世代および第４世代の移動通信技術の出現によって、無線スペクトル幅はますます大きくなっている。 一方、多入力多出力（ＭＩＭＯ）等の高度な技術をサポートする能力のため、ベースバンド処理ユニット２０とリモート無線ユニット１０との間でベースバンド信号を転送するために必要な帯域幅はますます増大している。 具体的には、２０ＭＨｚのスペクトル幅および２＊２ＭＩＭＯをサポートするＬＴＥ技術のもとでは、ベースバンド処理ユニットと無線ユニットとの間で２Ｇｂｐｓ伝送幅が必要である。 上述の技術が８＊４ＭＩＭＯをサポートするようになっている場合、必要な帯域幅は約８Ｇｂｐｓに増大する。 サービス品質のいっそうの向上により、ベースバンド処理ユニットと無線ユニットとの間のベースバンド信号トラフィックは更に増大し、これが通信帯域幅に大きな圧力をかけることが予想できる。 従って、サービス品質を低下させることなくベースバンド処理と無線ユニットとの間の通信帯域幅圧力を軽減する解決策を提案することが望ましい。

本発明は上述の問題を考慮して提案され、その目的は前述の問題の少なくとも１つを解決することである。

本発明の一実施形態によれば、ベースバンド処理ユニットに接続するための無線ユニットが提供される。 この無線ユニットは、アップリンク時間領域信号データを取得し、これをアップリンク周波数領域信号データに変換するように構成された変換ユニットと、圧縮アルゴリズムを用いることによってアップリンク周波数領域信号データを圧縮するように構成された圧縮ユニットと、ベースバンド処理ユニットから圧縮されたダウンリンク信号データを取得し、これを伸張するように構成された伸張ユニットと、伸張されたダウンリンク信号データを逆変換することによってダウンリンク時間領域信号データを取得するように構成された逆変換ユニットと、を含む。

本発明の別の実施形態によれば、無線ユニットに接続するためのベースバンド処理ユニットが提供される。 これは、無線ユニットから圧縮されたアップリンク信号データを取得し、これを伸張するように構成された伸張モジュールと、ベースバンド処理されたダウンリンク周波数領域信号データを取得し、圧縮アルゴリズムを用いることによってこれを圧縮し、これを無線ユニットに送信するように構成された圧縮モジュールと、を含む。

本発明の別の実施形態によれば、前述の実施形態の無線ユニットおよびベースバンド処理ユニットを含む基地局システムが提供される。

本発明の更に別の実施形態によれば、基地局システムにおいてアップリンク信号データを処理するための方法が提供される。 この方法は、無線ユニットにおいて、アップリンク時間領域信号データを取得し、これをアップリンク周波数領域信号データに変換することと、無線ユニットにおいて、圧縮アルゴリズムを用いることによってアップリンク周波数領域信号データを圧縮することと、無線ユニットから前記ベースバンド処理ユニットに圧縮されたアップリンク周波数領域信号データを送信することと、ベースバンド処理ユニットにおいて、圧縮されたアップリンク周波数領域信号データを伸張することと、を含む。

本発明の更に別の実施形態によれば、基地局システムにおいてダウンリンク信号データを処理するための方法が提供される。 この方法は、ベースバンド処理ユニットにおいて、圧縮アルゴリズムを用いることによってダウンリンク周波数領域信号データを圧縮することと、ベースバンド処理ユニットから前記無線ユニットに圧縮されたダウンリンク周波数領域信号データを送信することと、無線ユニットにおいて、圧縮されたダウンリンク周波数領域信号データを伸張することと、無線ユニットにおいて、伸張されたダウンリンク周波数領域信号データをダウンリンク時間領域信号データに変換することと、を含む。

本発明の実施形態では、無線ユニットとベースバンド処理ユニットとの間で転送されるのは効果的に圧縮された信号データであるので、送信されるデータ・トラフィックは低減し、送信リンクに対する通信圧力が軽減する。

添付図面における本開示のいくつかの実施形態の更に詳細な説明を通して、本開示の上述および他の目的、特性、および利点がいっそう明らかとなろう。 同一の参照符号は全体的に本開示の実施形態における同一の構成要素を示す。

典型的な基地局システムの構造図を示す。

本発明の実施形態を実施するために適用可能である例示的なコンピュータ・システム１００のブロック図を示す。

圧縮信号データの比較を示す。 図３Ａは時間領域の信号データであり、図３Ｂは、図３Ａの信号データにフーリエ変換を実行することで得られた周波数領域の信号データである。

本発明の一実施形態による基地局システムの構造図を示す。

本発明の一実施形態による無線ユニットの構造図を示す。

本発明の一実施形態によるベースバンド処理ユニットの構造図を示す。

本発明の一実施形態による、基地局システムにおいてアップリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示す。

本発明の別の実施形態による、基地局システムにおいてアップリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示す。

本発明の一実施形態による、基地局システムにおいてダウンリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示す。

本発明の別の実施形態による、基地局システムにおいてダウンリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示す。

本開示の好適な実施形態を図示した添付図面を参照して、いくつかの好適な実施形態について更に詳細に説明する。 しかしながら、本開示は様々な方法で実施することができ、従って本明細書に開示する実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。 むしろ、これらの実施形態は本開示の充分かつ完全な理解のため、および本開示の範囲を当業者に完全に伝えるために提供するものである。

