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JP4555303B2 - 分散型無線基地局の内部インターフェース上の非依存送信のカプセル化 - Google Patents

分散型無線基地局の内部インターフェース上の非依存送信のカプセル化 Download PDF

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Description

本出願は、無線による通信に関係がある無線アクセスネットワークに関するものであり、特に、無線基地局の無線装置部を基地局の無線装置制御部に結びつける無線基地局の内部インターフェース（例えばCPRI：Common Public Radio Interface（コモンパブリックラジオインターフェース））に関するものである。
通常の携帯電話システムでは、無線ユーザ装置(UE)が無線アクセスネットワーク(RAN)を介して一つ以上のコアネットワークと通信する。ユーザ装置は、移動局、例えば携帯電話、移動端末付のノートパソコンであっても良く、従って例えば、音声又はデータ又はその両方を無線アクセスネットワークに送信できるものであれば、携帯式の、またはポケットサイズの、または手持ち式、またはコンピュータに内蔵の、又は車載用の移動装置であっても良い。或いは、無線ユーザ装置は、固定無線装置、例えば無線ローカルループ等の一部である、固定携帯装置/端末であっても良い。
無線アクセスネットワーク(RAN)はある地理的エリアをカバーしており、その地理的エリアはいくつかのセル・エリアに分かれており、1台の無線基地局が各セル・エリアにサービス提供している。セルとは、基地局の場所で無線装置によって無線が受信できる地理的エリアのことである。各セルは、セルの中にブロードキャストされる一意のＩＤで識別される。無線基地局はエア・インターフェース（例えば無線周波数）によって基地局の範囲内にあるユーザ装置(UE)と通信する。無線アクセスネットワークでは、通常いくつかの基地局が、（例えば地上の通信線やマイクロ波によって）基地局コントローラ(BSC)又は無線ネットワーク・コントローラ(RNC)として知られる制御ノードに接続している。制御ノードは、それに接続している複数の無線基地局の種々のはたらきを監督し統合する。無線ネットワーク・コントローラは通常、一つ以上のコア・ネットワークに接続している。
無線アクセスネットワークの例として、UMTS地上無線アクセスネットワーク（Universal Mobile Telecommunications (UMTS) Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)）がある。UMTSは第3世代システムであり、少なくともいくつかの点で、ヨーロッパで発達したGlobal System for Mobile communications (GSM)として知られる無線アクセス技術を基にしている。UTRANは基本的に、広帯域符号分割多元接続(WCDMA)をユーザ装置ユニット(UE)に提供する無線アクセスネットワークである。
多くの無線アクセスネットワークでは、無線基地局は集中ノードであり、基本的にほとんどの構成部品が一定の場所に集中している。今後無線基地局がより分散したアーキテクチャで構成されるのであれば、移動ネットワークの事業者には、一層の柔軟性がもたらされる可能性がある。例えば、分散型無線基地局であれば、無線装置部を１台以上配置し、それらを無線基地局の内部インターフェースを通じて無線装置制御部にリンクさせる形態が可能である。
無線基地局の無線装置部を基地局の無線装置制御部に接続する無線基地局の内部インターフェースの例として、CPRIがある。CPRIは、Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)及びバージョン1.1(2004年5月10日)に記述されており、それは本願に引用して援用する。
図１３に示すように、無線装置制御部はメイン・サイト1323に位置する無線装置コントローラ(REC)1322という形をとることができる。無線装置部、例えば無線装置(RE)1324は、通常は遠隔サイト1325に位置する。メイン・サイト又は遠隔サイトのいずれかに位置する構造又はユニットが他にもいろいろあって、その構造またはユニットは、無線基地局を含むか、あるいは無線基地局とインターフェースをとるか、あるいは無線基地局と通信しても良い。例えば、図１３は遠隔サイトの水平な柱又はマスト1300を示しており、この柱又はマストは少なくとも1基以上のアンテナ1302を高い位置で支持している。遠隔サイトにはさらに、タワー取り付け増幅器(TMA)1304が1台以上あって、アンテナ1302と無線装置(RE)1324の間に接続されている。アンテナ1302は、遠隔電気的傾斜(RET)アンテナ、すなわち、通信エリアを制御するため無線装置コントローラ(REC)1322によって傾斜が制御されるアンテナであっても良い。さらに、数台の無線基地局が、1台以上の伝送ネットワークユニット1306を介して無線ベースの送信リンクを通じて無線アクセスネットワーク(RAN)の他のノードと通信する。伝送ネットワークユニット1306は、例えば他のRANノードから無線伝送を受信してそれを従来の伝送回線（E1/T1、STM1等）経由で無線基地局に転送するのに利用する。
図１３に示すように、無線装置コントローラ(REC)1322と無線装置(RE)1324を接続する内部インターフェース用のケーブル1326は、従来の方法でメイン・サイト1323と遠隔サイト1325の間に延びているケーブルの一つにすぎない。それ以外に、他のケーブルも存在する。例えば、従来の伝送回線（E1/T1、STM1等）経由で無線基地局に転送するという上記の目的のため無線装置コントローラ(REC)1322と伝送ネットワークユニット1306の間に延びる伝送ケーブル1310などがそうである。図１３では、E1のN数は、無線基地局の伝送需要を参照しており、通常は２から８E1である。
メイン・サイト1323と遠隔サイト1325の間には、アンテナ制御ケーブル1312が1本以上延びていることもある。アンテナ制御ケーブル1312の各々は、近接端部が無線装置コントローラ(REC)1322に接続しており、先端部の接続は遠隔サイト1325で行われる。例えば、アンテナ制御ケーブル1312を、タワー取り付け増幅器(TMA)1304の形をとった別個の遠隔ユニットに接続しても良い。アンテナ1302が遠隔電気的傾斜アンテナ(RET)である場合、アンテナ制御ケーブル1312もRETユニット又は他の適切なアンテナ1302制御部に接続しても良い。各アンテナユニットは自分のアンテナ制御ケーブルを持つことが多い。（例えばアンテナが6本の無線基地局は通常、アンテナ制御ケーブルを6本持っている。）時にはTMAとRETがアンテナを共有することもある。
