JP7761603B2 - Base station device, terminal device, control method, and program that enable efficient compensation of nonlinear distortion in relay device - Google Patents
Base station device, terminal device, control method, and program that enable efficient compensation of nonlinear distortion in relay deviceInfo
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Description
本発明は、中継装置における非線形歪みの補償技術に関する。 The present invention relates to a technique for compensating for nonlinear distortion in relay devices.
無線通信では、信号の送信側の装置が、電力増幅器を用いて送出対象の信号の電力を増幅して出力している。この電力増幅器は、通常、信号波形に非線形歪みが生じないような動作領域で使用される。しかしながら、このような非線形歪みが生じないような動作領域は、必ずしも電力効率が良くない。これに対して、波形を変形して非線形歪みを補償する技術が用いられることにより、電力増幅器を非線形歪みが生じる飽和領域付近で動作させ、電力効率を改善することができる。このような技術は、例えば、送信側の装置におけるデジタルプリディストーション(DPD)や、受信側におけるデジタルポストディストーション(DPoD)である。非特許文献1には、基地局装置にDPDを使用させるための情報をUEが提供することや、端末装置にDPoDを使用させるために参照信号などを送信することが記載されている。 In wireless communications, a device transmitting a signal uses a power amplifier to amplify and output the power of the signal to be transmitted. This power amplifier is typically used in an operating region where nonlinear distortion does not occur in the signal waveform. However, this operating region where nonlinear distortion does not occur is not necessarily power efficient. In response to this, techniques that modify the waveform to compensate for nonlinear distortion can be used to operate the power amplifier near the saturation region where nonlinear distortion occurs, thereby improving power efficiency. Examples of such techniques include digital pre-distortion (DPD) in the transmitting device and digital post-distortion (DPoD) in the receiving device. Non-Patent Document 1 describes how the UE provides information to the base station device to use DPD, and how it transmits reference signals and other signals to cause the terminal device to use DPoD.
無線通信における通信可能距離の拡大のために、無線レピータなどの中継装置が利用可能である。このような中継装置が使用されるシステムにおける電力効率の改善のためには、中継装置において使用される電力増幅器についても、非線形歪みの発生しうる飽和領域付近で動作させることが想定される。この場合、DPDやDPoDによる非線形歪みの補償処理が、中継装置における非線形歪みを考慮して行われうる。 Relay devices such as wireless repeaters can be used to extend the communication distance in wireless communications. To improve power efficiency in systems that use such relay devices, it is expected that the power amplifiers used in the relay devices will also operate near the saturation region, where nonlinear distortion can occur. In this case, compensation for nonlinear distortion caused by DPD or DPoD can be performed while taking into account the nonlinear distortion in the relay device.
本発明は、中継装置における非線形歪みの効率的な補償を可能とする技術を提供する。 The present invention provides technology that enables efficient compensation of nonlinear distortion in relay devices.
本発明の一態様による基地局装置は、前記基地局装置と端末装置との間の通信を中継する中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを特定可能な第1の情報を、前記中継装置から取得する取得手段と、前記端末装置において前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償を行う際に使用される第2の情報を、前記端末装置へ通知する通知手段と、を有する。 A base station device according to one aspect of the present invention includes an acquisition means for acquiring, from the relay device, first information capable of identifying nonlinear distortion caused by a power amplifier included in a relay device that relays communications between the base station device and a terminal device, and a notification means for notifying the terminal device of second information used when the terminal device compensates for nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device.
本発明の一態様による端末装置は、基地局装置と前記端末装置との間の通信を中継する中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを特定可能な第1の情報に基づく、前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償を行う際に使用される第2の情報を、前記基地局装置から受信する受信手段と、前記第2の情報に基づいて、前記基地局装置との間の前記中継装置を介した通信において前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償処理を行う処理手段と、を有する。 A terminal device according to one aspect of the present invention comprises: receiving means for receiving, from the base station device, second information used when compensating for nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device, based on first information that can identify nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device that relays communications between the base station device and the terminal device; and processing means for performing compensation processing for nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device in communications with the base station device via the relay device, based on the second information.
本発明によれば、中継装置における非線形歪みを効率的に補償することが可能となる。 This invention makes it possible to efficiently compensate for nonlinear distortion in relay devices.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the scope of the claimed invention, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the invention. Two or more of the multiple features described in the embodiments may be combined in any desired manner. Furthermore, the same reference numbers are used for identical or similar components, and duplicate descriptions will be omitted.
(システム構成)
図1に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。本無線通信システムは、例えば、中継装置を含んだセルラ通信システムであり、基地局装置101、中継装置102、及び端末装置103を含んで構成される。なお、図1では、説明を簡単にするために、基地局装置101、中継装置102、及び端末装置103がそれぞれ1つずつの状態を示しているが、当然に、これらの装置は複数存在しうる。また、セルラ通信システム以外の無線通信システムにおいても、以下で説明する手法を適用することができる。
(System configuration)
Fig. 1 shows an example of the configuration of a wireless communication system according to this embodiment. This wireless communication system is, for example, a cellular communication system including a relay device, and is configured to include a base station device 101, a relay device 102, and a terminal device 103. Note that for simplicity of explanation, Fig. 1 shows a state in which there is one base station device 101, one relay device 102, and one terminal device 103, but naturally, there can be multiple of these devices. Furthermore, the technique described below can also be applied to wireless communication systems other than cellular communication systems.
本実施形態では、例えば、基地局装置101から送出された無線信号が、中継装置102によって増幅されて転送され、端末装置103において受信される。また、端末装置103が送出した無線信号が、中継装置102によって増幅されて転送され、基地局装置101において受信される。なお、中継装置102は、例えば、無線レピータでありうる。ただし、これは一例であり、中継装置102は、再生中継を行う中継装置であってもよい。中継装置102は、受信した無線信号を非線形歪みの生じうる飽和領域付近で増幅して転送する。このため、例えば、その無線信号の受信側の装置におけるデジタルポストディストーション(DPoD)や、その無線信号の送信元の装置におけるデジタルプリディストーション(DPD)によって、その非線形歪みが補償されるようにする。例えば、下りリンクにおいて、端末装置103は、基地局装置101が送信して中継装置102によって増幅されて転送された無線信号を受信し、その無線信号に対してDPoDを適用する。これにより、端末装置103は、基地局装置101や中継装置102における非線形歪みの影響を軽減して、その無線信号の復調及び復号を行うことができる。同様に、上りリンクにおいて、基地局装置101は、端末装置103が送信して中継装置102によって増幅されて転送された無線信号を受信し、その無線信号に対してDPoDを適用することができる。また、下りリンクにおいて、基地局装置101は、基地局装置101及び中継装置102における非線形歪みを考慮して、送信対象の信号を、増幅後の信号が歪みのない状態となるようにDPDによって事前に歪ませてから送信する。同様に、上りリンクにおいて、端末装置103は、中継装置102における非線形歪みを考慮して、送信対象の信号を、増幅後の信号が歪みのない状態となるようにDPDによって事前に歪ませてから送信する。なお、端末装置103においても、非線形歪みが発生しうる飽和領域付近で信号を増幅する場合は、上りリンクにおいて、中継装置102のみならず、端末装置103において生じる非線形歪みも考慮して、DPoDやDPDが行われうる。 In this embodiment, for example, a radio signal transmitted from base station device 101 is amplified and forwarded by relay device 102, and then received by terminal device 103. Furthermore, a radio signal transmitted from terminal device 103 is amplified and forwarded by relay device 102, and then received by base station device 101. Note that relay device 102 may be, for example, a wireless repeater. However, this is just one example, and relay device 102 may also be a relay device that performs regenerative relaying. Relay device 102 amplifies and forwards the received radio signal near the saturation region where nonlinear distortion may occur. Therefore, for example, the nonlinear distortion is compensated for by digital post-distortion (DPoD) in the device receiving the radio signal or digital pre-distortion (DPD) in the device transmitting the radio signal. For example, in the downlink, terminal device 103 receives the radio signal transmitted by base station device 101 and amplified and forwarded by relay device 102, and applies DPoD to the radio signal. This allows the terminal device 103 to demodulate and decode the radio signal while reducing the effects of nonlinear distortion in the base station device 101 and relay device 102. Similarly, in the uplink, the base station device 101 receives a radio signal transmitted by the terminal device 103 and amplified and forwarded by the relay device 102, and can apply DPoD to the radio signal. Furthermore, in the downlink, the base station device 101 takes into account nonlinear distortion in the base station device 101 and relay device 102 and pre-distorts the signal to be transmitted using DPD so that the amplified signal is distortion-free before transmitting the signal. Similarly, in the uplink, the terminal device 103 takes into account nonlinear distortion in the relay device 102 and pre-distorts the signal to be transmitted using DPD so that the amplified signal is distortion-free before transmitting the signal. Note that, in the terminal device 103, when a signal is amplified near the saturation region where nonlinear distortion may occur, DPoD and DPD can be performed in the uplink, taking into account nonlinear distortion occurring not only in the relay device 102 but also in the terminal device 103.
このようなDPD又はDPoDの効率的な適用のために、発生する非線形歪みに関連する情報がその線形歪みの補償処理を実行する装置へ提供されることが有用である。すなわち、DPDが行われる場合には、無線信号の送信側の装置へその情報が提供され、DPoDが行われる場合には、無線信号の受信側の装置へその情報が提供されうる。本実施形態では、このような情報提供手法を与える。 For efficient application of such DPD or DPoD, it is useful to provide information related to the nonlinear distortion that occurs to the device that performs the compensation process for that linear distortion. That is, when DPD is performed, the information can be provided to the device that transmits the wireless signal, and when DPoD is performed, the information can be provided to the device that receives the wireless signal. This embodiment provides such a method of providing information.
本実施形態では、中継装置102が、DPDとDPoDのいずれが使用される場合であっても、また、基地局装置101と端末装置103のいずれが非線形歪みの補償処理を実行する場合であっても、自装置における電力増幅器における非線形歪みの情報を基地局装置101へ通知するようにする。そして、基地局装置101は、端末装置103に対して、その中継装置102の電力増幅器における非線形歪みの情報を通知する。なお、基地局装置101は、端末装置103が非線形歪みの補償処理を実行する場合にのみ、中継装置102の電力増幅器における非線形歪みの情報を通知してもよい。すなわち、端末装置103が上りリンクにおいてDPDを実行する場合又は下りリンクにおいてDPoDを実行する場合に、基地局装置101が、中継装置102から受信した中継装置102の電力増幅器における非線形歪みの情報を端末装置103へ通知しうる。 In this embodiment, the relay device 102 notifies the base station device 101 of information about nonlinear distortion in its own power amplifier, regardless of whether DPD or DPoD is used, and regardless of whether the base station device 101 or the terminal device 103 performs nonlinear distortion compensation processing. The base station device 101 then notifies the terminal device 103 of information about nonlinear distortion in the power amplifier of the relay device 102. Note that the base station device 101 may notify information about nonlinear distortion in the power amplifier of the relay device 102 only when the terminal device 103 performs nonlinear distortion compensation processing. In other words, when the terminal device 103 performs DPD on the uplink or DPoD on the downlink, the base station device 101 may notify the terminal device 103 of information about nonlinear distortion in the power amplifier of the relay device 102 that it received from the relay device 102.