図２は、本発明の実施形態を実施するために適用可能である例示的なコンピュータ・システム１００のブロック図を示す。 図２に示すように、コンピュータ・システム１００は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）１０１、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１０２、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）１０３、システム・バス１０４、ハード・ドライブ・コントローラ１０５、キーボード・コントローラ１０６、シリアル・インタフェース・コントローラ１０７、パラレル・インタフェース・コントローラ１０８、ディスプレイ・コントローラ１０９、ハード・ドライブ１１０、キーボード１１１、シリアル周辺機器１１２、パラレル周辺機器１１３、およびディスプレイ１１４を含む。 上述のデバイスの中で、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３、ハード・ドライブ・コントローラ１０５、キーボード・コントローラ１０６、シリアル・インタフェース・コントローラ１０７、パラレル・インタフェース・コントローラ１０８、およびディスプレイ・コントローラ１０９は、システム・バス１０４に結合されている。 ハード・ドライブ１１０はハード・ドライブ・コントローラ１０５に結合されている。 キーボード１１１はキーボード・コントローラ１０６に結合されている。 シリアル周辺機器１１２はシリアル・インタフェース・コントローラ１０７に結合されている。 パラレル周辺機器１１３はパラレル・インタフェース・コントローラ１０８に結合されている。 また、ディスプレイ１１４はディスプレイ・コントローラ１０９に結合されている。 図２に示すような構造は、例示の目的のためだけのものであり、本発明に対する限定でないことは理解されよう。 場合によっては、特定の状況に基づいてコンピュータ・システム１００においていくつかのデバイスを追加するかまたは除去することもある。

当業者によって認められるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラムとして具現化することができる。 従って本発明の態様は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、または、ソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせた実施形態という形態を取ることができ、それらは全て本明細書において、「回路」、「モジュール」、または「システム」と一般的に称することができる。 更に、本発明の態様は、具現化されたコンピュータ読み取り可能プログラム・コードを有する１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体（複数の媒体）において具現化されたコンピュータ・プログラムの形態を取ることも可能である。

１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体（複数の媒体）のあらゆる組み合わせを利用することができる。 コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ読み取り可能信号媒体またはコンピュータ読み取り可能記憶媒体とすることができる。 コンピュータ読み取り可能記憶媒体は例えば、限定ではないが、電子、磁気、光、電磁、赤外線、または半導体のシステム、装置、デバイス、または前述のもののいずれかの適切な組み合わせとすることができる。 コンピュータ読み取り可能記憶媒体の更に具体的な例（非網羅的な列挙）は、以下を含む。 すなわち、１本以上のワイヤを含む電気的接続、携帯型コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または前述のもののいずれかの適切な組み合わせである。 この文書の文脈において、コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによってまたはそれと接続して用いるためにプログラムを含有または記憶することが可能ないずれかのタンジブルな媒体とすることができる。

コンピュータ読み取り可能信号媒体は、例えばベースバンドにおいてまたは搬送波の一部として、具現化されたコンピュータ読み取り可能プログラム・コードを有する伝播データ信号を含むことができる。 かかる伝播信号は様々な形態のいずれかを取ることができ、それらは限定ではないが、電磁、光、またはそれらのいずれかの適切な組み合わせを含む。 コンピュータ読み取り可能信号媒体は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体でないが、命令実行システム、装置、またはデバイスによってまたはそれと接続して用いるためにプログラムを伝達、伝播、または転送することが可能ないずれかのコンピュータ読み取り可能媒体とすることができる。

コンピュータ読み取り可能媒体上で具現化されるプログラム・コードは、限定ではないが、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦ等、または前述のもののいずれかの適切な組み合わせを含むいずれかの適切な媒体を用いて伝送することができる。

本開示の動作を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ（ＴＭ）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語等の従来の手順プログラミング言語を含む１つ以上のプログラミング言語のいずれかの組み合わせにおいて記述することができる。 プログラム・コードは、全体的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェア・パッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でおよび部分的にリモート・コンピュータ上で、または全体的にリモート・コンピュータもしくはサーバ上で、実行することができる。 後者の場合、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含むいずれかのタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができ、または、接続は、（例えばインターネット・サービス・プロバイダを用いてインターネットを介して）外部コンピュータに対して行うことができる。

本発明の実施形態に従った方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラムのフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して、本発明の態様について以下に記載する。 フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、およびフローチャート図またはブロック図あるいはその両方におけるブロックの組み合わせは、コンピュータ・プログラム命令によって実施可能であることは理解されよう。 これらのコンピュータ・プログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、または他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに提供されて機械を生成することができ、これによって、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックまたは複数のブロックに規定された機能／行為を実施するための手段を生成するようになっている。

また、これらのコンピュータ・プログラム命令はコンピュータ読み取り可能媒体に記憶することができ、これによって、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスに特定の方法で機能するように指示することができ、これにより、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックまたは複数のブロックに規定された機能／行為を実施する命令を含む製造品を生成するようになっている。

また、コンピュータ・プログラム命令を、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスにロードして、そのコンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させてコンピュータ実施プロセスを生成することができ、これによって、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方のブロックまたは複数のブロックに規定された機能／行為を実施するためのプロセスを提供するようになっている。