図１３に示すように、無線装置コントローラ(REC)1322から遠隔サイト1325へ、そして上方のマスト1300へと延びるケーブルはいくつかある。無線装置(RE)1324自身を図１３のようにマスト1300に取り付けても良い。各ケーブルは個別の監視と保守が必要で、しかも環境の影響や外部からの影響を受けやすい。
従って、必要なのは、本発明の目的でもあるが、分散型無線基地局の無線装置コントローラ(REC)と無線装置(RE)24の間の通信を確立する技術である。
分散型無線基地局は、メイン・サイトに位置する無線装置コントローラ(REC)と、遠隔サイトに位置する無線装置(RE)とを備える。無線装置コントローラ(REC)との直接通信を行うように構成された遠隔ユニットも遠隔サイトに位置している。内部インターフェースが、無線装置コントローラ(REC)と無線装置(RE)を接続する。優位点として、内部インターフェースが無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信もカプセル化することによって、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の別の物理的リンクを不要にする。無線装置(RE)と遠隔ユニット間において、新たな物理的リンクが無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信を伝送するが、これを内部インターフェース上でカプセル化している。
実装の一例をあげると、内部インターフェースは、Common Public Radio Interface Specification バージョン1.0(2003年9月26日)及びバージョン1.1(2004年5月10日)に記述されているCPRI（Common Public Radio Interface）である。できれば、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信は、CPRIの第２層プロトコルの、未使用、未接続、又は未割当部分にカプセル化することが望ましい。例えば、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信は、第２層プロトコルのベンダ独自の情報フローにカプセル化しても良い。あるいは、別の限定されない例として、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信は、第２層プロトコルのユーザ面情報の、未使用、未接続、又は未割当部分にカプセル化しても良い。
遠隔ユニットは多様な形態をとりうる。例えば、ある実施形態では、遠隔ユニットはタワーに取り付けた増幅器(TMA)である。別の実施形態では、遠隔ユニットは遠隔電気的傾斜制御付きアンテナである。また別の実施形態では、遠隔ユニットは無線アクセスネットワーク(RAN)ノードと無線通信をしても良い。さらに別の実施形態では、遠隔ユニットは、遠隔サイト（例えば、GSMマイクロ無線基地局）に同じく配置した別個の無線基地局であっても良い。さらには、遠隔ユニットは企業独自の設備ユニットでも良いし、一つ以上のカスケード無線装置(RE)でも良い。さらに別の実施形態では、遠隔ユニットは無線アクセスネットワークにサービス提供する伝送ネットワークの一部、例えばマイクロ波伝送ユニットであっても良い。
本出願は、下記の米国仮特許出願の利点と優先権を請求するものであり、それらはすべて本願に引用して援用する。すなわち、(1)米国仮特許出願60/520,323、題名「分散型無線基地局の内部インターフェース上の種々のプロトコルのカプセル化（Encapsulation of Diverse Protocols Over Internal Interface of Distributed Radio Base Station）」、(2)米国特許出願60/520,324、題名「分散型無線基地局の内部インターフェース上の非依存送信のカプセル化（Encapsulation of Independent Transmissions Over Internal Interface of Distributed Radio Base Station）」、(3)米国特許出願60/520,364、題名「メイン−遠隔無線基地局におけるカスケード無線ユニットのインターフェース、装置、及び方法（Interface, Apparatus, and Method for Cascaded Radio Units In A Main-Remote Radio Base Station）」、そして(4)米国特許出願60/520,325、題名「分散型無線基地局の内部インターフェースのための事前スタートアップ手順（Pre-Start-Up Procedure For Internal Interface of Distributed Radio Base Station）」である。本出願は、同時に出願した下記の米国特許出願に関連するものであり、それらはすべて本願に引用して援用する。すなわち、(1)米国特許出願10/909,835、題名「分散型無線基地局の内部インターフェース上の種々のプロトコルのカプセル化（Encapsulation of Diverse Protocols Over Internal Interface of Distributed Radio Base Station）」及び、(2)米国特許出願10/909,843、題名"分散型無線基地局の内部インターフェースのための事前スタートアップ手順（Pre-Start-Up Procedure For Internal Interface of Distributed Radio Base Station）」である。
下記の記述において、限定のためではなく説明を目的として、本発明の完全な理解を提供するために、特定のアーキテクチャ、インターフェース、技術等の具体的詳細について述べる。しかしながら、この技術の専門家にとっては、本発明がこれらの特定の詳細とは別の形態で実施できることは明白であろう。それ以外の場合には、本発明の記述を不要な説明で分かりにくくしないよう、周知の装置、回路、方法の詳細説明は省略している。また、個々の機能ブロックを一部の図に示している。個々のハードウェア回路を使用し、適切なプログラムを入れたデジタル・マイクロプロセッサ又は汎用コンピュータと関連して機能するソフトウェアを使用し、特定用途向け集積回路(ASIC)を使用し、及び/又は一つ以上のデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)を使用してこの機能を実装しても良いということは、技術の専門家には十分理解できるであろう。