なお、中継装置102は、中継を行う無線信号を介して、基地局装置101と通信を行うように構成されうる。例えば、中継装置102は、端末装置103から受信した信号に対して、自装置が基地局装置101へ通知すべき情報を多重化して、基地局装置101へ転送しうる。また、中継装置102は、端末装置103から信号を受信する際に使用される無線リソース(周波数および時間リソース)とは別の無線リソースを用いて、端末装置103からの信号とは別個の信号を生成して基地局装置101へ情報を通知しうる。また、中継装置102は、例えば、基地局装置101と端末装置103との間で送受信される無線信号の一部の信号成分(例えば制御信号)を復調及び復号する機能を有し、その一部の信号成分によって基地局装置101又は端末装置103からの情報を取得しうる。なお、中継装置102は、中継対象の無線信号が準拠する無線通信規格とは異なる無線通信規格を用いて、基地局装置101と通信してもよい。例えば、中継装置102は、基地局装置101と端末装置103との間の第5世代(5G)の無線信号を中継し、基地局装置101との間でロングタームエボリューション(LTE)を用いて通信を行うように構成されうる。中継装置102は、セルラ通信回線を用いる場合には、例えば、制御チャネル(例えば物理上りリンク制御チャネル(PUCCH))、無線リソース制御(RRC)シグナリングなどを用いて、基地局装置101へ情報を通知しうる。また、中継装置102は、アプリケーションレイヤなどの上位レイヤにおいて、基地局装置101へ情報を通知してもよい。また、基地局装置101と中継装置102との間の通信には、セルラ通信回線とは異なる通信回線が用いられてもよい。例えば、基地局装置101と中継装置102との間の通信に、固定無線アクセス(FWA)や無線ローカルエリアネットワーク(無線LAN)が用いられてもよい。また、基地局装置101と中継装置102との間に有線通信回線が設定され、その有線通信回線を用いて基地局装置101と中継装置102との間の通信が行われてもよい。 The relay device 102 may be configured to communicate with the base station device 101 via the wireless signal it relays. For example, the relay device 102 may multiplex information that it should notify the base station device 101 onto a signal received from the terminal device 103 and forward the multiplexed information to the base station device 101. The relay device 102 may also generate a signal separate from the signal from the terminal device 103 using wireless resources (frequency and time resources) different from those used to receive the signal from the terminal device 103, and notify the information to the base station device 101. The relay device 102 may also have the function of demodulating and decoding some signal components (e.g., control signals) of the wireless signal transmitted and received between the base station device 101 and the terminal device 103, and may obtain information from the base station device 101 or the terminal device 103 using these signal components. The relay device 102 may also communicate with the base station device 101 using a wireless communication standard different from the wireless communication standard to which the wireless signal to be relayed conforms. For example, the relay device 102 may be configured to relay fifth-generation (5G) radio signals between the base station device 101 and the terminal device 103 and to communicate with the base station device 101 using Long Term Evolution (LTE). When using a cellular communication link, the relay device 102 may notify the base station device 101 of information using, for example, a control channel (e.g., a physical uplink control channel (PUCCH)), radio resource control (RRC) signaling, or the like. Alternatively, the relay device 102 may notify the base station device 101 of information in a higher layer, such as an application layer. Alternatively, a communication link other than the cellular communication link may be used for communication between the base station device 101 and the relay device 102. For example, a fixed wireless access (FWA) or a wireless local area network (wireless LAN) may be used for communication between the base station device 101 and the relay device 102. Alternatively, a wired communication line may be established between the base station device 101 and the relay device 102, and communication between the base station device 101 and the relay device 102 may be carried out using the wired communication line.
中継装置102は、電力増幅器における非線形歪みの情報として、増幅対象の信号を引数xとして増幅後の出力yを与える多項式y=f(x)の情報を、基地局装置101へ通知しうる。なお、多項式の情報は、多項式の係数を示す情報など、基地局装置101がその多項式を再現可能な任意の形式の情報である。また、中継装置102は、例えば、増幅対象の信号を入力xとして、その時に観測される出力yを教師データとした機械学習などによって得られる電力増幅器の特性を再現する学習済みモデルを、基地局装置101へ通知してもよい。なお、中継装置102の電力増幅器の特性を再現する多項式や学習済みモデルの情報は、例えば製造時や設置時に、中継装置102が保持する読み出し専用メモリ(ROM)などに書き込まれうる。すなわち、中継装置102は、自装置の電力増幅器の情報を事前に保持しうる。なお、これは一例であり、例えば、中継装置102は、その装置内部に、電力増幅器の特性を特定するための機能を有してもよい。例えば、中継装置102は、装置内部において、増幅対象の信号と電力増幅器から出力された信号との関係を用いて機械学習を行う機能を有してもよい。この場合、中継装置102は、装置内部において、電力増幅器の特性を再現する学習済みモデルを得るための機械学習を行うことができる。このような構成を有する場合、中継装置102が置かれた環境の変化や経年変化によって電力増幅器の特性が変化した場合であっても、その特性の情報を高精度に特定して基地局装置101へ通知することができる。 The repeater device 102 may notify the base station device 101 of information about the nonlinear distortion in the power amplifier, such as information about the polynomial y = f(x), which takes the signal to be amplified as argument x and gives the amplified output y. The polynomial information may be in any format that allows the base station device 101 to reproduce the polynomial, such as information indicating the polynomial's coefficients. The repeater device 102 may also notify the base station device 101 of a trained model that reproduces the characteristics of the power amplifier, obtained, for example, by machine learning using the signal to be amplified as input x and the output y observed at that time as training data. Information about the polynomial or trained model that reproduces the characteristics of the power amplifier of the repeater device 102 may be written to a read-only memory (ROM) held by the repeater device 102, for example, during manufacturing or installation. In other words, the repeater device 102 may store information about its own power amplifier in advance. This is just one example; for example, the repeater device 102 may have a function internally for identifying the characteristics of the power amplifier. For example, the relay device 102 may have a function for performing machine learning internally using the relationship between the signal to be amplified and the signal output from the power amplifier. In this case, the relay device 102 can perform machine learning internally to obtain a trained model that reproduces the characteristics of the power amplifier. With this configuration, even if the characteristics of the power amplifier change due to changes in the environment in which the relay device 102 is placed or due to aging, information about those characteristics can be identified with high accuracy and notified to the base station device 101.
基地局装置101は、中継装置102の電力増幅器の情報を受信すると、その情報を用いて、端末装置103との間の通信における非線形歪みの補償処理を実行することができる。 When the base station device 101 receives information about the power amplifier of the relay device 102, it can use that information to perform compensation processing for nonlinear distortion in communications with the terminal device 103.
例えば、基地局装置101は、下りリンクの通信においてDPDを実行することができる。この場合、基地局装置101は、自装置の電力増幅器による非線形歪みと、中継装置102の電力増幅器による非線形歪みとの両方を考慮して、事前に信号波形を歪ませて送信する。図2は、DPDが実行される場合の信号の流れの例を模式的に示している。まず、送信対象信号201に対して、DPD202が適用され、信号を人工的に歪ませる。この歪みは、基地局装置101が有する第1の電力増幅器203と中継装置102が有する第2の電力増幅器204における非線形歪みをキャンセルするような特性を有する。そして、人工的に歪められた信号は、基地局装置101が有する第1の電力増幅器203に入力されて送出され、その後、中継装置102が有する第2の電力増幅器204を介して、端末装置103へ転送される中継信号205となる。 For example, the base station device 101 can perform DPD in downlink communications. In this case, the base station device 101 distorts the signal waveform in advance, taking into account both the nonlinear distortion caused by its own power amplifier and the nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device 102, before transmitting the signal. Figure 2 schematically illustrates an example of the signal flow when DPD is performed. First, DPD 202 is applied to a signal to be transmitted 201, artificially distorting the signal. This distortion has characteristics that cancel out the nonlinear distortion caused by the first power amplifier 203 in the base station device 101 and the second power amplifier 204 in the relay device 102. The artificially distorted signal is then input to the first power amplifier 203 in the base station device 101 and transmitted. It then becomes a relay signal 205, which is forwarded to the terminal device 103 via the second power amplifier 204 in the relay device 102.
このとき、DPD202は、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204を経た後の中継信号205の波形が送信対象信号201の波形と(その電力を除いて)一致するように構成される。このために、基地局装置101は、例えば、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204の特性をそれぞれ示す情報に基づいて、第1の電力増幅器203への入力x0と第2の電力増幅器204の出力y0との関係を特定する。そして、基地局装置101は、入力データをy0としたときの出力に関する教師データをx0とするような機械学習により、DPD202の学習済みモデルを形成しうる。すなわち、基地局装置101は、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204の特性をそれぞれ示す情報に基づいて、様々なx0及びy0の値の組み合わせを特定し、その組み合わせにおけるy0の値がDPD202に入力された場合に、そのy0に対応するx0が出力の正解データであるように機械学習を行う。この機械学習の結果、基地局装置101は、DPD202の学習済みモデルを取得する。学習済みモデルが取得された後、基地局装置101は、送信対象信号が発生した場合、その信号を、DPD202の学習済みモデルに入力して、歪ませた信号を取得する。基地局装置101が、DPD202を用いて信号を事前に歪ませることで、端末装置103において、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204における非線形歪みのない(そのような歪みの影響を無視できる)無線信号を受信することが可能となる。 In this case, the DPD 202 is configured so that the waveform of the relay signal 205 after passing through the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204 matches the waveform of the transmission target signal 201 (except for its power). To achieve this, the base station device 101, for example, determines the relationship between the input x0 to the first power amplifier 203 and the output y0 of the second power amplifier 204 based on information indicating the characteristics of the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204, respectively. The base station device 101 can then create a trained model of the DPD 202 through machine learning, using x0 as training data related to the output when y0 is the input data. That is, the base station device 101 determines various combinations of the values of x0 and y0 based on the information indicating the characteristics of the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204, and performs machine learning so that when the value of y0 in each combination is input to the DPD 202, the x0 corresponding to that y0 is the correct output data. As a result of this machine learning, the base station device 101 acquires a trained model for the DPD 202. After the trained model is acquired, when a signal to be transmitted is generated, the base station device 101 inputs the signal into the trained model for the DPD 202 to acquire a distorted signal. By the base station device 101 pre-distorting the signal using the DPD 202, the terminal device 103 can receive a radio signal that is free of nonlinear distortion in the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204 (the effects of such distortion can be ignored).