以下で本発明実施形態について詳細に説明する。 本発明の実施形態においては、無線ユニットとベースバンド処理ユニットとの間の通信帯域幅に対する圧力を軽減するため、アップリンク・データを最初に無線ユニットにおいて圧縮し、次いでベースバンド処理ユニットに送信することができ、更に別のベースバンド処理のためにベースバンド処理ユニットによって伸張し、一方ダウンリンク・データは最初にベースバンド処理ユニットにおいて圧縮し、次いで無線ユニットに送信することができ、更に別の処理のために無線ユニットによって伸張することが本発明者等によって考えられている。 従って、無線ユニットとベースバンド処理ユニットとの間で転送されるのは圧縮された信号データであり、これによって送信するデータ・トラフィックを低減し、長距離通信媒体に対するベースバンド圧力を軽減する。

更に、データ圧縮効率の向上を達成するため、本発明者等は無線通信エリアにおける信号データの特性に関して集中的な研究を行った。 この研究を通して本発明者等は、周波数領域の信号データは時間領域の信号データに比べて規則性が高いことを見出した。 図３は通信信号データの比較を示す。 図３Ａは時間領域の信号データであり、図３Ｂは、図３Ａの信号データにフーリエ変換を実行することで得られた周波数領域の信号データである。 この２つのタイプの信号データの比較から、図３Ａに示す時間領域の信号データは比較的無秩序であるが、図３Ｂに示す周波数領域の信号データは極めて高い規則性を示し、これは高いデータ圧縮効率を達成するために有益であることがわかった。 このため、周波数領域の信号に対してデータ圧縮を実行し、これによって圧縮効率を高め、送信されるデータ・トラフィックが低減可能であることが本発明者等によって更に考えられている。 上述の本発明の概念の実施形態について、添付図面に関連付けて以下で説明する。

ここで図４を参照すると、本発明の一実施形態による基地局システムの構造図が示されている。 図１と同様に、基地局システムはベースバンド処理ユニット２０およびリモート無線ユニット１０を含むが、異なる点は、無線ユニット１０およびベースバンド処理ユニット２０が双方とも送信帯域幅圧力を軽減するために送信前にベースバンド信号データを圧縮することである。

具体的には、無線ユニット１０は受信器１１およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２を含む。 受信器１１は、アンテナを介して移動端末からアップリンク・データ信号を受信し、これをＡＤＣ１２に供給するように構成されている。 次いでＡＤＣ１２は、受信器１１により取得したアナログ信号をデジタル信号に変換して、以降のデジタル信号処理を容易にする。 アップリンク・データのための受信器１１およびＡＤＣ１２に対応して、無線ユニットは、ダウンリンク・データのための送信器１３およびデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１４を更に含む。 ＤＡＣ１４は、デジタル化ダウンリンク信号を取得し、これをアナログ信号に変換するように構成されている。 送信器１３はアナログ信号を変調し、ダウンリンク信号を、アンテナを介して移動端末に送信する。

従来技術とは異なり、図４の無線ユニット１０は更に、アップリンク時間領域信号データを取得し、これをアップリンク周波数領域信号データに変換するように構成された変換ユニット（ＴＦユニット）１５と、圧縮アルゴリズムを用いてアップリンク周波数領域信号データを圧縮するように構成された圧縮（ＣＰ）ユニット１６と、ベースバンド処理ユニットから圧縮ダウンリンク信号データを取得し、この圧縮ダウンリンク信号データを伸張するように構成された伸張（ＤＣＰ）ユニット１７と、伸張したダウンリング信号データを逆変換することによってダウンリンク時間領域信号データを取得するように構成された逆変換（ＩＴＦ）ユニット１８と、を含む。 これらの新たに追加したユニットについては以下で更に詳細に説明する。

ＡＤＣ１２からデジタル化アップリンク信号データを取得するために、これに変換ユニット１５が結合されている。 この時点でのアップリンク信号データは時間領域の信号データであることは認められよう。 上述のように、圧縮には周波数領域の信号データの方が適しているので、時間領域のアップリンク信号データを最初に変換ユニット１５によって周波数領域のアップリンク信号データに変換する。 典型的に、変換ユニット１５は、フーリエ変換、離散フーリエ変換、または高速フーリエ変換を用いて時間領域から周波数領域への変換を実行することができる。 従来技術において、信号に対して時間領域から周波数領域への変換を実行するために他の多くの実施があり、これらの実施は全て変換ユニット１５を構築するために使用可能であることは認められよう。 代替的な実施形態においては、変換ユニット１５は更に、変換の前または後にアップリンク信号データに前処理を実行して、その明らかなノイズ信号を排除するように構成されている。

圧縮ユニット１６は、変換ユニット１５によって供給された周波数領域の信号データに対し、圧縮アルゴリズムを用いた圧縮を実行することができる。

一実施形態においては、変換ユニット１５が前処理を実行しない場合、圧縮ユニット１６はデータに圧縮を実行する前に、取得した周波数領域のアップリンク信号にまず前処理を実行してそのノイズを排除する。

具体的には、圧縮ユニット１６は、周波数領域のアップリンク信号データの圧縮を実現するために複数の圧縮アルゴリズムを利用することができる。 一実施形態においては、圧縮ユニット１６はＬＺＷ圧縮アルゴリズムを用いて周波数領域の信号データを圧縮する。 ＬＺＷ圧縮アルゴリズムでは、初めて現れる各データ・ストリングをストリング・テーブルに配置し、このストリングを数字によって表す。 ストリング・テーブルを用いることで、圧縮されたファイルはデータ・ストリングでなく数字のみを記憶するので、元のデータ・トラフィックに比べて圧縮後のデータ・トラフィックは低減する。