図１は、分散型無線基地局20の実施例を示す。無線基地局20は、無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24の両者から成る。無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24は、内部インターフェース26によって接続している。ここに説明した実施例では、内部インターフェースはCPRIリンクである。無線基地局20とCPRIリンクの形をとる内部インターフェース26の構造及び作用の詳細は、Common Public Radio Interface Specification バージョン1.0(2003年9月26日)及びバージョン1.1(2004年5月10日)から理解することができ、それらは本願に引用して援用する。この仕様書にあるように、本願の記述はUMTS (Universal Mobile Telecommunication System)の用語に基づいている。しかし、無線基地局20及び内部インターフェース26は、他の無線標準によって動作することもある。
無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24は、物理的に離れていても良い。（すなわち、無線装置(RE)24がアンテナに近い場所にあり、他方、無線装置コントローラ(REC)22はアクセスが便利な場所に位置しても良い。）そうではなく、無線装置コントローラ(REC)22も無線装置(RE)24もどちらも従来の無線基地局設計の中に同じく配置しても良い。二者間の距離がどうであれ、物理的な分離という観点から、無線装置コントローラ(REC)22の位置がメイン・サイトであり、無線装置(RE)24の位置が遠隔サイトである。
図１に示すように、無線装置コントローラ(REC)22はIubインターフェース30（UMTS無線アクセスネットワーク用）を介して図示していない無線ネットワークコントローラへのアクセスを提供する。基本的に、無線装置コントローラ(REC)22は、Iubトランスポート及びIubプロトコルやノードB（基地局）制御及び管理だけでなくデジタル・ベースバンド処理と関係がある。ダウンリンク（すなわち、無線装置コントローラ(REC)22から無線装置(RE)24へ）については、無線装置コントローラ(REC)22は、通信路符号化、インターリービング、拡散、スクランブリング、物理チャネルの追加、各物理チャネルの送信電力の制御、フレーム及びスロット・シグナルの生成（クロック安定化も含む）のような動作を処理する。アップリンク（すなわち、無線装置(RE)24から無線装置コントローラ(REC)22へ）については、無線装置コントローラ(REC)22は、通信路複号化、逆インターリービング(de-interleaving)、逆拡散、逆スクランブリング、信号処理ユニットへの信号配信、送信電力制御用のフィードバック情報の検知、干渉率測定への信号のような働きを処理する。
無線装置(RE)24は、エア・インターフェース32をユーザ装置にサービス提供する（UMTSネットワークでは、エア・インターフェースをUuインターフェースと呼ぶ）。ユーザ装置ユニット、又は移動局は、図１には示していない。無線装置(RE)24は、フィルタリング、変調、周波数変換、増幅のような、アナログ及び無線周波数機能を提供する。ダウンリンクについては、無線装置(RE)24は、DA変換、アップコンバージョン、各キャリアのon/off制御、キャリア多重化、電力の増幅及び制限、アンテナ管理、RFフィルタリング等の動作を実行する。アップリンクについては、無線装置(RE)24は、AD変換、ダウンコンバージョン、自動利得制御、キャリア逆多重化、低雑音増幅、RFフィルタリング等の動作を実行する。
このように、無線装置コントローラ(REC)22はデジタル・ベースバンド領域の無線機能を含み、他方、無線装置(RE)24はアナログ無線周波数機能を含む。両者の間の機能分割は、同相及び直交(IQ)データに基づいて一般的なインターフェースが定義できるような方法で行われる。
Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0 (2003年9月26日) とバージョン1.1(2004年5月10日)は、物理層34（第1層）とデータリンク層（第2層）のプロトコルを定義している。第1層は、例えば、電気的特性、光学的特性、異なるデータフローの時分割多重化、低レベル信号伝達等を定義する。第2層は、制御及び管理情報フローのメディア・アクセス制御、フロー制御、データ保護を定義する。
Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)とバージョン1.1(2004年5月10日)はさらに、４つのプロトコルデータ面、すなわち制御面、管理面、ユーザ面、および同期を記述している。これらの4つのプロトコルデータ面を図２に示す。
制御面は、呼処理に用いる制御データフローを含んでいる。管理面は、CPRIリンク及び無線装置(RE)24の運用、管理、保守についての管理情報を扱っている。制御及び管理データは無線装置コントローラ(REC)22及び無線装置(RE)24と共に制御・管理エンティティ間で交換され、より高いプロトコル層に渡される。制御・管理面は、CPRIリンク上で単一の情報フローにマップされる。
ユーザ面は、無線基地局から移動局に転送されるデータ及びその逆のデータに関係する。ユーザ面データは、図２のブロック40で表されるように、同相及び直交(IQ)変調データ（デジタル・ベースバンド信号）の形で転送される。いくつかのIQデータ・フローが物理CPRIリンク26を介して送信される。各IQデータ・フローは、1キャリアについての1本のアンテナのデータ、いわゆるアンテナ−キャリア(AxC)を示す。一般に、特定のプロトコルには関係なく、１アンテナ−キャリアは、1個の非依存のアンテナ要素での１FDDキャリアの受信又は送信に必要なデジタル・ベースバンド(IQ)U面データ量である。AxCコンテナは、１UMTSチップの期間について１AxCのIQサンプルを含む。ユーザ面の各フローは、AxCキャリアと表示される、フレーム毎の一定のビット・フィールドを確保する。内部インターフェース26がCPRIインターフェースであるとき、AxCコンテナはチップとUTRA-FDDキャリアのサンプルを含む。
同期は、無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24間の同期及びタイミング情報を転送するデータフローに関係する。同期データは、8B/10Bコーダのアラインメントだけでなく、チップ、ハイパーフレーム、無線フレーム境界、関連するフレーム番号の検出等に用いられる。
図２のブロック42に示すインバンドシグナリングは、リンクに関係する信号情報であり、物理層に直接トランスポートされる。この情報は、例えば、システムの起動、第1層の保守、及び第1層ユーザデータに直接の時間的関係がある、時間が重要視される情報の転送等に必要である。