また、基地局装置101は、例えば、機械学習を用いずに、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204の非線形歪みの逆変換を示す多項式を特定してもよい。この場合、DPD202は、送信対象信号201に対して、その多項式を適用することによって行われうる。 Furthermore, the base station device 101 may identify a polynomial that indicates the inverse transformation of the nonlinear distortion of the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204, for example, without using machine learning. In this case, the DPD 202 can be performed by applying the polynomial to the transmission target signal 201.
また、基地局装置101は、上りリンクの通信において、DPoDを実行することができる。この場合、端末装置103の送信信号301が、端末装置103が有する第3の電力増幅器302と、中継装置102が有する第4の電力増幅器303を介して、基地局装置101において受信される。なお、中継装置102が有する第4の電力増幅器303は、上述の第2の電力増幅器204と、同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、上りリンクと下りリンクとにおいて、共通の電力増幅器が(例えば時分割で)用いられてもよいし、下りリンク用の電力増幅器と上りリンク用の電力増幅器が別個に用意されてもよい。また、端末装置103は、送信信号の線形性を担保可能な領域で第3の電力増幅器302を動作させてもよい。この場合、非線形歪みは、端末装置103においては発生せず、中継装置102が有する第4の電力増幅器303においてのみ発生する。このため、この場合の非線形歪みの補償の際には、第4の電力増幅器303の特性のみが使用されうる。なお、端末装置103が有する第3の電力増幅器302においても非線形歪みが発生する場合には、端末装置103は、その第3の電力増幅器302の非線形歪みに関する情報を基地局装置101へ通知しうる。これにより、基地局装置101が、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303における非線形歪みを特定し、それに基づいてDPoD304を適切に実行することができるようになる。 The base station device 101 can also perform DPoD in uplink communications. In this case, the transmission signal 301 from the terminal device 103 is received at the base station device 101 via the third power amplifier 302 of the terminal device 103 and the fourth power amplifier 303 of the relay device 102. The fourth power amplifier 303 of the relay device 102 may be the same as or different from the second power amplifier 204 described above. That is, a common power amplifier may be used (e.g., time-shared) for the uplink and downlink, or separate power amplifiers may be provided for the downlink and uplink. The terminal device 103 may also operate the third power amplifier 302 in a range that ensures the linearity of the transmission signal. In this case, nonlinear distortion does not occur in the terminal device 103, but occurs only in the fourth power amplifier 303 of the relay device 102. Therefore, when compensating for nonlinear distortion in this case, only the characteristics of the fourth power amplifier 303 can be used. Note that if nonlinear distortion also occurs in the third power amplifier 302 included in the terminal device 103, the terminal device 103 can notify the base station device 101 of information regarding the nonlinear distortion of the third power amplifier 302. This allows the base station device 101 to identify the nonlinear distortion in the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303 and appropriately execute DPoD 304 based on that information.
DPoD304は、受信信号に対して非線形歪みの補償処理を実行し、処理後の受信信号305を出力する。ここで、処理後の受信信号305の波形が端末装置103の送信信号301の波形と(その電力を除いて)一致するようにDPoD304が適用される。例えば、DPoD304は、端末装置103から受信した第3の電力増幅器302の特性を示す情報と、中継装置102から受信した第4の電力増幅器303の特性を示す情報とから、第3の電力増幅器302への入力信号x1と第4の電力増幅器303の出力信号y1との関係を特定する。そして、基地局装置101は、入力データをy1としたときの出力に関する教師データをx1とするような機械学習により、DPoD304の学習済みモデルを形成しうる。すなわち、基地局装置101は、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303の特性をそれぞれ示す情報に基づいて、様々なx1及びy1の値の組み合わせを特定し、その組み合わせにおけるy1の値がDPoD304に入力された場合に、そのy1に対応するx1が出力の正解データであるように機械学習を行う。また、基地局装置101は、例えば、機械学習を用いずに、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303の非線形歪みをキャンセルする、逆変換を示す多項式を特定してもよい。この場合、DPoD304は、中継装置102から受信された(第4の電力増幅器303から出力された)受信信号に対して、その多項式を適用することによって行われうる。 DPoD304 performs nonlinear distortion compensation processing on the received signal and outputs the processed received signal 305. Here, DPoD304 is applied so that the waveform of the processed received signal 305 matches the waveform of the transmission signal 301 from the terminal device 103 (excluding its power). For example, DPoD304 determines the relationship between the input signal x1 to the third power amplifier 302 and the output signal y1 of the fourth power amplifier 303 based on information indicating the characteristics of the third power amplifier 302 received from the terminal device 103 and information indicating the characteristics of the fourth power amplifier 303 received from the relay device 102. Then, the base station device 101 can form a trained model of DPoD304 by machine learning, using x1 as training data related to the output when y1 is input data. That is, the base station device 101 identifies various combinations of the values of x1 and y1 based on information indicating the characteristics of the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303, and performs machine learning so that when the value of y1 in that combination is input to the DPoD 304, the x1 corresponding to that y1 is the correct output data. Alternatively, the base station device 101 may identify a polynomial indicating an inverse transformation that cancels the nonlinear distortion of the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303, for example, without using machine learning. In this case, the DPoD 304 can be performed by applying that polynomial to the received signal received from the relay device 102 (output from the fourth power amplifier 303).
上述の非線形歪みの補償処理は、端末装置103において実行されてもよい。この場合、基地局装置101が、端末装置103に対して、中継装置102から受信した中継装置102の電力増幅器の非線形歪みに関連する情報を通知する。端末装置103は、その情報に基づいて、上述の基地局装置101によって実行される処理と同様にして、DPDやDPoDを実行することができる。 The above-mentioned nonlinear distortion compensation process may be performed by the terminal device 103. In this case, the base station device 101 notifies the terminal device 103 of information related to the nonlinear distortion of the power amplifier of the relay device 102 received from the relay device 102. Based on this information, the terminal device 103 can perform DPD or DPoD in a manner similar to the process performed by the base station device 101 described above.
端末装置103は、例えば、上りリンクの通信において、図4に示すように、送信対象信号401に対してDPD402を適用して信号を歪ませうる。この歪みは、端末装置103の第3の電力増幅器302と中継装置102の第4の電力増幅器303における非線形歪みをキャンセルするような特性を有する。なお、端末装置103の第3の電力増幅器302が、非線形歪みの生じない領域で使用される場合には、第3の電力増幅器302の影響を考慮せず、第4の電力増幅器303における非線形歪みのみがキャンセルされるようにDPD402が構成されうる。そして、人工的に歪められた信号は、端末装置103の第3の電力増幅器302に入力されて送出され、その後、中継装置102が有する第4の電力増幅器303を介して、基地局装置101へ転送される中継信号403となる。 For example, in uplink communications, the terminal device 103 may apply DPD 402 to a transmission target signal 401 to distort the signal, as shown in FIG. 4. This distortion has characteristics that cancel nonlinear distortion in the third power amplifier 302 of the terminal device 103 and the fourth power amplifier 303 of the relay device 102. Note that when the third power amplifier 302 of the terminal device 103 is used in a range where nonlinear distortion does not occur, the DPD 402 may be configured to cancel only the nonlinear distortion in the fourth power amplifier 303, without taking into account the influence of the third power amplifier 302. The artificially distorted signal is then input to the third power amplifier 302 of the terminal device 103 and transmitted, and then becomes a relay signal 403 that is forwarded to the base station device 101 via the fourth power amplifier 303 of the relay device 102.
このとき、DPD402は、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303を経た後の中継信号403の波形が送信対象信号401の波形と(その電力を除いて)一致するように構成される。このために、端末装置103は、例えば、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303の特性をそれぞれ示す情報に基づいて、第3の電力増幅器302への入力x2と第4の電力増幅器303の出力y2との関係を特定する。そして、端末装置103は、入力データをy2としたときの出力に関する教師データをx2とするような機械学習により、DPD402の学習済みモデルを形成しうる。すなわち、端末装置103は、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303の特性をそれぞれ示す情報に基づいて、様々なx2及びy2の値の組み合わせを特定し、その組み合わせにおけるy2の値がDPD402に入力された場合に、そのy2に対応するx2が出力の正解データであるように機械学習を行う。この機械学習の結果、端末装置103は、DPD402の学習済みモデルを取得する。学習済みモデルが取得された後、端末装置103は、送信対象信号が発生した場合、その信号を、DPD402の学習済みモデルに入力して、歪ませた信号を取得する。端末装置103が、DPD402を用いて信号を事前に歪ませることで、基地局装置101において、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303における非線形歪みのない(そのような歪みの影響を無視できる)無線信号を受信することが可能となる。 In this case, the DPD 402 is configured so that the waveform of the relay signal 403 after passing through the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303 matches the waveform of the transmission target signal 401 (except for its power). To this end, the terminal device 103, for example, determines the relationship between the input x2 to the third power amplifier 302 and the output y2 of the fourth power amplifier 303 based on information indicating the characteristics of the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303, respectively. The terminal device 103 can then create a trained model of the DPD 402 through machine learning, using x2 as training data related to the output when y2 is the input data. That is, the terminal device 103 identifies various combinations of the values of x2 and y2 based on the information indicating the characteristics of the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303, and performs machine learning so that when the value of y2 in that combination is input to the DPD 402, the x2 corresponding to that y2 is the correct output data. As a result of this machine learning, the terminal device 103 acquires a trained model of the DPD 402. After the trained model is acquired, when a transmission target signal is generated, the terminal device 103 inputs the signal into the trained model of the DPD 402 to acquire a distorted signal. By the terminal device 103 pre-distorting the signal using the DPD 402, the base station device 101 can receive a radio signal that is free of nonlinear distortion in the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303 (the effects of such distortion can be ignored).
また、この場合も、機械学習を用いずに、第3の電力増幅器302及び第4の電力増幅器303の非線形歪みの逆変換を示す多項式が特定されてもよい。この場合、DPD402は、送信対象信号401に対して、その逆変換を適用することによって行われうる。 Also in this case, a polynomial representing the inverse transformation of the nonlinear distortion of the third power amplifier 302 and the fourth power amplifier 303 may be identified without using machine learning. In this case, the DPD 402 can be performed by applying the inverse transformation to the transmission target signal 401.