一実施形態においては、圧縮ユニット１６は、周波数領域の信号データの圧縮を実行するためにハフマン圧縮アルゴリズムを用いる。 ハフマン・アルゴリズムは一般的な無損失圧縮方法であり、二進記述を用いて元のファイル内の各キャラクタを置換し、二進記述の長さは対応するキャラクタの出現頻度により決定される。 具体的には、よく使われるキャラクタを表すために用いるビット数を小さくし、出現頻度の低いキャラクタを表すために用いるビット数を大きくすることで、異なるキャラクタの異なる出現頻度を考慮する場合に圧縮二進ビットの合計長が元のファイルの合計長よりも短くなるようにする。

別の実施形態においては、圧縮ユニット１６は、周波数領域の信号データの圧縮を実行するために浮動小数点圧縮方法を用いる。 この方法では、圧縮ユニット１６は複数の信号サンプルを符号化グループのシーケンスに分割し、各符号化グループの指数値および各信号サンプルの仮数を求める。 その後、符号化グループの指数値を符号化して指数タグを決定し、次いで信号サンプルを上述の指数タグおよび仮数を用いて符号化することで、圧縮データを形成する。

上述の例示した圧縮アルゴリズムに加えて、圧縮ユニット１６は圧縮を実行するために、ランレングス符号化（ＲＬＥ：Run-Length Encoding）圧縮、算術符号化圧縮、ＬＺ７７（Lempel-Ziv）圧縮等の当技術分野における他のアルゴリズムも用いることができる。 当業者は必要に応じて適切な圧縮アルゴリズムを用いて周波数領域の信号データを圧縮可能であることは認められよう。 これらのアルゴリズムおよび他のものまたは更に多くの圧縮アルゴリズムの使用は全て本発明の概念の範囲内である。

本発明者等は、同一の圧縮アルゴリズム（例えば浮動小数点圧縮方法）を用いて時間領域の信号データおよび対応する周波数領域の信号データをそれぞれ圧縮することによってシミュレーション実験を行った。 シミュレーション結果によって、周波数領域の信号データの圧縮率は多くの場合、時間領域の信号データのものよりも２０％から３０％高いことが示されている。 従って、最初に変換ユニット１５を用いてアップリンク時間領域信号を周波数領域信号に変換し、次いで圧縮ユニット１６を用いて圧縮を実行することで、無線ユニット１０は適切に圧縮されたアップリンク信号データを取得し、かかるデータをベースバンド処理ユニット２０に送信することができる。 無線ユニット１０とベースバンド処理ユニット２０との間で転送されるのは適切に圧縮されたアップリンク信号データであるので、送信されるデータ・トラフィックは著しく低減し、このため送信リンクに対する帯域幅圧力が軽減する。

変換ユニット１５および圧縮ユニット１６によってアップリンク信号データに行われる上述の処理に対応して、ダウンリンク信号データについては、伸張ユニット１７および逆変換ユニット１８が伸張および逆変換を実行する。

具体的には、伸張ユニット１７は、ベースバンド処理ユニット２０から圧縮されたダウンリンク信号データを取得し、この圧縮ダウンリンク信号データを伸張する。 伸張方法は、ベースバンド処理ユニット２０によってダウンリンク信号データの圧縮に用いられた圧縮アルゴリズム対応する。 アップリンク・データに対応して、伸張ユニット１７が取得したデータは周波数領域のものであることは認められよう。 従って、逆変換ユニット１８は伸張ユニット１７から伸張された周波数領域ダウンリンク信号データを取得し、これに逆変換を実行して、時間領域のダウンリンク信号データを取得するようになっている。 逆変換ユニット１８の実行方法は変換ユニット１５のものの逆であり、周波数信号の信号から時間領域の信号への変換は多くの場合、逆フーリエ変換等の方法を用いることで実現される。 このように、伸張ユニット１７および逆変換ユニット１８によって、無線ユニット１０は必要な時間領域のダウンリンク信号データを取得する。 更に、ＤＡＣ１４および送信器１３によって、上述の時間領域のダウンリンク信号データを変調アナログ信号に変換して移動端末に送信することができ、これによってダウンリンク・データ信号の通信を実現する。

無線ユニット１０の各ユニットの実施について上述したので、次に、対応するベースバンド処理ユニット２０の構造および実行方法について説明する。

再び図４を参照すると、ベースバンド処理ユニット２０は、アップリンク・データのための伸張モジュール２２およびダウンリンク・データのための圧縮モジュール２４を含む。 伸張モジュール２２は、上述の無線ユニット１０から圧縮されたアップリンク信号データを取得し、この圧縮アップリンク信号データを伸張するように構成されている。 圧縮モジュール２４は、圧縮アルゴリズムを用いることによって周波数領域のダウンリンク信号データを圧縮し、これを無線ユニット１０に送信するように構成されている。