図２のブロック44は、ベンダ独自情報、すなわち、ベンダ独自情報のために確保された情報フローを示す。このベンダ独自情報エリアは、通常、約50Mbpsの空き帯域を持つ。
すべてのプロトコルデータ面第2層サービスにはサービスアクセスポイント(SAP)があり、性能測定の参照点として使われる。図１に示すとおり、無線装置コントローラ(REC)22にも無線装置(RE)24にも、制御・管理面、同期面、ユーザ面についてそれぞれサービス・アクセス・ポイントSAPCM、SAPS、SAPIQがある。
このように、無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24間では、ユーザ面データ(IQ data)に加えて、制御及び管理はもちろん同期信号も交換する必要がある。すべての情報の流れは、適切な第1層及び第2層のプロトコルを用いてデジタル・シリアル通信回線上に多重化される。適切なサービス・アクセス・ポイント(SAP)を経由して別の情報フローが第2層にアクセスする。これらの情報の流れは、共通公衆無線インターフェースを定義する。
異なるアンテナ・キャリアのIQデータは、内部インターフェース26を形成する電気的又は光学的通信回線上に時分割多重方式によって多重化される。制御及び管理データは、インバンドシグナリング（時間が重要視される信号データ）として送信されるか、適切な第2層プロトコルの最上層に存在する第3層プロトコル（Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)とバージョン1.1(2004年5月10日)では定義されていない）によって送信されるかのどちらかである。図２にそれぞれ46と48として示す二つの別の第2層プロトコル−高データレベル・リンク制御(HDLC)とイーサネット（登録商標）は、CPRIでサポートされている。これらの補足的な制御・管理データは、IQデータと時間多重化される。最後に、いかなる種類のベンダ独自情報（ブロック42）の転送にも追加のタイムスロットが利用可能である。
無線基地局20の内部インターフェース26による情報フローは、フレームで運ばれる。Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)とバージョン1.1(2004年5月10日)に適合する実装例において、基本フレーム長は1Tchip=1/3.84MHz=260.416667nsである。図３Ａに示すように、当該適合する実装について、基本フレームは16語から成り、インデックスはW=0...15である。インデックスW=0の語は、基本フレームの1/16であるが、一つの制御語に用いる。語の長さTは、データ速度全体に依存する。Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)とバージョン1.1(2004年5月10日)は、異なる語長を持つ三つの別々のデータ速度を定義している。すなわち、614.4Mbit/s(語長T=8)、1228.8Mbit/s(語長T=16)、2457.6Mbit/s(語長T=32)である。図３Ａは、データ速度全体が614.4Mbit/sのフレーム構造を示す。
Common Public Radio Interface Specificationバージョン 1.0(2003年9月26日)とバージョン1.1(2004年5月10日)は又、図３Ｂに示すように基本フレームとUMTS無線フレームの間に階層的に組み込まれたハイパーフレーム構造を定義している。図３Ｂにおいて、Zはハイパーフレーム番号、Xはハイパーフレーム内の基本フレーム番号、Wは基本フレーム内の語番号、Yは語内のバイト番号である。制御語はランクW=0の語として定義する。語内の各ビットはインデックスBでアドレス指定することが可能で、この場合B=0はバイトY=0のLSB(最下位ビット)、B=8はバイトY=1のLSB、B=16はバイトY=2のLSB、B=24はバイトY=3のLSBである。
図４は、無線装置(RE)の一例の適切な基本的形態を示す。無線装置(RE)は、フレーマ50を備え、フレーマは最終的には内部インターフェース26、すなわちCPRIインターフェースに接続する。フレーマ50は無線装置(RE)24のCPU又はプロセッサ52と連携して機能する。プロセッサ52は制御ソフトウェア54を実行し、ソフトウェアが、例えばフレーマ50のオペレーションを支配して無線装置コントローラ(REC)22へのアプリケーション層の通信を終了させる。また、無線装置(RE)は複数の送信機（例えば送信機601及び送信機60a）及び複数の受信機（例えば受信機62l及び受信機62b）を含む。送信機60及び受信機62は、単一標準でも複数標準でもどちらでも良い。各送信機60及び各受信機62は対応するアンテナ64（これは無線装置(RE)24とは別個であり無線装置を構成してはいない）に接続している。フレーマ50は、内部インターフェース26から取得したペイロード情報を各送信機60に転送し（黒い矢印の線で表示）、内部インターフェース26を通じて無線装置(RE)24から無線装置コントローラ(REC)22に転送される情報を各受信機62から受信する（これも黒い矢印だが、フレーマ50から離れるのではなくフレーマ50に向かう逆向きの矢印で表示）ように接続されている。プロセッサ52は、白抜き矢印の線で表示するとおり、制御情報又は制御信号を、フレーマ50、送信機60、受信機62のそれぞれに送信するように接続されている。
図５は、無線装置コントローラ(REC)22の一例の適切な基本的形態を示す。無線装置コントローラ(REC)22は、フレーマ70を備え、フレーマ70は最終的には内部インターフェース26、すなわちCPRIインターフェースに接続する。フレーマ70は無線装置コントローラ(REC)22のCPU又はプロセッサ72と連携して機能する。プロセッサ72は制御ソフトウェア74を実行し、ソフトウェアが、例えばフレーマ70のオペレーションを支配する。また、無線装置コントローラ(REC)22は、図５に76として集合的に示す信号処理ユニットから成る。図５の無線装置コントローラ(REC)22は、ダウンリンク(DL)ではアンテナ・キャリア(AxC)AxC1及びAxC cを、アップリンク(UL)ではアンテナ・キャリア(AxC)AxC1及びAxC dを処理するように示している。
図６は、無線基地局20を示す。ここでは、（メインサイト23にある）無線装置コントローラ(REC)22と(遠隔サイト25にある)各種の遠隔ユニット間の直接通信が、基地局の内部インターフェース26にカプセル化されている。これらの遠隔ユニットは、無線基地局を含む、インターフェースをとる、あるいは無線基地局と通信しても良い。これらの遠隔ユニットは、一つ以上のインターフェースを通じて無線送信に関係する、あるいは無線送信を円滑化しても良い。無線装置(RE)24自体のみならず、これらの一つ以上の遠隔ユニットも、水平な柱又はマスト100によって遠隔サイト25でサポートされるか高い位置で支持されても良い。