なお、DPD402の学習済みモデルや逆変換の多項式は、端末装置103ではなく、基地局装置101やネットワークに接続されたサーバ(不図示)などの他の装置において特定されてもよい。すなわち、基地局装置101は、中継装置102が有する第4の電力増幅器303の非線形歪みの特性を受信しているため、その特性に基づいて、DPD402を特定してもよい。なお、端末装置103の第3の電力増幅器302において非線形歪みが生じない場合には、基地局装置101は、第4の電力増幅器303の非線形歪みの特性の情報のみにより、DPD402の学習済みモデルや逆変換の多項式を特定することができる。なお、端末装置103が有する第3の電力増幅器302においても非線形歪みが生じる場合には、端末装置103は、その第3の電力増幅器302の非線形歪みの特性の情報を基地局装置101へ通知しうる。なお、サーバがDPD402を特定する場合、基地局装置101は、端末装置103が有する第3の電力増幅器302の非線形歪みの特性や中継装置102が有する第4の電力増幅器303の非線形歪みの特性を、そのサーバへ提供する。そして、サーバは特定したDPD402を基地局装置101へ通知する。DPD402の学習済みモデルや逆変換の多項式の特定は、上述の端末装置103がこれらを特定する場合と同様にして行われる。そして、基地局装置101は、特定したDPD402の学習済みモデルや逆変換の多項式を、端末装置103へ通知しうる。これにより、端末装置103は、その通知された学習済みモデルや逆変換の多項式をそのまま利用して、送信対象信号にDPD402を適用することができるようになる。 The learned model and inverse transform polynomial of DPD 402 may be identified not by the terminal device 103 but by another device, such as the base station device 101 or a server (not shown) connected to the network. That is, since the base station device 101 receives the nonlinear distortion characteristics of the fourth power amplifier 303 of the relay device 102, it may identify DPD 402 based on those characteristics. Note that if no nonlinear distortion occurs in the third power amplifier 302 of the terminal device 103, the base station device 101 can identify the learned model and inverse transform polynomial of DPD 402 based solely on information about the nonlinear distortion characteristics of the fourth power amplifier 303. Note that if nonlinear distortion also occurs in the third power amplifier 302 of the terminal device 103, the terminal device 103 may notify the base station device 101 of information about the nonlinear distortion characteristics of the third power amplifier 302. When the server identifies the DPD 402, the base station device 101 provides the server with the nonlinear distortion characteristics of the third power amplifier 302 in the terminal device 103 and the nonlinear distortion characteristics of the fourth power amplifier 303 in the relay device 102. The server then notifies the base station device 101 of the identified DPD 402. The learned model and inverse transform polynomial of the DPD 402 are identified in the same manner as when the terminal device 103 identifies them as described above. The base station device 101 can then notify the terminal device 103 of the identified learned model and inverse transform polynomial of the DPD 402. This allows the terminal device 103 to apply the DPD 402 to the signal to be transmitted by directly using the notified learned model and inverse transform polynomial.
また、端末装置103は、図5に示すように、下りリンクの通信において、DPoDを実行することができる。この場合、基地局装置101の送信信号501が、基地局装置101が有する第1の電力増幅器203と、中継装置102が有する第2の電力増幅器204を介して、端末装置103において受信される。なお、基地局装置101は、送信信号の線形性を担保可能な領域で第1の電力増幅器203を動作させてもよい。この場合、非線形歪みは、基地局装置101においては発生せず、中継装置102が有する第2の電力増幅器204においてのみ発生する。このため、非線形歪みの補償の際には、その第2の電力増幅器204の特性のみが使用されうる。なお、基地局装置101が有する第1の電力増幅器203においても非線形歪みが発生する場合には、基地局装置101は、第2の電力増幅器204の非線形歪みの情報のみならず、その第1の電力増幅器203の非線形歪みの情報を端末装置103へ通知しうる。これにより、端末装置103が、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204における非線形歪みを特定し、それに基づいてDPoD502を適切に実行することができるようになる。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the terminal device 103 can perform DPoD in downlink communications. In this case, the transmission signal 501 from the base station device 101 is received at the terminal device 103 via the first power amplifier 203 of the base station device 101 and the second power amplifier 204 of the relay device 102. Note that the base station device 101 may operate the first power amplifier 203 in a range where the linearity of the transmission signal can be ensured. In this case, nonlinear distortion does not occur in the base station device 101, but occurs only in the second power amplifier 204 of the relay device 102. Therefore, when compensating for nonlinear distortion, only the characteristics of the second power amplifier 204 can be used. Note that if nonlinear distortion also occurs in the first power amplifier 203 of the base station device 101, the base station device 101 may notify the terminal device 103 of not only information about the nonlinear distortion of the second power amplifier 204 but also information about the nonlinear distortion of the first power amplifier 203. This allows the terminal device 103 to identify nonlinear distortion in the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204 and appropriately perform DPoD502 based on that information.
DPoD502は、受信信号に対して非線形歪みの補償処理を実行し、処理後の受信信号503を出力する。ここで、処理後の受信信号503の波形が、基地局装置101の送信信号501の波形と(その電力を除いて)一致するようにDPoD502が適用される。例えば、DPoD502は、基地局装置101から受信した基地局装置101が有する第1の電力増幅器203の特性を示す情報と、中継装置102が有する第2の電力増幅器204の特性を示す情報とから、第1の電力増幅器203への入力信号x3と第2の電力増幅器204の出力信号y3との関係を特定する。そして、端末装置103は、入力データをy3としたときの出力に関する教師データをx3とするような機械学習により、DPoD502の学習済みモデルを形成しうる。すなわち、端末装置103は、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204の特性をそれぞれ示す情報に基づいて、様々なx3及びy3の値の組み合わせを特定し、その組み合わせにおけるy3の値がDPoD502に入力された場合に、そのy3に対応するx3が出力の正解データであるように機械学習を行う。また、端末装置103は、例えば、機械学習を用いずに、第1の電力増幅器203及び第2の電力増幅器204の非線形歪みをキャンセルする、逆変換を示す多項式を特定してもよい。この場合、DPoD502は、中継装置102から受信された(第2の電力増幅器204から出力された)受信信号に対して、その多項式を適用することによって行われうる。 DPoD502 performs nonlinear distortion compensation processing on the received signal and outputs the processed received signal 503. Here, DPoD502 is applied so that the waveform of the processed received signal 503 matches the waveform of the transmission signal 501 from the base station device 101 (excluding its power). For example, DPoD502 determines the relationship between the input signal x3 to the first power amplifier 203 and the output signal y3 of the second power amplifier 204 based on information received from the base station device 101 indicating the characteristics of the first power amplifier 203 possessed by the base station device 101 and information indicating the characteristics of the second power amplifier 204 possessed by the relay device 102. Then, the terminal device 103 can form a trained model of DPoD502 by machine learning using x3 as training data related to the output when the input data is y3. That is, the terminal device 103 identifies various combinations of the values of x3 and y3 based on information indicating the characteristics of the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204, and performs machine learning so that when the value of y3 in that combination is input to the DPoD 502, the x3 corresponding to that y3 is the correct output data. Alternatively, the terminal device 103 may identify a polynomial indicating an inverse transformation that cancels the nonlinear distortion of the first power amplifier 203 and the second power amplifier 204, for example, without using machine learning. In this case, the DPoD 502 can be performed by applying that polynomial to the received signal received from the relay device 102 (output from the second power amplifier 204).
なお、DPoD502の学習済みモデルや逆変換の多項式は、端末装置103ではなく、基地局装置101やネットワークに接続されたサーバ(不図示)などの他の装置において特定されてもよい。すなわち、基地局装置101は、中継装置102が有する第2の電力増幅器204の非線形歪みの特性を受信しているため、その特性に基づいて、DPoD502を特定してもよい。なお、基地局装置101の第1の電力増幅器203において非線形歪みが生じない場合には、基地局装置101は、第2の電力増幅器204の非線形歪みの特性の情報のみにより、DPoD502の学習済みモデルや逆変換の多項式を特定することができる。一方で、基地局装置101の第1の電力増幅器203において非線形歪みが生じる場合であっても、基地局装置101は、自装置の第1の電力増幅器203の特性を知っているため、端末装置103から情報を取得することなく、その特性と、第2の電力増幅器204の特性とに基づいて、DPoD502の学習済みモデルや逆変換の多項式を特定することができる。なお、サーバがDPoD502を特定する場合、基地局装置101は、自装置が有する第1の電力増幅器203の非線形歪みの特性や中継装置102が有する第2の電力増幅器204の非線形歪みの特性を、そのサーバへ提供する。そして、サーバは特定したDPoD502を基地局装置101へ通知する。DPoD502の学習済みモデルや逆変換の多項式の特定は、上述の端末装置103がこれらを特定する場合と同様にして行われる。そして、基地局装置101は、特定したDPoD502の学習済みモデルや逆変換の多項式を、端末装置103へ通知しうる。これにより、端末装置103は、その通知された学習済みモデルや逆変換の多項式をそのまま利用して、受信信号にDPoD502を適用することができるようになる。 The learned model and inverse transformation polynomial of DPoD502 may be identified not by the terminal device 103 but by another device such as the base station device 101 or a server (not shown) connected to the network. That is, since the base station device 101 receives the nonlinear distortion characteristics of the second power amplifier 204 of the relay device 102, it may identify DPoD502 based on those characteristics. Note that if no nonlinear distortion occurs in the first power amplifier 203 of the base station device 101, the base station device 101 can identify the learned model and inverse transformation polynomial of DPoD502 based solely on information about the nonlinear distortion characteristics of the second power amplifier 204. On the other hand, even if nonlinear distortion occurs in the first power amplifier 203 of the base station device 101, the base station device 101 knows the characteristics of its own first power amplifier 203 and can therefore identify the learned model and inverse transform polynomial of the DPoD 502 based on that characteristic and the characteristics of the second power amplifier 204 without acquiring information from the terminal device 103. When the server identifies the DPoD 502, the base station device 101 provides the server with the nonlinear distortion characteristics of its own first power amplifier 203 and the nonlinear distortion characteristics of the second power amplifier 204 of the relay device 102. The server then notifies the base station device 101 of the identified DPoD 502. The learned model and inverse transform polynomial of the DPoD 502 are identified in the same manner as when the terminal device 103 identifies them as described above. The base station device 101 can then notify the terminal device 103 of the identified DPoD502 trained model and inverse transform polynomial. This allows the terminal device 103 to apply DPoD502 to the received signal using the notified trained model and inverse transform polynomial as is.