上述のように、無線ユニット１０における変換ユニット１５および圧縮ユニット１６により、アップリンク信号データを周波数領域のデータに変換して圧縮する。 このため、無線ユニット１０から伸張モジュール２２が得るのは、圧縮された周波数領域アップリンク信号データである。 かかる信号データについて、伸張モジュール２２は、無線ユニット１０が用いた圧縮アルゴリズムに対応する伸張アルゴリズムを用いてデータ伸張を行う必要がある。 伸張の後、伸張モジュール２２は伸張した周波数領域アップリンク信号データを提供することができる。 更に、ベースバンド処理ユニット２０は一般に周波数領域の信号に対してベースバンド処理を実行することは述べた。 図４の無線ユニット１０は時間領域から周波数領域へのアップリンク信号の変換を完了させ、ベースバンド処理ユニット２０は周波数領域の信号を直接取得するので、ベースバンド処理ユニット２０は、従来技術で行ったように時間領域から周波数領域への変換を行う変換ユニットを含む必要はない。 これは、伸張モジュール２２が提供する周波数領域のデータに対して更に別にベースバンド処理を直接実行することができる。 かかるベースバンド処理は、周波数領域のユーザ・データの抽出、チャネル分離、チャネル推定、測定、ＭＩＭＯ復号、復調、復号等を含む。 これらのベースバンド処理プロセスは当業者には周知であり、ここではその説明は省略する。

ダウンリンク信号データについては、ベースバンド処理ユニット２０は最初に周波数領域のダウンリンク・データに従来のベースバンド処理を実行し、次いで圧縮モジュール２４を用いることでこれを圧縮することができる。 無線ユニット１０の圧縮ユニット１６の説明において前述したように、圧縮モジュール２４は、周波数領域のダウンリンク・データの圧縮を実行するために様々な圧縮アルゴリズムを用いることができる。 しかしながら、アップリンクとダウンリンクとの間の独立性のため、ダウンリンク信号データを圧縮する場合にベースバンド処理ユニット２０の圧縮モジュール２４が用いる圧縮アルゴリズムは、アップリンク信号データを圧縮する場合に無線ユニット１０の圧縮ユニット１６が用いるものと同一であるかまたは異なる場合がある。 更に、上述のように、無線ユニット１０はダウンリンク信号データに対する周波数領域から時間領域の変換を実行するための逆変換ユニット１８をすでに含むので、ベースバンド処理ユニット２０は領域変換を実行する必要なく、圧縮モジュール２４によって圧縮した周波数領域ダウンリンク信号データを無線ユニット１０に直接送信することができる。 この場合も、ベースバンド処理ユニット２０により転送されるのは適切に圧縮された周波数領域ダウンリンク・データであるので、ダウンリンクのデータ・トラフィックは低減し、このためリンクに対する帯域幅圧力が軽減される。

上述の実施形態においては、無線ユニットおよびベースバンド処理ユニットが双方とも送信前に周波数領域の信号データを圧縮する。 ほとんどの場合、周波数領域の信号データの圧縮効率は時間領域の信号データのものよりも高いが、場合によっては、時間領域の信号の方が圧縮に適している。 このため、無線ユニットおよびベースバンド処理ユニットは周波数領域圧縮と時間領域圧縮との間で適切な時点で切り換わるようになっており、これによって圧縮効率を更に高め、無線ユニットとベースバンド処理ユニットとの間のデータ・トラフィックを軽減することが、本発明者等によって考えられている。

図５は、本発明の一実施形態による無線ユニットの構造図を示す。 図４に比べ、図５の無線ユニット１０は、ＡＤＣ１２と変換ユニット１５との間に接続された領域決定ユニット１９を更に含む。 領域決定ユニット１９は、ＡＤＣ１２からデジタル化アップリンク信号データを取得し、アップリンク・データ圧縮が基づく圧縮モードを決定する、すなわち、アップリンク・データの圧縮を時間領域または周波数領域のどちらで行うべきであるかを決定する。

一実施形態においては、領域決定ユニット１９は、取得したアップリンク時間領域信号データに基づいて時間領域における圧縮率を推定する。 圧縮率が所定値Ｔよりも高い場合、圧縮を時間領域において行うことを決定する。 他の場合、圧縮を周波数領域で行うことを決定する。 領域決定ユニット１９の圧縮率の推定は、圧縮ユニット１６が用いる圧縮アルゴリズムに関連する。 例えば、圧縮ユニット１６がハフマン圧縮アルゴリズムを用いる場合、領域決定ユニット１９は、取得した時間領域信号データにおける各データの出現頻度に関する統計データを収集し、それに基づいて圧縮率を推定する。 圧縮ユニット１６が浮動小数点圧縮方法を用いる場合、領域決定ユニット１９は、取得したデータの値範囲をスキャンし、これに基づいて圧縮率を推定する。 圧縮ユニット１６が他の圧縮アルゴリズムを用いる場合、領域決定ユニット１９はそれに従ってアップリンク・データの他のパラメータを取得し、それに基づいて圧縮率の推定を行う。

一実施形態において、圧縮ユニット１６は、実際の圧縮率に関するフィードバックを領域決定ユニット１９に提供する。 ここで、領域決定ユニット１９はそのフィードバック結果に基づいて圧縮モードを決定することができる。 例えば、フィードバックされた実際の圧縮率が所定値よりも低い場合、領域決定ユニット１９は圧縮モードの変更を決定することができる。