これに限定されない遠隔ユニットの例（図６にそれぞれを示す）として、一基以上のアンテナ102、一台以上のタワー取り付け増幅器(TMA)104、無線アクセスネットワーク(RAN)にサービス提供する伝送ネットワークに関連する一台以上のユニット(106)、例えばマイクロ波送信ユニット等がある。各遠隔ユニットは、無線装置コントローラ(REC)22と直接通信するよう構成されている。しかし、図１３に示す状況と比べて、ここで提供する内部インターフェース26へのカプセル化という点で、これらの遠隔ユニットは無線装置(RE)24との専用リンク或いは追加の物理リンクが必要でもないし、持ってもいない。
従って、これらの遠隔ユニットは無線装置(RE)24とは別個である。けれどもアンテナ102及びタワー取り付け増幅器(TMA)104の場合のように、無線装置(RE)24を通して送られるトラヒックを処理するため、ダウンストリームユニット又はアップストリームユニットとして無線装置(RE)24に接続されることもある。例えば、アンテナ102は、無線装置(RE)24を構成する適切な送信機及び受信機に接続される。アンテナ102又はタワー取り付け増幅器(TMA)104の動作の態様が無線装置コントローラ(REC)22による動作制御あるいはそれとの直接通信を必要とするという意味で、アンテナ102及びタワー取り付け増幅器(TMA)104は、無線基地局とは別個の遠隔ユニットの例である。例えば、アンテナ102は、遠隔電気的傾斜(RET)アンテナ、すなわち、通信エリアを制御するため無線装置コントローラ(REC)22によって傾斜が制御されるアンテナであっても良い。無線装置コントローラ(REC)22はRETユニットのステータスの問い合わせを行い、望まれる傾斜についての制御情報を送信する。
タワー取り付け増幅器(TMA)104はALNA又はASCと呼ばれることもあるが、（無線基地局の感度を向上させる）無線基地局の受信信号の低雑音増幅器である。無線基地局、特に無線装置コントローラ(REC)22は、タワー取り付け増幅器(TMA)104のステータスを問い合わせ、また、タワー取り付け増幅器(TMA)104の利得だけでなくタワー取り付け増幅器(TMA)104が信号に生じさせる遅延についても問い合わせる。
あるいは、伝送ネットワークユニット106の場合のように、このような他の送信構造又はユニットが完全に（従来の方法では接続すらされなかった）無線装置(RE)24には非依存であっても良い。この点で、例えば、無線基地局によっては、RANの他のノード、例えばRNCとの通信にはマイクロ波ベースの伝送を用いることがある。これらのRAN無線リンクは、無線ベースの伝送リンクを通じた無線アクセスネットワーク(RAN)の他のノードと通信する。これらのRAN無線リンクは、ユーザ装置ユニット又は移動局とのエア・インターフェース（例えば、UTRANのUUインターフェース）による無線周波数伝送と混同してはならない。内部インターフェース26上にRANインターフェースをカプセル化する例は、無線基地局と無線ネットワークコントローラ(RNC)間、例えばIubインターフェースとの伝送が無線装置(RE)24側で内部インターフェース26上に挿入できるということである。さらに、無線装置コントローラ(REC)22が一定の機能、例えばATM交換を実行するとき、伝送ネットワークユニット106を、無線装置コントローラと非RAN装置間の通信が内部インターフェース26を通じてカプセル化するときにも利用できる。このように、本文中で使われている「伝送ネットワークユニット」という用語は、RAN伝送ユニットや無線アクセスネットワーク(RAN)にサービス提供している伝送ネットワークの一部となっているユニットだけでなく、それ以外のユニットも含んでいる。
1台以上の伝送ネットワークユニット106（例えば、送信機や受信機を含む）であって、基地局がそれを通じて他のRANノードや他の非RAN装置とも無線リンクを通じて通信するものも、マスト100に取り付けることができる。伝送ネットワークユニット106は、例えば他のRANノード又は他の装置から無線伝送を受信して、それを従来型の伝送路（例えばE1/T1又はSTM1)を通じて無線基地局へ転送する働きをする。これらの伝送ネットワークユニットも、無線基地局20の遠隔サイトに位置する別個の遠隔ユニットの一例である。
図１３に示す状況とは違って、図６の無線基地局20は、伝送ケーブル1310及びアンテナ制御ケーブル1312のような別のケーブルを必要としない。そうではなく、一つ以上の遠隔ユニットとの直接通信が内部インターフェース26によってカプセル化されている。遠隔ユニットと無線装置コントローラ(REC)22間の直接通信は、内部インターフェース26を通してカプセル化されており、遠隔ユニットを無線装置(RE)24と接続する新規の物理リンクを経由して遠隔ユニットに転送するか又は遠隔ユニットから転送する。例えば、図６は物理リンク1301を示す。これが無線装置(RE)24をアンテナ102及びタワー取り付け増幅器(TMA)104に接続する。一例として、この新規物理リンク1301は、Antenna Interface Standard Group (AISG)、低速HDLCに従って機能できる。アンテナ102が遠隔電気的傾斜(RET)アンテナである場合、物理リンク1301はRETユニット又は他の適切なアンテナ102の制御装置に接続できる。図６はまた、無線装置(RE)24を伝送ネットワークユニット106に接続する新規物理リンク1302を示す。
遠隔ユニットと無線装置コントローラ(REC)22間の直接通信のカプセル化は、1台以上のユニットについて発生しうることを理解する必要がある。図６はアンテナ102、タワー取り付け増幅器(TMA)104、伝送ネットワークユニット106の各々について発生するカプセル化を示しているが、カプセル化は遠隔ユニット1台だけでも、その組み合わせでも発生することを理解する必要がある。さらに、各タイプの遠隔ユニットが1台以上（例えばアンテナが1本以上）でも良いし、本文中に記述しているのと異なるタイプの遠隔ユニットでも良いことを理解する必要がある。
図９は、遠隔ユニットの別の一例として、遠隔サイト25に同じく配置した別個の無線基地局108という形を示す。例として、別個の無線基地局108はGSMマイクロ無線基地局であっても良い。実装例として、無線装置(RE)24を、屋内でGSMマイクロ無線基地局と同じく配置しても良い。その際、別個の無線基地局108が通信するトラヒックは、無線装置(RE)24が通信するトラヒックとは無関係で非依存である。図９の実装例において、別個の無線基地局108はカスケード伝送技術、すなわち、図９で1309として集合的に示す2本のElケーブルによって、無線装置(RE)24に接続している。さらに、別個の無線基地局108のローカル保守ポートを、（例えば）10Mbpsイーサネット（登録商標）リンク132のような、適切なリンクによって無線装置に接続することができる。