(装置構成)
続いて、装置構成について説明する。図6は、本実施形態の基地局装置101、中継装置102、及び、端末装置103のハードウェア構成例を示している。基地局装置101、中継装置102、及び、端末装置103は、一例において、プロセッサ601、ROM602、RAM603、記憶装置604、及び通信回路605を含んで構成される。プロセッサ601は、汎用のCPU(中央演算装置)や、ASIC(特定用途向け集積回路)等の、1つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータであり、ROM602や記憶装置604に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ROM602は、基地局装置101、中継装置102、及び、端末装置103のそれぞれが実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する読み出し専用メモリである。RAM603は、プロセッサ601がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報を記憶するランダムアクセスメモリである。記憶装置604は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。通信回路605は、例えば、LTEや5Gの無線通信用の回路によって構成される。なお、図6では、1つの通信回路605が図示されているが、基地局装置101、中継装置102、及び、端末装置103は、複数の通信回路を有しうる。例えば、基地局装置101および端末装置103は、LTE用、5G用、およびその後継規格用のそれぞれのための無線通信回路と、それらの回路に共通のアンテナを有しうる。中継装置102は、無線レピータとしての機能が実装された通信回路を有する。中継装置102は、例えば、所定の周波数帯域で送信された無線信号を受信し、その無線信号を増幅して、増幅後の信号を(必要に応じて周波数変換後に)出力するように構成される。基地局装置101は、さらに、他の基地局装置やコアネットワークのノードと通信する際に使用される有線通信回路を有しうる。また、基地局装置101および中継装置102は、例えば、LTEや有線通信回線を用いて互いに通信するための通信回路を含んでもよい。また、端末装置103は、さらに、無線ローカルエリアネットワーク(LAN)やBluetooth(登録商標)などのセルラ通信規格以外の無線通信規格に準拠した通信回路などを有してもよい。
(Device configuration)
Next, the device configuration will be described. FIG. 6 shows an example of the hardware configuration of the base station device 101, relay device 102, and terminal device 103 according to this embodiment. In one example, the base station device 101, relay device 102, and terminal device 103 are configured to include a processor 601, a ROM 602, a RAM 603, a storage device 604, and a communication circuit 605. The processor 601 is a computer configured to include one or more processing circuits, such as a general-purpose CPU (Central Processing Unit) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and performs overall device processing and each of the above-described processes by reading and executing programs stored in the ROM 602 or the storage device 604. The ROM 602 is a read-only memory that stores information such as programs and various parameters related to the processes executed by the base station device 101, relay device 102, and terminal device 103. The RAM 603 functions as a workspace when the processor 601 executes programs and is a random access memory that stores temporary information. The storage device 604 may be, for example, a removable external storage device. The communication circuit 605 may be, for example, a circuit for LTE or 5G wireless communication. While FIG. 6 illustrates one communication circuit 605, the base station device 101, the relay device 102, and the terminal device 103 may each have multiple communication circuits. For example, the base station device 101 and the terminal device 103 may each have wireless communication circuits for LTE, 5G, and a successor standard, as well as a common antenna for these circuits. The relay device 102 has a communication circuit that functions as a wireless repeater. The relay device 102 is configured, for example, to receive wireless signals transmitted in a predetermined frequency band, amplify the wireless signals, and output the amplified signals (after frequency conversion, if necessary). The base station device 101 may also have a wired communication circuit used when communicating with other base station devices or nodes in the core network. The base station device 101 and the relay device 102 may also include a communication circuit for communicating with each other using, for example, LTE or a wired communication line. The terminal device 103 may also have a communication circuit that complies with a wireless communication standard other than the cellular communication standard, such as a wireless local area network (LAN) or Bluetooth (registered trademark).
図7は、本実施形態の基地局装置101の機能構成例を示す図である。基地局装置101は、その機能構成として、例えば、特性情報取得部701、情報通知部702、送信制御部703、及び、受信制御部704を含む。なお、図7では、本実施形態に特に関係する機能のみを示しており、基地局装置101が有しうる他の各種機能については図示を省略している。例えば、基地局装置101は、5Gやその後継規格などに準拠した基地局装置が一般的に有する他の機能を当然に有する。また、図7の機能ブロックは概略的に示したものであり、それぞれの機能ブロックが一体化されて実現されてもよいし、さらに細分化されてもよい。また、図7の各機能は、例えば、プロセッサ301がROM302や記憶装置304に記憶されているプログラムを実行することにより実現されてもよいし、例えば通信回路305の内部に存在するプロセッサが所定のソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。なお、各機能部が実行する処理の詳細について、上述の詳細についてはここでは説明せず、その大まかな機能のみを概説する。 Figure 7 is a diagram illustrating an example of the functional configuration of the base station device 101 according to this embodiment. The base station device 101 includes, for example, a characteristic information acquisition unit 701, an information notification unit 702, a transmission control unit 703, and a reception control unit 704. Note that Figure 7 only illustrates functions specifically related to this embodiment, and does not illustrate various other functions that the base station device 101 may have. For example, the base station device 101 naturally has other functions that are generally possessed by base station devices compliant with 5G and its successor standards. The functional blocks in Figure 7 are illustrated schematically, and the functional blocks may be integrated or further subdivided. Each function in Figure 7 may be realized, for example, by the processor 301 executing a program stored in the ROM 302 or the storage device 304, or by a processor within the communication circuit 305 executing predetermined software. The details of the processing performed by each functional unit will not be described here; only their general functions will be outlined.
特性情報取得部701は、中継装置102から、その中継装置102において使用される電力増幅器の特性の情報を取得する。この電力増幅器の特性の情報は、例えば、飽和領域における非線形歪みを特定可能な情報である。なお、この情報は、例えば、電力増幅器に対する入力を与えた場合に対応する出力を得られるような、多項式や学習済みモデルなどの形式を有する。この多項式や学習済みモデルは、中継装置102において事前に(製造又は出荷時に)特定されて記憶されているものとする。なお、学習済みモデルは、例えば、中継装置102に使用される電力増幅器に関して、室内実験系などにより複数のパターンで入力信号を与えたときの出力信号を測定し、その入力信号を学習モデルへの入力とすると共に対応する出力信号を教師データとした機械学習によって取得されうる。また、特性情報取得部701は、例えば、上りリンクの通信において、DPoDを適用する場合に、端末装置103から、その端末装置103において使用される電力増幅器の特性の情報を取得する。なお、特性情報取得部701は、非線形歪みの生じない領域で電力増幅器を端末装置103が用いている場合には、DPoDを適用する場合であっても、その電力増幅器の情報を取得しなくてもよい。なお、基地局装置101は、端末装置103が中継装置102を介して基地局装置101と接続しているか否かを特定可能であるものとする。例えば、中継装置102が、無線信号の中継の際に中継伝送用の所定の周波数帯域で無線信号を転送することや、その無線信号に所定のヘッダ等の付加情報を付加することにより、その信号を受信した基地局装置101や端末装置103が、中継装置102を介した通信を行っていることを認識することが可能となる。 The characteristic information acquisition unit 701 acquires, from the relay device 102, information on the characteristics of the power amplifier used in the relay device 102. This power amplifier characteristic information is, for example, information capable of identifying nonlinear distortion in the saturation region. Note that this information has the form of, for example, a polynomial or a trained model that obtains a corresponding output when an input is given to the power amplifier. This polynomial or trained model is assumed to be identified and stored in the relay device 102 in advance (at the time of manufacture or shipment). Note that the trained model can be acquired, for example, by measuring the output signals of the power amplifier used in the relay device 102 when input signals are given in multiple patterns using an indoor experiment system, and then using the input signals as input to the trained model and the corresponding output signals as training data. Furthermore, the characteristic information acquisition unit 701 acquires, from the terminal device 103, information on the characteristics of the power amplifier used in the terminal device 103, for example, when DPoD is applied in uplink communications. Note that, if the terminal device 103 uses a power amplifier in a range where nonlinear distortion does not occur, the characteristic information acquisition unit 701 does not need to acquire information about that power amplifier, even when DPoD is applied. Note that the base station device 101 is capable of identifying whether the terminal device 103 is connected to the base station device 101 via the relay device 102. For example, when relaying a wireless signal, the relay device 102 can transfer the wireless signal in a specified frequency band for relay transmission, or add additional information such as a specified header to the wireless signal, thereby enabling the base station device 101 or terminal device 103 receiving the signal to recognize that communication is taking place via the relay device 102.
情報通知部702は、端末装置103がDPDやDPoDを適用する場合に、特性情報取得部701によって中継装置102から取得した、その中継装置102において使用される電力増幅器の特性の情報を端末装置103へ通知する。基地局装置101は、さらに、自装置において送信信号に対して適用する電力増幅器によって非線形歪みが発生する場合に、自装置の電力増幅器の特性の情報を端末装置103へ通知しうる。なお、基地局装置101が、電力増幅器を非線形歪みが発生しない領域で使用する場合には、基地局装置101の電力増幅器の特性が端末装置103へ通知されないでもよい。 When the terminal device 103 applies DPD or DPoD, the information notification unit 702 notifies the terminal device 103 of information on the characteristics of the power amplifier used in the relay device 102, acquired from the relay device 102 by the characteristics information acquisition unit 701. The base station device 101 can also notify the terminal device 103 of information on the characteristics of its own power amplifier when nonlinear distortion occurs due to the power amplifier applied to the transmission signal in the base station device 101. Note that when the base station device 101 uses a power amplifier in a range where nonlinear distortion does not occur, the characteristics of the power amplifier of the base station device 101 do not need to be notified to the terminal device 103.
また、情報通知部702は、例えば、基地局装置101内又は他のネットワークに接続されたサーバなどによって、端末装置103が適用すべきDPDやDPoDの学習済みモデルや多項式が特定されている場合に、その学習済みモデルや多項式(すなわちDPDやDPoDの特性を示す情報)を端末装置103へ通知してもよい。なお、端末装置103においてDPDを適用する場合、そのDPDの学習済みモデルや多項式を特定するために、中継装置102の電力増幅器の情報と端末装置103の電力増幅器の情報とが使用される。なお、端末装置103が、非線形歪みの生じない領域で電力増幅器を用いる場合には、中継装置102の電力増幅器の情報のみが使用されうる。また、端末装置103においてDPoDを適用する場合、そのDPoDの学習済みモデルや多項式を特定するために、基地局装置101の電力増幅器の情報と中継装置102の電力増幅器の情報とが使用される。なお、基地局装置101が、非線形歪みの生じない領域で電力増幅器を用いる場合には、中継装置102の電力増幅器の情報のみが使用されうる。なお、情報通知部702は、基地局装置101と異なるサーバが、DPDやDPoDの学習済みモデルや多項式を特定する場合、そのサーバへ、それらの情報を通知する。その後に、情報通知部702は、サーバからDPDやDPoDの学習済みモデルや多項式を受信して、端末装置103へ、その学習済みモデルや多項式の情報を通知する。 Furthermore, when a learned model or polynomial for DPD or DPoD to be applied by the terminal device 103 is identified, for example, by a server within the base station device 101 or connected to another network, the information notification unit 702 may notify the terminal device 103 of the learned model or polynomial (i.e., information indicating the characteristics of DPD or DPoD). When DPD is applied in the terminal device 103, information on the power amplifier of the relay device 102 and information on the power amplifier of the terminal device 103 are used to identify the learned model or polynomial for DPD. When the terminal device 103 uses a power amplifier in a range where nonlinear distortion does not occur, only information on the power amplifier of the relay device 102 may be used. When DPoD is applied in the terminal device 103, information on the power amplifier of the base station device 101 and information on the power amplifier of the relay device 102 are used to identify the learned model or polynomial for DPoD. Note that when the base station device 101 uses a power amplifier in a region where nonlinear distortion does not occur, only the information about the power amplifier of the relay device 102 may be used. Note that when a server other than the base station device 101 identifies a trained model or polynomial for DPD or DPoD, the information notification unit 702 notifies that server of that information. The information notification unit 702 then receives the trained model or polynomial for DPD or DPoD from the server, and notifies the terminal device 103 of the information about the trained model or polynomial.