更に、一実施形態において、領域決定ユニット１９は、圧縮率の推定および実際の圧縮率のフィードバックに基づいて領域モードの決定を行う。 具体的には、一例において、領域決定ユニット１９は最初に、デフォルトで圧縮を周波数領域で行うことを決定し、従って圧縮ユニット１６は周波数領域圧縮の実際の圧縮率を領域決定ユニット１９にフィードックする。 この後に到着する時間領域のアップリンク・データについては、領域決定ユニット１９は上述のように時間領域の圧縮率を推定し、その率を、フィードバックにより取得された周波数領域の圧縮率と比較する。 以降のＫ個のデータ・セット（Ｋは予め設定された値である）について、周波数領域の実際の圧縮率が時間領域の推定圧縮率よりも低い場合、領域決定ユニット１９は時間領域で圧縮を実行することを決定する。 一例において、領域決定ユニット１９は、以降のＭ個のデータ・セット（Ｍは予め設定された値である）の圧縮後に圧縮を周波数領域に変更することを決定する。 あるいは、別の例では、いったん時間領域の推定圧縮率またはフィードバックにより取得した時間領域の実際の圧縮率が所定値よりも低くなった場合、領域決定ユニット１９は、圧縮を周波数領域に変更することを決定する。

時間領域の圧縮率の推定または実際の圧縮率のフィードバックあるいはその両方に基づいて、領域決定ユニット１９が圧縮モードを決定するために更に多くの手法を利用可能であることは、当業者によって認められよう。

適切な圧縮モードを決定した後、領域決定ユニット１９は圧縮モード決定の結果を様々な方法で他のユニットに通知することができる。 一例において、領域決定ユニット１９はモード通知信号を変換ユニット１５および圧縮ユニット１６に送信して、圧縮モード決定の結果をそれらに知らせる。 別の例では、領域決定ユニット１９は、決定結果に基づいてアップリンク信号データのための領域モード・タグすなわち時間領域モード・タグまたは周波数領域モード・タグを追加する。 領域モード・タグは、信号データの特定の予約ビットを占有するか、または信号データの冒頭にプレフィックスとして追加される等、各アップリンク信号データ・セット上の所定位置に追加される。

圧縮モード決定の異なる結果に応答して、無線ユニット１０内の各ユニットは異なる実行方法を有することができる。 一例においては、周波数領域圧縮モードの決定結果に応答して、領域決定ユニット１９は時間領域のアップリンク・データを変換ユニット１５および圧縮ユニット１６に送信し、これらは図４を参照して説明したようにアップリンク時間領域信号データに周波数領域変換および圧縮を実行する。 時間領域圧縮モードに応答して、領域決定ユニット１９は時間領域のアップリンク・データを圧縮ユニット１６に直接送信し、変換ユニット１５を飛び越す。 従って、圧縮ユニット１６は取得した時間領域アップリンク信号データを直接圧縮する。

別の例においては、領域決定ユニット１９は常にアップリンク・データを変換ユニット１５に送信する。 しかしながら、変換ユニット１５は圧縮モードに基づいてアップリンク・データを条件付きで変換する。 具体的には、周波数領域圧縮モードに応答して、変換ユニット１５は図４を参照して説明したように時間領域から周波数領域への変換を実行する。 時間領域圧縮モードに応答して、変換ユニット１５は、周波数領域変換を行うことなくアップリンク時間領域信号を圧縮ユニット１６に直接転送する。

更に、圧縮ユニット１６は取得した周波数領域または時間領域のアップリンク信号データを圧縮する。 アップリンク信号データが領域モード・タグを含む場合、圧縮ユニット１６は従来の圧縮を実行することなく領域モード・タグに別個の処理を実行する。

上述のアップリンク信号データの処理に対応して、ダウンリンク信号データのための伸張ユニット１７および逆変換ユニット１８も２つの圧縮モードに適合するように構成されている。 具体的には、伸張ユニット１７および逆変換ユニット１８は、ベースバンド処理ユニット２０から、ダウンリンク信号データの圧縮が基づく圧縮モードを取得することができる（モード通知信号または領域モード・タグによって等）。 一例において、周波数領域圧縮モードに応答して、伸張ユニット１７は図４を参照して説明したように周波数領域のダウンリンク信号を伸張し、伸張した周波数領域信号を逆変換ユニット１８に送信して時間領域への逆変換を実行する。 時間領域圧縮モードに応答して、伸張ユニット１７は最初に時間領域のダウンリンク信号を伸張し、次いで逆変換ユニット１８を飛び越して、伸張した時間領域信号を、送信に関連した処理のためにＤＡＣ１４および送信器１３に直接送信する。

別の例では、逆変換ユニット１８がダウンリンク信号を条件付きで変換するように、その構成を変更する。 このため、周波数領域圧縮モードに応答して、逆変換ユニット１８は図４を参照して説明したように周波数領域から時間領域への変換を実行する。 時間領域圧縮モードに応答して、逆変換ユニット１８は時間領域変換を行うことなく時間領域のダウンリンク信号を以降のユニットに直接転送する。

上述の領域決定ユニット１９を追加し、対応する変更を他のユニットに行うことによって、無線ユニット１０は適切な時点で周波数領域圧縮モードと時間領域圧縮モードとの間で切り換わることができ、これによってアップリンク信号データの全体的な圧縮効率を更に高くする。

無線ユニット１０に対する変更に対応して、図６は、本発明の一実施形態によるベースバンド処理ユニットの構造図を示す。 図４のベースバンド処理ユニットに比べ、図６の例では、ベースバンド処理ユニット２０は、変換モジュール２５、逆変換モジュール２６、および異なる圧縮モードに適合するための領域決定モジュール２８を更に含む。