図１０は、企業独自の設備ユニット110の形をとった遠隔ユニットの一例を示す。この例において、オペレータが独自の設備保守インターフェースを備えた独自の設備を所有（私有）している場合、独自の装置保守インターフェースを適切なリンク13010によって無線設備(RE)24に接続することができる。このようにして、企業独自の設備ユニット110と無線装置コントローラ間の直接通信を、別の物理リンクを持つのではなく、内部インターフェース26によってカプセル化することができる。
図１１は、WLAN接続を備えたカスケード式無線装置(RE)124の形をとった遠隔ユニットの別例を示す。カスケード式無線装置(RE)124は、特別リンク13011によって無線装置(RE)24に接続し、別のカスケード式無線装置(RE)124に接続することができる。例えば、図１１はリンク13011によってカスケード式無線装置(RE)124-1に接続する無線装置(RE)24を示しているが、カスケード式無線装置(RE)124-1は次には第二のカスケード式無線装置(RE)124-2に接続する。
図１１の実施例において、屋内通信範囲は通常、WCDMA無線基地局とWLANアクセスポイントの両方を持つことによって達成される。WLANトラヒックは、異なるWLANアクセスポイントからの情報を結合する交換機を無線装置(RE)24内に持つ、一つのイーサネット（登録商標）リンクとしてカプセル化するか、或いは複数のカプセル化したイーサネット（登録商標）リンクを持つことによってカプセル化することができる。図１１は、このように内部インターフェース26（例えばCommon Public Radio Interface (CPRI)）に基づくカスケードソリューションを想定している。WLANも含むLANには、図１１の点線で示すように、別の伝送路でアクセスしても良いし、無線基地局20への通常伝送路でカプセル化しても良い。無線装置(RE)のカスケードについては「Interface, Apparatus, and Method for Cascaded Radio Units In A Main-Remote Radio Base Station（メイン−遠隔無線基地局におけるカスケード無線ユニットのインターフェース、装置及び方法）」と題した米国特許出願60/520,364を参照することで理解できる。これは本願に引用して援用する。
実装方法の一例において、内部インターフェース26は、Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)とバージョン1.1(2004年5月10日)に記述されているとおりCPRIである。できれば、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信は、CPRIの第2層プロトコルの未使用、未接続、又は未割当部分にカプセル化するのが望ましい（図２参照）。そのような第2層プロトコルの未使用、未接続、又は未割当部分を、本明細書中では集合的に「未割当」部分と呼ぶ。例えば、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信は、第2層プロトコルのベンダ独自の情報フローにカプセル化しても良い。あるいは、別の限定されない例として、無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信は、第2層プロトコルのユーザ面情報の、未使用、未接続、又は未割当部分にカプセル化しても良い。
図７は、無線装置コントローラ(REC)又は無線装置(RE)のいずれかのフレーマを一定の側面から見たものを示す。すなわち、図７のフレーマFは、無線装置(RE)24のフレーマ50か無線装置コントローラ(REC)22のフレーマ70のどちらであっても良い。前に図示したのと同様、フレーマFは、プロセッサP（プロセッサ52かもしれないしプロセッサ72かもしれない）と連動して動作する。制御及び管理用のサービスアクセスポイントを含む制御リンクが、プロセッサPとフレーマFを接続する。ユーザ面情報フロー用のサービスアクセスポイントSAPIQ及び同期用のサービスアクセスポイントSAPS、並びにフレーマFの内部インターフェース26への接続も示す。
さらに、フレーマFは遠隔ユニット又は遠隔ユニット用のインターフェースとも接続している。それらによる直接通信は今では、内部インターフェース26によって伝送するよう、フレーマFによってカプセル化されている。この目的で、図７はフレーマFに接続しているk本の特別リンク130を示す。これら特別リンクの1本以上が、アンテナ102、タワー取り付け増幅器(TMA)104、伝送ネットワークユニット106、又はこれらの遠隔ユニットのいかなる組み合わせと接続しても良い。従って、これら特別ユニットはすべてが同じタイプでなくても良い。例えば、特別リンク130の一部（8本）がE1伝送リンクであって（例えば伝送ネットワークユニット106の直接通信を処理して）も良い。特別リンク130の内、1本以上が10Mbpsイーサネット（登録商標）リンクであっても良い。複数（例えば2本）の低速HDLCリンクがあっても良く、102を処理するものが10Mbpsイーサネット（登録商標）リンクであっても良い。複数（例えば2本）の低速HDLCリンクがあって（例えばアンテナ102及び/又はタワー取り付け増幅器(TMA)104を処理して）も良い。
コーディング及びデコーディングの手段を提供することに加えて、フレーマFは、内部インターフェース26に向かう特別リンク上の情報のデコード及びエンコードも可能である。コーディング又はデコーディングの制御は、プロセッサPの中の制御ソフトウェア（SW）によるか又は制御語の中のインバンド・シグナリングによって行う。
さらにフレーマFの別の側面を図８に示す。これによって、遠隔地に関する直接通信の内部インターフェース26によるカプセル化及び伝送が円滑になる。フレーマFが、内部インターフェース・インバッファ84（例えばCPRIインバッファ）、内部インターフェース・アウトバッファ86、及び基本フレームカウンタ88に関連して動作する様子を示す。フレーマは、特別リンク130の各々について、対応する遠隔ユニットの直接通信を処理するための論理90を持つ。例えば、フレーマFには、遠隔ユニット・インターフェースのタイプ毎に直接通信を処理する論理がある。フレーマ論理90は、90Aと90Bという2種類の主要な処理セクションを持っている。どの遠隔ユニットが処理されているときでも、一時にアクティブなのは１ブロックだけであり、アクティブなブロックは制御ソフトウェア(SW)が選択する。