送信制御部703は、端末装置103へ信号を送信する際の制御を行う。送信制御部703は、例えば、基地局装置101においてDPDを使用する場合、中継装置102の電力増幅器の情報に少なくとも基づいて、送信対象信号に適用すべきDPDの学習済みモデルや多項式を特定する。なお、基地局装置101の電力増幅器が飽和領域付近で動作する場合、送信制御部703は、その基地局装置101の電力増幅器の情報をも考慮して、送信対象信号に適用すべきDPDの学習済みモデルや多項式を特定しうる。送信制御部703は、特定された学習済みモデルに送信対象信号を入力し、又は、送信対象信号に特定された多項式を適用することにより、送信対象信号を人工的に歪ませる。そして、送信制御部703は、その人工的に歪められた信号を、電力増幅器で増幅してから、アンテナを介して送出する。その信号は、人工的に歪められた波形が中継装置102の電力増幅器の非線形歪みによって相殺されて、電力増幅器の非線形歪みの影響を受けない信号として端末装置103によって受信されることとなる。なお、送信制御部703は、例えば、端末装置103においてDPoDを適用する場合には、DPDを適用せずに無線信号を送信しうる。 The transmission control unit 703 controls the transmission of signals to the terminal device 103. For example, when DPD is used in the base station device 101, the transmission control unit 703 identifies the DPD trained model and polynomial to be applied to the signal to be transmitted based at least on information about the power amplifier of the relay device 102. Note that when the power amplifier of the base station device 101 operates near the saturation region, the transmission control unit 703 may also consider information about the power amplifier of the base station device 101 to identify the DPD trained model and polynomial to be applied to the signal to be transmitted. The transmission control unit 703 inputs the signal to be transmitted into the identified trained model or applies the identified polynomial to the signal to be transmitted, thereby artificially distorting the signal to be transmitted. The transmission control unit 703 then amplifies the artificially distorted signal using a power amplifier and transmits it via an antenna. The artificially distorted waveform of this signal is canceled out by the nonlinear distortion of the power amplifier of the relay device 102, and the signal is received by the terminal device 103 as a signal that is not affected by the nonlinear distortion of the power amplifier. Note that, for example, when DPoD is applied to the terminal device 103, the transmission control unit 703 can transmit the radio signal without applying DPD.
受信制御部704は、端末装置103から(中継装置102を介して)信号を受信する際の制御を行う。受信制御部704は、例えば、基地局装置101においてDPoDを使用する場合、中継装置102の電力増幅器の情報に少なくとも基づいて、受信信号に適用すべきDPoDの学習済みモデルや多項式を特定する。なお、端末装置103の電力増幅器が飽和領域付近で動作する場合、受信制御部704は、その端末装置103の電力増幅器の情報をも考慮して、受信信号に適用すべきDPoDの学習済みモデルや多項式を特定しうる。受信制御部704は、受信信号をその学習済みモデルに入力し、又は、受信信号にその多項式を適用し、処理後の受信信号を取得する。その処理後の受信信号は、端末装置103の電力増幅器および中継装置102の電力増幅器の非線形歪みがDPoDによってキャンセルされて、電力増幅器の非線形歪みの影響を受けない信号となる。そして、受信制御部704は、その処理後の受信信号に対して、例えばチャネル推定や復調及び復号を行う。なお、受信制御部704は、例えば、端末装置103においてDPDを適用する場合には、受信信号に対してDPoDを適用しない。 The reception control unit 704 controls the reception of signals from the terminal device 103 (via the relay device 102). For example, when DPoD is used in the base station device 101, the reception control unit 704 identifies a DPoD trained model or polynomial to be applied to the received signal based at least on information about the power amplifier of the relay device 102. Note that when the power amplifier of the terminal device 103 operates near the saturation region, the reception control unit 704 may also consider information about the power amplifier of the terminal device 103 to identify a DPoD trained model or polynomial to be applied to the received signal. The reception control unit 704 inputs the received signal into the trained model or applies the polynomial to the received signal, and obtains a processed received signal. The processed received signal has the nonlinear distortion of the power amplifier of the terminal device 103 and the power amplifier of the relay device 102 canceled out by DPoD, resulting in a signal that is not affected by the nonlinear distortion of the power amplifier. The reception control unit 704 then performs, for example, channel estimation, demodulation, and decoding on the processed received signal. Note that, for example, if DPD is applied to the terminal device 103, the reception control unit 704 does not apply DPoD to the received signal.
図8は、本実施形態の中継装置102の機能構成例を示す図である。中継装置102は、その機能構成として、例えば、特性情報通知部801、及び、転送制御部802を含む。なお、図8では、本実施形態に特に関係する機能のみを示しており、中継装置102が有しうる他の各種機能については図示を省略している。また、図8の機能ブロックは概略的に示したものであり、それぞれの機能ブロックが一体化されて実現されてもよいし、さらに細分化されてもよい。また、図8の各機能は、例えば、プロセッサ301がROM302や記憶装置304に記憶されているプログラムを実行することにより実現されてもよいし、例えば通信回路305の内部に存在するプロセッサが所定のソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。なお、各機能部が実行する処理の詳細について、上述の詳細についてはここでは説明せず、その大まかな機能のみを概説する。 Figure 8 is a diagram showing an example of the functional configuration of the relay device 102 of this embodiment. The relay device 102 includes, for example, a characteristic information notification unit 801 and a transfer control unit 802 as its functional configuration. Note that Figure 8 only shows functions particularly related to this embodiment, and does not show various other functions that the relay device 102 may have. The functional blocks in Figure 8 are shown schematically, and the functional blocks may be integrated or further subdivided. Each function in Figure 8 may be realized, for example, by the processor 301 executing a program stored in the ROM 302 or the storage device 304, or by a processor within the communication circuit 305 executing predetermined software. Details of the processing performed by each functional unit will not be described here, and only a general overview of their functions will be provided.
特性情報通知部801は、基地局装置101へ、中継装置102において使用される電力増幅器の特性の情報を通知する。すなわち、基地局装置101の特性情報取得部701において取得される情報が、特性情報通知部801によって通知される。通知される情報は、上述の通りであるため、ここでは繰り返さない。転送制御部802は、無線信号の転送を行う。転送制御部802は、例えば、基地局装置101から送出された無線信号を受信すると、第2の電力増幅器204によって増幅して、増幅後の信号を端末装置103に向けて送出する。また、転送制御部802は、例えば、端末装置103から送出された無線信号を受信すると、第4の電力増幅器303によって増幅して、増幅後の信号を基地局装置101に向けて送出する。 The characteristic information notification unit 801 notifies the base station device 101 of information on the characteristics of the power amplifier used in the relay device 102. That is, the information acquired by the characteristic information acquisition unit 701 of the base station device 101 is notified by the characteristic information notification unit 801. The notified information is as described above, so it will not be repeated here. The transfer control unit 802 transfers wireless signals. For example, when the transfer control unit 802 receives a wireless signal transmitted from the base station device 101, it amplifies the signal using the second power amplifier 204 and transmits the amplified signal toward the terminal device 103. Furthermore, when the transfer control unit 802 receives a wireless signal transmitted from the terminal device 103, it amplifies the signal using the fourth power amplifier 303 and transmits the amplified signal toward the base station device 101.
図9は、本実施形態の端末装置103の機能構成例を示す図である。端末装置103は、その機能構成として、例えば、情報取得部901、送信制御部902、及び、受信制御部902を含む。なお、図9では、本実施形態に特に関係する機能のみを示しており、端末装置103が有しうる他の各種機能については図示を省略している。例えば、端末装置103は、5Gやその後継規格などに準拠した端末装置が一般的に有する他の機能を当然に有する。また、図9の機能ブロックは概略的に示したものであり、それぞれの機能ブロックが一体化されて実現されてもよいし、さらに細分化されてもよい。また、図9の各機能は、例えば、プロセッサ301がROM302や記憶装置304に記憶されているプログラムを実行することにより実現されてもよいし、例えば通信回路305の内部に存在するプロセッサが所定のソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。なお、各機能部が実行する処理の詳細について、上述の詳細についてはここでは説明せず、その大まかな機能のみを概説する。 Figure 9 is a diagram showing an example of the functional configuration of the terminal device 103 of this embodiment. The terminal device 103 includes, for example, an information acquisition unit 901, a transmission control unit 902, and a reception control unit 903 as its functional configuration. Note that Figure 9 only shows functions particularly related to this embodiment, and does not illustrate various other functions that the terminal device 103 may have. For example, the terminal device 103 naturally has other functions that terminal devices compliant with 5G or its successor standards generally have. Furthermore, the functional blocks in Figure 9 are shown schematically, and the respective functional blocks may be integrated or further subdivided. Furthermore, each function in Figure 9 may be realized, for example, by the processor 301 executing a program stored in the ROM 302 or the storage device 304, or by a processor within the communication circuit 305 executing predetermined software. Note that the details of the processing performed by each functional unit will not be described here; only their general functions will be outlined.