具体的には、アップリンク信号データに関して、伸張モジュール２２は無線ユニット１０からの圧縮されたアップリンク・データを取得するだけでなく、例えばモード通知信号または領域モード・タグによって、アップリンク・データの圧縮が基づく圧縮モードも取得する。 一実施形態においては、周波数領域圧縮モードに応答して、伸張モジュール２２は、図４を参照して説明したように周波数領域のアップリンク信号を伸張し、伸張した周波数領域信号は以降のベースバンド処理に直接用いられる。 時間領域圧縮モードに応答して、伸張モジュール２２は最初に時間領域のアップリンク信号データを伸張し、次いでこれを変換モジュール２５に送信して、時間領域から周波数領域への変換を実行する。 アップリンク信号データに領域変換を実行した後、変換モジュール２５はこれをベースバンド処理のために以降のユニットに送信する。

別の例においては、伸張モジュール２２は常にアップリンク・データを変換ユニット２５に送信する。 しかしながら、変換ユニット２５は圧縮モードに基づいてアップリンク・データを条件付きで変換する。 具体的には、周波数領域モードに応答して、変換ユニット２５は、周波数領域変換を行うことなく、アップリンク信号データをベースバンド処理のために以降のユニットに直接送信する。 時間領域モードに応答して、変換ユニット２５は取得したアップリンク信号データに時間領域から周波数領域への変換を実行し、これをベースバンド処理のために以降のユニットに送信する。

ダウンリンク信号データについては、ベースバンド処理の後、領域決定モジュール２８は、ダウンリンク信号データの圧縮が基づく圧縮モードを決定する。 一実施形態において、領域決定モジュール２８は、その取得した周波数領域ダウンリンク信号データの圧縮率を推定し、推定した圧縮率に基づいて圧縮モードを決定する。 一実施形態では、圧縮モジュール２４は実際の圧縮率のフィードバックを領域決定モジュール２８に提供し、領域決定モジュール２８は、推定した周波数領域の圧縮率および実際の圧縮モードのフィードバックに基づいて領域モード決定を行う。

領域決定モジュール２８は、無線ユニットにおける領域決定ユニット１９と同様の方法で圧縮モードの決定を行うことができるが、異なる点は、領域決定ユニット１９が時間領域のアップリンク信号を直接取得し、このため時間領域の圧縮率を推定するのに対し、領域決定モジュール２８は、周波数領域のダウンリンク信号を直接取得し、このため周波数領域の圧縮率を推定することである。 アップリンクおよびダウンリンクの相対的な独立性のため、ベースバンド処理ユニット２０における領域決定モジュール２８および無線ユニット１０における領域決定ユニット１９は相互に独立して圧縮モードの決定を行うことは認められよう。 従って、領域決定モジュール２８がダウンリンク信号データの圧縮モードを決定する方法は、無線ユニット１０内の領域決定ユニット１９がアップリンク信号データの圧縮率を決定する方法と同一であるかまたは異なる場合がある。

更に、領域決定モジュール２８が決定した異なる圧縮モードに応答して、ダウンリンク・データのための各ユニットは異なる動作を実行する。 一例において、時間領域圧縮モードに応答して、領域決定モジュール２８は最初に周波数領域のダウンリンク・データを逆変換モジュール２６に送信して、逆変換モジュール２６によりダウンリンク・データに対する時間領域変換を行うようになっている。 次いで、変換した時間領域ダウンリンク信号データを圧縮モジュール２４に送信する。 従って、圧縮モジュール２４は取得した時間領域のダウンリンク信号データを圧縮する。 周波数領域圧縮モードに応答して、領域決定モジュール２８は周波数領域のダウンリンク・データを圧縮モジュール２８に直接送信し、逆変換モジュール２６を飛び越す。

別の例においては、領域決定モジュール２８は常にダウンリンク・データを逆変換モジュール２６に送信する。 しかしながら、逆変換モジュール２６は圧縮モードに基づいてダウンリンク・データを条件付きで変換する。 具体的には、時間領域圧縮モードに応答して、逆変換モジュール２６は上述のようにダウンリンク信号データに対して周波数領域から時間領域への変換を行う。 周波数領域圧縮モードに応答して、逆変換モジュール２６は、時間領域変換を行うことなく、ダウンリンク周波数領域信号を圧縮モジュール２４に直接転送する。

上述の領域決定モジュール２８、変換モジュール２６、および逆変換モジュール２６を追加することによって、ベースバンド処理ユニット２０は適切な時点で周波数領域圧縮モードと時間領域圧縮モードとの間で切り換わることができ、これによってダウンリンク信号データの全体的な圧縮効率を更に高くする。

図５における無線ユニット１０および図６におけるベースバンド処理ユニット２０は、相互に連携することによって、アップリンク信号データおよびダウンリンク信号データの双方について合計圧縮率の向上を達成することができ、これによって送信リンクに対する通信圧力を更に軽減する。

同一の本発明の概念に基づいて、本発明は、基地局システムにおいてアップリンク信号データを処理するための方法および基地局システムにおいてダウンリンク信号データを処理するための方法も提供する。