フレーマFが実行する論理セクション90Aは、基本的にIQブロックからの抽出に関係する。IQブロックからの抽出は、遠隔ユニットとの直接通信が、ユーザデータ・フロー40の未使用、未接続、未割当部分にカプセル化されたとき、実行される（図２参照）。論理セクション90Aの抽出で実行される基本ステップには、(1)汎用アンテナ−キャリア（AxC）コンテナをコピーすること、(2)アンテナ−キャリア（AxC）コンテナと適切な特別リンク130の速度間で必要な速度変換を実行すること、(3)パディング(padding)の基礎をフレーム・カウンタ番号上に置くこと、等がある。
論理セクション90Bは、基本的に制御語からの抽出に関係がある。制御語からの抽出は、遠隔ユニットとの直接通信が、ベンダ固有情報44のような第2層プロトコルの未使用、未接続、未割当部分にカプセル化されたとき、実行される（図２参照）。論理セクション90Bの抽出で実行される基本ステップには、(1)基本フレーム・カウンタ値に基づいて制御語へ、または制御からのビットをコピーすること、(2)必要な速度変換を実行すること、(3)パディング(padding)の基礎をフレーム・カウンタ番号上に置くこと、等がある。
ある意味で、内部インターフェース26は、絶対時間についての情報を転送する。従って、パディングの挿入は、無線装置コントローラ（REC）22と無線装置(RE)24の両方において完全に同じように実行できる、単純な数学的な関数である。フレーム番号は、パディングの挿入又は除去に用いられる。
Figure 0004555303
ブロックの複雑性は、どのタイプの特別リンク130を処理するかに依存する。表１に、異なるタイプのリンクに対するパラメータとフレーミング技術の例をいくつか示す。
このように、伝送ネットワークユニット106の場合には、伝送ネットワークユニット106でのインターフェースは新規リンク1302によって無線装置(RE)24に接続され、そのフレーマ70は上述の方法で内部インターフェース26に転送する。内部インターフェース26の反対側では、無線装置コントローラ(REC)22が伝送ネットワークユニット106からの直接通信を抽出して、それをインターフェース（例えば延長端末）に送信し、無線装置コントローラ(REC)22ではIubリンク用としてそれを内部的に使用する。例えば、リンク1302上の伝送は、無線基地局用であり、その一部は同じ伝送ネットワーク上の他のユニットに用いても良い。逆方向の処理も同様に行われる。
アンテナ102とタワー取り付け増幅器(TMA)104の場合には、無線装置コントローラ(REC)22からアンテナ102又はタワー取り付け増幅器(TMA)104への直接通信は、内部インターフェース26上でカプセル化して、適切な新規物理リンク130上を適切なマスト取り付け装置へと無線装置(RE)24が転送する。
別個の無線基地局108の場合には、別個の無線基地局108への伝送は、無線装置コントローラ(REC)22が内部インターフェース上を無線装置(RE)24へ、そして無線装置(RE)24から別個の無線基地局108へと送信する。逆方向の処理も同様に行われる。
このようにこの時点で、例えば以下の内、一つ以上が実現している。すなわち、無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24間の（通常の従来的な）通信とは関係ない別インターフェースを内部インターフェース26上にカプセル化すること、そして、内部インターフェース26を用いて無線装置(RE)24とは別個の遠隔ユニットを制御すること。
本発明を、1個の無線装置コントローラ(REC)22と1個の無線装置(RE)24が1本のCPRI物理リンクで接続する基本構成について説明した。本発明は、この構成に限定されないものであり、Common Public Radio Interface Specificationバージョン1.0(2003年9月26日)及びバージョン1.1(2004年5月10日)に記述されているものも含めるがそれに限定されることなく、他の構成にも拡大適用されることを理解すべきである。例えば、図１２Ａに示すとおり、本発明は、いくつかのCPRI物理リンクを使ってシステム機能を拡大する構成で実装することができるが、それは多くのアンテナやキャリアを含む大規模システム構成には必要なことである。さらに、図１２Ｂに示すとおり、一つの無線装置コントローラ(REC)22で、いくつかの無線装置要素にサービス提供することもできる。
本発明は、現在最も実際的で好適な実施例であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は開示した実施例に限定されるものではなく、逆に、多様な修正や同等の配置を対象とすることも意図していると理解すべきである。
分散型無線基地局の実施例の概略図である。 無線装置コントローラ(REC)22と無線装置(RE)24間のインターフェースについてのプロトコル概要の略図である。 分散型基地局の内部インターフェースで用いるデータ速度例の基本フレーム構造の略図である。 実装例のハイパーフレーム構造の略図である。 図３Ｂの一部の拡大図である。 図４の分散型無線基地局の無線装置(RE)部分の一例を一定の側面から見た概略図である。 図４の分散型無線基地局の無線装置コントローラ(REC)部分を一定の側面から見た概略図である。 無線基地局を示す略図であるが、ここでは無線装置コントローラ(REC)と遠隔ユニット間の直接通信が無線基地局の内部インターフェースにカプセル化されている。 無線装置コントローラ(REC)又は無線装置(RE)のいずれかのフレーマを一定の側面から見た概略図である。 無線装置コントローラ(REC)又は無線装置(RE)のいずれかのフレーマを別の一定の側面から見た概略図である。 無線基地局を示す略図であるが、ここでは無線装置コントローラ(REC)と別個の無線基地局の形をとった遠隔ユニット間の直接通信が無線基地局の内部インターフェースにカプセル化されている。 無線基地局を示す略図であるが、ここでは無線装置コントローラ(REC)と企業独自の設備の形をとった遠隔ユニット間の直接通信が無線基地局の内部インターフェースにカプセル化されている。 無線基地局を示す略図であるが、ここでは無線装置コントローラ(REC)と（WLAN接続を持つカスケード無線装置の形をとった）遠隔ユニット間の直接通信が無線基地局の内部インターフェースにカプセル化されている。 無線装置コントローラ(REC)と無線装置(RE)とを接続するいくつかの内部インターフェース物理リンクを示す略図である。 一つの無線装置コントローラ(REC)がサービス提供するいくつかの無線装置を示す略図である。 メイン・サイトにある無線装置コントローラ(REC)と遠隔サイト間で、複数のケーブルを利用して複数の並行する通信フローを円滑に行う従来の方法を示す略図である。

Claims (16)

  1. メインサイトと遠隔サイトとに分散して機器が置かれた無線基地局であって、
    前記メインサイトに置かれた無線装置コントローラと、