情報取得部901は、端末装置103がDPDやDPoDを使用する場合に、そのDPDやDPoDのための情報を、基地局装置101から取得する。情報取得部901は、例えば、中継装置102の電力増幅器の情報を取得する。また、情報取得部901は、さらに、基地局装置101の電力増幅器の情報を取得しうる。なお、基地局装置101又はネットワークに接続されたサーバがDPDやDPoDのための学習済みモデルや多項式を特定した場合、情報取得部901は、その学習済みモデル又は多項式の情報(すなわちDPDやDPoDの特性を示す情報)を、基地局装置101から取得しうる。 When the terminal device 103 uses DPD or DPoD, the information acquisition unit 901 acquires information for that DPD or DPoD from the base station device 101. The information acquisition unit 901 acquires, for example, information about the power amplifier of the relay device 102. The information acquisition unit 901 may also acquire information about the power amplifier of the base station device 101. Note that when the base station device 101 or a server connected to the network identifies a trained model or polynomial for DPD or DPoD, the information acquisition unit 901 may acquire information about that trained model or polynomial (i.e., information indicating the characteristics of DPD or DPoD) from the base station device 101.
送信制御部902は、基地局装置101へ信号を送信する際の制御を行う。送信制御部902は、例えば、端末装置103においてDPDを使用する場合、中継装置102の電力増幅器の情報に少なくとも基づいて、送信対象信号に適用すべきDPDの学習済みモデルや多項式を特定する。なお、端末装置103の電力増幅器が飽和領域付近で動作する場合、送信制御部902は、その端末装置103の電力増幅器の情報をも考慮して、送信対象信号に適用すべきDPDの学習済みモデルや多項式を特定しうる。なお、送信制御部902は、基地局装置101から、DPDの学習済みモデルや多項式の情報を受信した場合、その学習済みモデル又は多項式を、そのまま使用することができる。送信制御部902は、学習済みモデルに送信対象信号を入力し、又は、送信対象信号に多項式を適用することにより、送信対象信号を人工的に歪ませる。そして、送信制御部902は、その人工的に歪められた信号を、電力増幅器で増幅してから、アンテナを介して送出する。その信号は、人工的に歪められた波形が端末装置103の電力増幅器と中継装置102の電力増幅器の非線形歪みによって相殺されて、電力増幅器の非線形歪みの影響を受けない信号として基地局装置101によって受信されることとなる。なお、送信制御部902は、例えば、基地局装置101においてDPoDを適用する場合には、DPDを適用せずに無線信号を送信しうる。 The transmission control unit 902 controls the transmission of signals to the base station device 101. For example, when DPD is used in the terminal device 103, the transmission control unit 902 identifies the DPD trained model or polynomial to be applied to the signal to be transmitted based at least on information about the power amplifier of the relay device 102. If the power amplifier of the terminal device 103 operates near the saturation region, the transmission control unit 902 may also consider information about the power amplifier of the terminal device 103 to identify the DPD trained model or polynomial to be applied to the signal to be transmitted. If the transmission control unit 902 receives information about the DPD trained model or polynomial from the base station device 101, it can use the trained model or polynomial as is. The transmission control unit 902 artificially distorts the signal to be transmitted by inputting the signal to be transmitted into the trained model or applying a polynomial to the signal to be transmitted. The transmission control unit 902 then amplifies the artificially distorted signal using a power amplifier and transmits it via an antenna. The artificially distorted waveform of this signal is canceled out by the nonlinear distortion of the power amplifier of the terminal device 103 and the power amplifier of the relay device 102, and the signal is received by the base station device 101 as a signal that is not affected by the nonlinear distortion of the power amplifier. Note that, for example, when DPoD is applied to the base station device 101, the transmission control unit 902 can transmit the radio signal without applying DPD.
受信制御部903は、基地局装置101から(中継装置102を介して)信号を受信する際の制御を行う。受信制御部903は、例えば、端末装置103においてDPoDを使用する場合、中継装置102の電力増幅器の情報に少なくとも基づいて、受信信号に適用すべきDPoDの学習済みモデルや多項式を特定する。なお、基地局装置101の電力増幅器が飽和領域付近で動作する場合、受信制御部903は、その基地局装置101の電力増幅器の情報をも考慮して、受信信号に適用すべきDPoDの学習済みモデルや多項式を特定しうる。受信制御部903は、受信信号をその学習済みモデルに入力し、又は、受信信号にその多項式を適用し、処理後の受信信号を取得する。その処理後の受信信号は、基地局装置101の電力増幅器および中継装置102の電力増幅器の非線形歪みがDPoDによってキャンセルされて、電力増幅器の非線形歪みの影響を受けない信号となる。そして、受信制御部903は、その処理後の受信信号に対して、例えばチャネル推定や復調及び復号を行う。なお、受信制御部903は、例えば、基地局装置101においてDPDを適用する場合には、受信信号に対してDPoDを適用しない。 The reception control unit 903 controls the reception of signals from the base station device 101 (via the relay device 102). For example, when DPoD is used in the terminal device 103, the reception control unit 903 identifies a DPoD trained model or polynomial to be applied to the received signal based at least on information about the power amplifier of the relay device 102. Note that when the power amplifier of the base station device 101 operates near the saturation region, the reception control unit 903 may also consider information about the power amplifier of the base station device 101 to identify a DPoD trained model or polynomial to be applied to the received signal. The reception control unit 903 inputs the received signal into the trained model or applies the polynomial to the received signal, and obtains a processed received signal. The processed received signal has the nonlinear distortion of the power amplifier of the base station device 101 and the power amplifier of the relay device 102 canceled out by DPoD, resulting in a signal that is not affected by the nonlinear distortion of the power amplifier. The reception control unit 903 then performs, for example, channel estimation, demodulation, and decoding on the processed received signal. Note that, for example, if DPD is applied in the base station device 101, the reception control unit 903 does not apply DPoD to the received signal.
(処理の流れ)
続いて、無線通信システムにおいて実行される処理の流れの例について説明する。図10は、基地局装置101において送信信号にDPDを適用する場合の処理の流れの例を示している。本処理例では、中継装置102が、基地局装置101に対して、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性を通知する(S1001)。基地局装置101は、通知された中継装置102の電力増幅器の情報に基づいて機械学習を実行し(S1002)、DPDの学習済みモデルを取得する。ここで、基地局装置101は、自装置の電力増幅器を飽和領域付近で動作させることにより非線形歪みが発生することが想定される場合、自装置の電力増幅器の特性をも考慮して機械学習を実行する。なお、ここでは機械学習が行われる場合の例について説明するが、非線形歪みの伝達関数の逆変換を示す多項式が特定されてもよい。その後、基地局装置101は、送信対象データが発生すると(S1003)、その送信対象データに基づいて変調等を行い、送信対象信号を生成する。基地局装置101は、その送信対象信号をS1002において取得された学習済みモデルに入力して、送信対象信号にDPDを適用する(S1004)。そして、基地局装置101は、DPDを適用後の信号を増幅し(S1005)、無線信号として出力する(S1006)。中継装置102は、その無線信号を受信すると、その無線信号を増幅して(S1007)、転送する。端末装置103は、その転送された無線信号を受信する(S1008)。
(Processing flow)
Next, an example of the flow of processing executed in a wireless communication system will be described. FIG. 10 shows an example of the flow of processing when DPD is applied to a transmission signal in a base station device 101. In this processing example, the relay device 102 notifies the base station device 101 of the nonlinear distortion characteristics of its own power amplifier (S1001). The base station device 101 performs machine learning based on the notified information about the relay device 102's power amplifier (S1002) to acquire a trained DPD model. Here, if it is expected that nonlinear distortion will occur when the base station device 101 operates its own power amplifier near the saturation region, the base station device 101 performs machine learning taking into account the characteristics of its own power amplifier. Note that, although an example in which machine learning is performed will be described here, a polynomial representing the inverse transformation of the transfer function of nonlinear distortion may also be identified. Thereafter, when data to be transmitted is generated (S1003), the base station device 101 performs modulation, etc. based on the data to be transmitted to generate a signal to be transmitted. The base station device 101 inputs the transmission target signal into the trained model acquired in S1002 and applies DPD to the transmission target signal (S1004). The base station device 101 then amplifies the signal after DPD application (S1005) and outputs it as a wireless signal (S1006). Upon receiving the wireless signal, the relay device 102 amplifies the wireless signal (S1007) and forwards it. The terminal device 103 receives the forwarded wireless signal (S1008).
これによれば、端末装置103において、S1005及びS1007で生じうる非線形歪みの影響を受けない無線信号を受信することができるようになる。 This enables the terminal device 103 to receive radio signals that are not affected by nonlinear distortion that may occur in S1005 and S1007.
次に、図11を用いて、基地局装置101において受信信号にDPoDを適用する場合の処理の流れの例について説明する。本処理例では、中継装置102が、基地局装置101に対して、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性を通知する(S1101)。また、端末装置103は、自装置の電力増幅器を飽和領域付近で動作させることにより非線形歪みが発生することが想定される場合、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性を通知しうる(S1102)。そして、基地局装置101は、通知された中継装置102の電力増幅器の情報(及び、存在する場合は端末装置103の電力増幅器の情報)に基づいて機械学習を実行し(S1103)、DPoDの学習済みモデルを取得する。なお、ここでは機械学習が行われる場合の例について説明するが、非線形歪みの伝達関数の逆変換を示す多項式が特定されてもよい。その後、端末装置103は、送信対象データが発生すると(S1104)、その送信対象データに基づいて変調等を行い、送信対象信号を生成し、生成した信号を増幅して(S1105)、無線信号として出力する(S1106)。中継装置102は、その無線信号を受信すると、その無線信号を増幅して(S1107)、転送する。基地局装置101は、その無線信号を受信すると(S1108)、S1003において取得された学習済みモデルに入力して、その受信した無線信号にDPoDを適用する(S1109)。 Next, using FIG. 11, an example of the processing flow when applying DPoD to a received signal at the base station device 101 is described. In this processing example, the relay device 102 notifies the base station device 101 of the nonlinear distortion characteristics of its own device's power amplifier (S1101). Furthermore, if the terminal device 103 anticipates that nonlinear distortion will occur due to operating its own device's power amplifier near the saturation region, it may notify the base station device 101 of the nonlinear distortion characteristics of its own device's power amplifier (S1102). The base station device 101 then performs machine learning based on the notified information about the relay device 102's power amplifier (and, if present, information about the terminal device 103's power amplifier) (S1103) to obtain a trained model for DPoD. Note that while an example in which machine learning is performed is described here, a polynomial representing the inverse transformation of the transfer function of the nonlinear distortion may also be identified. Thereafter, when data to be transmitted is generated (S1104), the terminal device 103 performs modulation and other operations based on the data to be transmitted, generates a signal to be transmitted, amplifies the generated signal (S1105), and outputs it as a wireless signal (S1106). When the relay device 102 receives the wireless signal, it amplifies the wireless signal (S1107) and forwards it. When the base station device 101 receives the wireless signal (S1108), it inputs it into the trained model acquired in S1003 and applies DPoD to the received wireless signal (S1109).