図７は、本発明の一実施形態による、基地局システムにおいてアップリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示し、基地局システムは無線ユニットおよびベースバンド処理ユニットを含む。 図７に示すように、この方法は、ステップ６１において、無線ユニットでアップリンク時間領域信号データを取得し、これをアップリンク周波数領域信号データに変換することと、ステップ６２において、無線ユニットで圧縮アルゴリズムを用いることによってアップリンク周波数領域信号データを圧縮することと、ステップ６４において、無線ユニットからベースバンド処理ユニットに圧縮されたアップリンク周波数領域信号データを送信することと、ステップ６６において、ベースバンド処理ユニットで圧縮されたアップリンク周波数領域信号データを伸張することと、を含む。

更に、図７に示す方法に基づいて、図８は、本発明の別の実施形態による、基地局システムにおいてアップリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示す。 図８の方法は、ステップ６０において、無線ユニットでアップリンク信号データの圧縮モードを決定することと、ステップ６５において、ベースバンド処理ユニットでアップリンク信号データの圧縮モードを決定することと、を更に含む。 周波数領域圧縮モードに応答して、無線ユニットにおいて前述のステップ６１〜６２を実行し、ベースバンド処理ユニットにおいて前述のステップ６６を実行する。 しかしながら、時間領域圧縮モードに応答して、無線ユニットにおいてステップ６３を実行する。 すなわち、圧縮アルゴリズムを用いることによってアップリンク時間領域信号データを圧縮する。 次にステップ６４において、圧縮したアップリンク時間領域信号データをベースバンド処理ユニットに送信する。 ベースバンド処理ユニットでは、ステップ６５の時間領域圧縮モードの決定結果に応答して、ステップ６７および６８を実行する。 ステップ６７では、圧縮されたアップリンク時間領域信号データを伸張し、ステップ６８では、伸張したアップリンク時間領域信号データをアップリンク周波数領域信号データに変換する。

アップリンク・データの処理に対応して、図９は、本発明の本発明の一実施形態による、基地局システムにおいてダウンリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示し、基地局システムは無線ユニットおよびベースバンド処理ユニットを含む。 図９に示すように、この方法は、ステップ７１において、ベースバンド処理ユニットで圧縮アルゴリズムを用いることによってダウンリンク周波数領域信号データを圧縮することと、ステップ７４において、圧縮されたダウンリンク周波数領域信号データをベースバンド処理ユニットから無線ユニットに送信することと、ステップ７６において、無線ユニットで、圧縮されたダウンリンク周波数領域信号データを伸張することと、ステップ７７において、無線ユニットで、伸張されたダウンリンク周波数領域信号データをダウンリンク時間領域信号データに変換することと、を含む。

更に、図９に示す方法に基づいて、図１０は、本発明の別の実施形態による、基地局システムにおいてダウンリンク信号データを処理するための方法のフローチャートを示す。 図１０の方法は、ステップ７０において、ベースバンド処理ユニットでダウンリンク信号データの圧縮モードを決定することと、ステップ７５において無線ユニットでダウンリンク信号データの圧縮モードを決定することと、を更に含む。 周波数領域圧縮モードに応答して、ベースバンド処理ユニット前述のステップ７１を実行し、無線処理ユニットにおいて前述のステップ７６〜７７を実行する。 しかしながら、時間領域圧縮モードに応答して、ベースバンド処理ユニットにおいてステップ７２〜７３を実行する。 具体的には、ステップ７２において、ダウンリンク周波数領域信号データをダウンリンク時間領域信号データに変換し、ステップ７３において、圧縮アルゴリズムを用いることによってダウンリンク時間領域信号データを圧縮する。 次にステップ７４において、圧縮したダウンリンク時間領域信号データを無線処理ユニットに送信する。 無線処理ユニットでは、ステップ７５の時間領域圧縮モードの決定結果に応答してステップ７８を実行する。 すなわち無線ユニットで、圧縮されたダウンリンク時間領域信号データを伸張する。

図７および図９により詳述した実行方法については、図４を参照した詳細な記載を参照し、図８および図１０により詳述した実行方法については、図５および図６を参照した詳細な記載を参照することができるが、ここでは簡潔さのために省略する。

本発明の実施形態では、無線ユニットとベースバンド処理ユニットとの間で転送されるのは効果的に圧縮された信号データであるので、送信されるデータ・トラフィックは著しく低減し、送信リンクに対する通信圧力が軽減する。

図面におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態に従ったシステム、方法、およびコンピュータ・プログラムの可能な実施のアーキテクチャ、機能性、および動作を例示する。 この点で、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、規定された論理機能を実施するための１つ以上の実行可能命令を含むコードのモジュール、セグメント、または一部を表すことができる。 また、いくつかの代替的な実施において、ブロックに明記した機能は、図面に明記した順序どおりでなく発生する場合があることに留意すべきである。 例えば、関与する機能性に応じて、連続して示した２つのブロックは実際には実質的に同時に実行されることがあり、またはブロックは時に逆の順序で実行される場合がある。 また、ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方におけるブロックの組み合わせは、規定された機能もしくは行為を実行する特殊目的ハードウェア・ベースのシステム、または特殊目的ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせによって実施可能であることに留意すべきである。

本発明の様々な実施形態の記載は例示の目的のために提示したものであり、網羅的であることや、開示した形態に限定されることは意図していない。 記載した実施形態の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には多くの変更および変形が明らかであろう。 本明細書において用いた用語は、実施形態の原理、実際的な用途、もしくは市場で見出される技術に勝る技術的な改良を最良に説明するため、または当業者が本明細書に開示した実施形態を理解することを可能とするために、選択したものである。