    前記遠隔サイトに置かれた無線装置と、
    前記無線装置コントローラと直接通信を行うよう構成された遠隔ユニットと、
    前記無線装置コントローラと前記無線装置とを接続する内部インターフェースと、
    前記無線装置と前記遠隔ユニットとを接続する物理リンクとを備え、
    前記内部インターフェースは、コモンパブリックラジオインターフェース（ＣＰＲＩ）であり、
    前記内部インターフェースは、コモンパブリックラジオインターフェースの通信に加えて、前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の、前記遠隔ユニットを制御するためのインターフェースを提供すべく、前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の直接通信をカプセル化し、それによって前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の別の物理リンクを不要とし、
    前記物理リンクは、前記無線装置と前記遠隔ユニットとの間で、前記内部インターフェース上でカプセル化された、前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の直接通信を送信することを特徴とする無線基地局。
  2. 前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の前記直接通信は、第２層プロトコルの未割当部分にカプセル化されることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  3. 前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の前記直接通信は、第２層プロトコルのベンダ独自の情報フローにカプセル化されることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  4. 前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の前記直接通信は、第２層プロトコルのユーザ面情報の未割当部分にカプセル化されることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  5. 前記遠隔ユニットはタワー取り付け型増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  6. 前記遠隔ユニットは遠隔電気的傾斜制御付きアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  7. 前記遠隔ユニットは無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の伝送ネットワークの一部であることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  8. 前記遠隔ユニットは、前記遠隔サイトに同じく配置された別の無線基地局であることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  9. 前記遠隔ユニットは、前記別の無線基地局は、ＧＳＭマイクロ無線基地局（２０）であることを特徴とする請求項８に記載の無線基地局。
  10. 前記遠隔ユニットは、私有の装置ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  11. 前記遠隔ユニットは、カスケード接続された無線装置であることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
  12. メインサイトと遠隔サイトとに分散して機器が置かれ、前記メインサイトの無線装置と前記遠隔サイトの無線装置コントローラとを接続するコモンパブリックラジオインターフェースである内部インターフェースと、前記無線装置コントローラと直接通信を行うよう構成された遠隔ユニットと、前記無線装置と前記遠隔ユニットとを接続する物理リンクとを備えた無線基地局の運転方法であって、
    コモンパブリックラジオインターフェースの通信に加えて、前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の、前記遠隔ユニットを制御するためのインターフェースを提供すべく、前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の直接通信を前記内部インターフェース上でカプセル化し、それによって前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の別の物理リンクを不要とし、
    前記無線装置と前記遠隔ユニットとの間で、前記内部インターフェース上でカプセル化された、前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の直接通信を送信することを特徴とする方法。
  13. 前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の前記直接通信を、前記内部インターフェース上で、第２層プロトコルの未割当部分にカプセル化する工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. 前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の前記直接通信を、前記内部インターフェース上で、第２層プロトコルのベンダ独自の情報フローにカプセル化する工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  15. 前記無線装置コントローラと前記遠隔ユニットとの間の前記直接通信を、前記内部インターフェース上で、第２層プロトコルのユーザ面情報の未割当部分にカプセル化する工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  16. 前記遠隔ユニットは、
    タワー取り付け型増幅器か、
    遠隔電気的傾斜制御付きアンテナか、
    無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の伝送ネットワークの一部か、
    前記遠隔サイトに同じく配置された別の無線基地局か、
    私有の装置ユニットか、
    カスケード接続された無線装置のいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
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