これによれば、基地局装置101において、受信信号から、S1105及びS1107で生じうる非線形歪みの影響をキャンセルした信号を取得することができるようになる。 This enables the base station device 101 to obtain a signal from the received signal in which the effects of nonlinear distortion that may occur in steps S1105 and S1107 have been cancelled.
次に、図12を用いて、端末装置101において送信信号にDPDを適用する場合の処理の流れの例について説明する。本処理例では、中継装置102が、基地局装置101に対して、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性を通知する(S1201)。基地局装置101は、中継装置102の電力増幅器の非線形歪みの特性を、端末装置103へ通知する(S1202)。端末装置103は、通知された中継装置102の電力増幅器の情報に基づいて機械学習を実行し(S1002)、DPDの学習済みモデルを取得する。なお、端末装置103は、例えば自装置の電力増幅器を飽和領域付近で動作させることにより非線形歪みが発生することが想定される場合、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性も考慮して、機械学習を実行しうる。なお、ここでは機械学習が行われる場合の例について説明するが、非線形歪みの伝達関数の逆変換を示す多項式が特定されてもよい。その後、端末装置103は、送信対象データが発生すると(S1204)、その送信対象データに基づいて変調等を行い、送信対象信号を生成する。端末装置103は、その送信対象信号をS1203において取得された学習済みモデルに入力して、送信対象信号にDPDを適用する(S1205)。そして、端末装置103は、DPDを適用後の信号を増幅し(S1206)、無線信号として出力する(S1207)。中継装置102は、その無線信号を受信すると、その無線信号を増幅して(S1208)、転送する。基地局装置101は、その転送された無線信号を受信する(S1209)。 Next, an example of the processing flow when applying DPD to a transmission signal in the terminal device 101 will be described using FIG. 12. In this processing example, the relay device 102 notifies the base station device 101 of the nonlinear distortion characteristics of its own power amplifier (S1201). The base station device 101 then notifies the terminal device 103 of the nonlinear distortion characteristics of the relay device 102's power amplifier (S1202). The terminal device 103 performs machine learning based on the notified information about the relay device 102's power amplifier (S1002) to acquire a trained DPD model. Note that, for example, if the terminal device 103 anticipates that nonlinear distortion will occur due to operating its own power amplifier near the saturation region, it may also perform machine learning taking into account the nonlinear distortion characteristics of its own power amplifier. Note that, while an example of machine learning is described here, a polynomial representing the inverse transformation of the nonlinear distortion transfer function may also be identified. Thereafter, when data to be transmitted is generated (S1204), the terminal device 103 performs modulation, etc. based on the data to be transmitted to generate a signal to be transmitted. The terminal device 103 inputs the transmission target signal into the trained model acquired in S1203 and applies DPD to the transmission target signal (S1205). The terminal device 103 then amplifies the signal after DPD application (S1206) and outputs it as a wireless signal (S1207). Upon receiving the wireless signal, the relay device 102 amplifies the wireless signal (S1208) and forwards it. The base station device 101 receives the forwarded wireless signal (S1209).
これによれば、基地局装置101において、S1206及びS1208で生じうる非線形歪みの影響を受けない無線信号を受信することができるようになる。 This enables the base station device 101 to receive radio signals that are not affected by nonlinear distortion that may occur in steps S1206 and S1208.
次に、図13を用いて、端末装置101において受信信号にDPoDを適用する場合の処理の流れの例について説明する。本処理例では、中継装置102が、基地局装置101に対して、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性を通知する(S1301)。基地局装置101は、中継装置102の電力増幅器の非線形歪みの特性を、端末装置103へ通知する(S1302)。なお、基地局装置101は、例えば自装置の電力増幅器を飽和領域付近で動作させることにより非線形歪みが発生することが想定される場合、自装置の電力増幅器の非線形歪みの特性も、端末装置103へ通知しうる。そして、端末装置103は、通知された中継装置102の電力増幅器の情報(及び、存在する場合は基地局装置101の電力増幅器の情報)に基づいて機械学習を実行し(S1303)、DPoDの学習済みモデルを取得する。なお、ここでは機械学習が行われる場合の例について説明するが、非線形歪みの伝達関数の逆変換を示す多項式が特定されてもよい。その後、基地局装置101は、送信対象データが発生すると(S1304)、その送信対象データに基づいて変調等を行い、送信対象信号を生成し、生成した信号を増幅して(S1305)、無線信号として出力する(S1306)。中継装置102は、その無線信号を受信すると、その無線信号を増幅して(S1307)、転送する。端末装置103は、その無線信号を受信すると(S1308)、S1303において取得された学習済みモデルに入力して、その受信した無線信号にDPoDを適用する(S1309)。 Next, an example of the processing flow when applying DPoD to a received signal at the terminal device 101 will be described using FIG. 13 . In this processing example, the relay device 102 notifies the base station device 101 of the nonlinear distortion characteristics of its own device's power amplifier (S1301). The base station device 101 notifies the terminal device 103 of the nonlinear distortion characteristics of its own device's power amplifier (S1302). Note that, for example, if it is expected that nonlinear distortion will occur due to operating its own device's power amplifier near the saturation region, the base station device 101 may also notify the terminal device 103 of the nonlinear distortion characteristics of its own device's power amplifier. The terminal device 103 then performs machine learning based on the notified information about the relay device 102's power amplifier (and, if present, the information about the base station device 101's power amplifier) (S1303) to obtain a trained model for DPoD. Note that, although an example in which machine learning is performed is described here, a polynomial representing the inverse transformation of the nonlinear distortion transfer function may also be identified. Thereafter, when data to be transmitted is generated (S1304), the base station device 101 performs modulation and other processes based on the data to be transmitted, generates a signal to be transmitted, amplifies the generated signal (S1305), and outputs it as a wireless signal (S1306). When the relay device 102 receives the wireless signal, it amplifies the wireless signal (S1307) and forwards it. When the terminal device 103 receives the wireless signal (S1308), it inputs the signal into the trained model acquired in S1303 and applies DPoD to the received wireless signal (S1309).
これによれば、端末装置103において、受信信号から、S1305及びS1307で生じうる非線形歪みの影響をキャンセルした信号を取得することができるようになる。 This enables the terminal device 103 to obtain a signal from the received signal in which the effects of nonlinear distortion that may occur in S1305 and S1307 have been cancelled.
以上のようにして、中継装置における電力増幅器における非線形歪みを補償可能とすることにより、その非線形歪みの発生を許容し、システム全体の電力効率を改善することが可能となる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 In this way, by making it possible to compensate for nonlinear distortion in the power amplifiers in repeater devices, it is possible to tolerate the occurrence of that nonlinear distortion and improve the power efficiency of the entire system. This will contribute to achieving Goal 9 of the United Nations' Sustainable Development Goals (SDGs), which states, "Build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."
発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention.
Claims (14)
前記基地局装置と端末装置との間の通信を中継する中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを特定可能な第1の情報を、前記中継装置から取得する取得手段と、
前記端末装置において前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償を行う際に使用される第2の情報を、前記端末装置へ通知する通知手段と、
を有することを特徴とする基地局装置。 A base station device,
an acquisition means for acquiring, from a relay device that relays communication between the base station device and a terminal device, first information that can identify nonlinear distortion caused by a power amplifier included in the relay device;
a notification means for notifying the terminal device of second information used when the terminal device compensates for nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device;
A base station device comprising:
前記第2の情報は、前記第1の情報に加えて前記第4の情報に基づいて特定された、前記端末装置が有する電力増幅器による非線形歪みと前記中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを補償するために送信対象信号を事前に歪ませるプリディストーションの特性を示す情報である、ことを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。 The acquisition means further acquires, from the terminal device, fourth information capable of identifying nonlinear distortion caused by a power amplifier included in the terminal device;
2. The base station device according to claim 1, wherein the second information is information indicating characteristics of predistortion that pre-distorts a signal to be transmitted in order to compensate for nonlinear distortion caused by a power amplifier included in the terminal device and a power amplifier included in the relay device, the predistortion characteristics being specified based on the first information and the fourth information.
基地局装置と前記端末装置との間の通信を中継する中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを特定可能な第1の情報に基づく、前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償を行う際に使用される第2の情報を、前記基地局装置から受信する受信手段と、
前記第2の情報に基づいて、前記基地局装置との間の前記中継装置を介した通信において前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償処理を行う処理手段と、
を有することを特徴とする端末装置。 A terminal device,
a receiving means for receiving, from the base station device, second information used when compensating for nonlinear distortion caused by a power amplifier of the relay device, the second information being based on first information capable of identifying nonlinear distortion caused by a power amplifier of the relay device that relays communication between the base station device and the terminal device;
a processing means for performing compensation processing for nonlinear distortion caused by a power amplifier of the relay device in communication with the base station device via the relay device based on the second information;
A terminal device comprising:
前記端末装置は、前記第1の情報に基づいて、前記基地局装置へ送信する信号に対するプリディストーションの特性または前記基地局装置から受信した信号に対するポストディストーションの特性を特定する特定手段をさらに有する、ことを特徴とする請求項8に記載の端末装置。 the second information is the first information,
The terminal device according to claim 8, further comprising a determination means for determining, based on the first information, predistortion characteristics for a signal to be transmitted to the base station device or postdistortion characteristics for a signal received from the base station device.
前記基地局装置と端末装置との間の通信を中継する中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを特定可能な第1の情報を、前記中継装置から取得することと、
前記端末装置において前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償を行う際に使用される第2の情報を、前記端末装置へ通知することと、
を含むことを特徴とする制御方法。 A control method executed by a base station device,
acquiring, from a relay device that relays communication between the base station device and a terminal device, first information that can identify nonlinear distortion caused by a power amplifier included in the relay device;
notifying the terminal device of second information used when the terminal device compensates for nonlinear distortion caused by the power amplifier of the relay device;
A control method comprising:
基地局装置と前記端末装置との間の通信を中継する中継装置が有する電力増幅器による非線形歪みを特定可能な第1の情報に基づく、前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償を行う際に使用される第2の情報を、前記基地局装置から受信することと、
前記第2の情報に基づいて、前記基地局装置との間の前記中継装置を介した通信において前記中継装置の電力増幅器による非線形歪みの補償処理を行うことと、
を含むことを特徴とする制御方法。 A control method executed by a terminal device, comprising:
receiving, from the base station device, second information to be used when compensating for nonlinear distortion caused by a power amplifier of the relay device, the second information being based on first information capable of identifying nonlinear distortion caused by a power amplifier of the relay device that relays communication between the base station device and the terminal device;
performing compensation processing for nonlinear distortion caused by a power amplifier of the relay device in communication with the base station device via the relay device based on the second information;
A control method comprising:
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