JP2007526716A

JP2007526716A - 多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムにおける副搬送波割り当て方法及び装置

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Publication number: JP2007526716A
Application number: JP2007501723A
Authority: JP
Inventors: ジョン−ホン・キム; ジェ−ホ・ジョン; スン−ヨン・ユン; スン−ジョー・メン; イン−ソク・ファン
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-03-05
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2025-03-05
Also published as: BRPI0508465A; KR100707052B1; CN1930840A; AU2005219907B2; RU2006131675A; RU2335089C2; AU2005219907A1; CA2556948C; WO2005086447A1; US7646800B2; JP4358271B2; CN1930840B; KR20060043437A; CA2556948A1; RU2008115261A; US20050195910A1

Abstract

多重搬送波（Multi Carrier）転送方式を用いる広帯域無線通信システムの副搬送波（Sub-carrier）割り当て方法及び装置を提供する。
あらかじめ設定された設定区間で、副搬送波帯域を分類して副搬送波グループを生成し、所定の数列によって各グループから該当の副搬送波を選択し、選択された副搬送波を副チャネルとしてセルに割り当てる。

Description

本発明は、広帯域無線通信システムの通信資源割り当て方法に係り、特に、多重搬送波（Multi Carrier）を用いる広帯域無線通信システムにおける副搬送波（Sub-carrier）割り当て方法及び装置に関する。

多重搬送波変調（Multi-Carrier Modulation）方式が初めて適用されたのは、１９５０年代後半の軍用ラジオで、以降、複数の直交する副搬送波を重畳させる代表的な多重搬送波転送方式である直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：以下、“ＯＦＤＭ”と称する。）方式が、１９７０年代から発展し始まった。ＯＦＤＭ方式は、直列に入力されるシンボル（Symbol）を並列変換した後、これらをそれぞれ、相互直交性を有する複数の副搬送波を通じて変調し転送する方式であるが、多重搬送波間の直交変調実現の困難から実際システム適用には限界があった。

しかしながら、１９７１年Weinstein等が、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を用いてＯＦＤＭ方式の変復調が效率的に処理可能であるということを発表し、保護区間（Guard Interval）の使用と挿入方式が知られながら多重経路及び遅延拡散に対するシステムの否定的影響がより減少し、また、ハードウェア的な複雑度（Complexity）を解決する高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）と逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）を含む各種デジタル信号処理技術が発展するに伴い、ＯＦＤＭ方式の実際適用の可能性も高くなった。

このようなＯＦＤＭ方式は、デジタルオーディオ放送（Digital Audio Broadcasting：ＤＡＢ）とデジタルテレビ、無線ラン（Wireless Local Area Network：ＷＬＡＮ）及び無線ＡＴＭ（Wireless Asynchronous Transfer Mode）などのデジタル転送技術に広範囲に適用されることができ、周波数使用効率が良く、保護区間を用いてシンボル間干渉（ＩＳＩ：Inter Symbol Interference）影響を減らすことができ、多重経路フェーディング（Multi-path fading）に強い特性から、高速データ転送時に最適の転送効率が得られるという特長がある。

そして、ＯＦＤＭ方式を基盤とする多重接続方式は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式とＦＨ（Frequency Hopping）−ＯＦＤＭとに大別される。ＦＨ−ＯＦＤＭ方式は、ＯＦＤＭ方式に周波数跳躍（Frequency Hopping）を結合したもので、ＯＦＤＭＡ及びＦＨ−ＯＦＤＭ方式の２技術とも、データトーン（Data Tone）を全体帯域に均一に分布させ、周波数ダイバーシティー（Diversity）利得を得ることを目標としている。ＯＦＤＭＡ方式は、データ転送時に、それぞれのＯＦＤＭシンボル（Symbol）を、複数の副搬送波に分けて載せた後、複数の副搬送波を一つの副チャネル（Sub-channel）にまとめて転送する。

そして、ＯＦＤＭＡ方式を広帯域無線通信システムに適用した例が、周知のＩＥＥＥ８０２．１６ａまたは８０２．１６ｅシステムである。このようなＯＦＤＭＡ方式は、例えば、２０４８個のＦＦＴを使用し、１７０２個のトーン（Tone）を１６６個のパイロットトーン（Pilot Tone）と１５３６個のデータトーン（Data Tone）とに分けて使用し、１５３６個のデータトーン（Data Tone）を４８個ずつまとめて３２個の副チャネルに分けて各使用者に割り当てる。すなわち、ＯＦＤＭＡ方式は、周波数領域を、複数の副搬送波からなる副チャネルに区分し、時間領域を複数のタイムスロットに区分した後、使用者別に副チャネルを割り当てる多重接続方式を意味する。

そして、ＯＦＤＭＡ方式を基盤とし、例えば、１０ＭＨｚの広帯域を周波数領域のみで副チャネル単位に分けて使用するＩＥＥＥ８０２．１６ａまたは８０２．１６ｅシステムは、２０４８個のＦＦＴを用いて各ＯＦＤＭシンボル（Symbol）当たり約１６００〜１７００個の副搬送波を割り当てる。したがって、副搬送波の割り当て形態によってセル個数の増大が可能である。しかしながら、多重セル環境でチャネル間衝突特性を考慮し、従来の方式で副搬送波を割り当てて副チャネルを構成する場合、約４０個のセル区分のみが可能である。広帯域無線網設置を容易にするには、セル区分数を１００個程度に増加させる必要があり、よって、従来方式で副チャネル／副搬送波を割り当てるＯＦＤＭＡ方式は、セル個数の増設に限界があった。

本発明の目的は、多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムのセル個数を増大させることができる副搬送波割り当て方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムの副チャネル間の衝突を減らす副搬送波割り当て方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明係る方法は、少なくとも一つの副チャネルを通じて端末と基地局が通信する無線通信システムにおいて複数の副搬送波を副チャネルに割り当てる副搬送波割り当て方法であって、一つのセルの副搬送波を、少なくとも一つの連続した副搬送波を含む複数の副搬送波グループに区分する過程と、セル識別情報、複数のリードソロモン数列、及び前記複数の副搬送波グループと関連した情報を用いて、各副搬送波グループから一つの副搬送波を選択するして前記複数の副搬送波を前記副チャネルに割り当てる過程と、を備えてなることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明係る装置は、少なくとも一つの副チャネルを通じて端末と基地局が通信する無線通信システムにおいて、複数の副搬送波を副チャネルに割り当てる副搬送波割り当て装置であって、一つのセルの副搬送波を、少なくとも一つの連続した副搬送波を含む複数の副搬送波グループに区分する副搬送波グループ生成部と、セル識別情報と複数のリードソロモン数列を用いてセル区分のための数列を生成するセル区分部と、前記セル区分のための数列と前記複数の副搬送波グループと関連した情報を用いて、前記複数の副搬送波を前記副チャネルに割り当てる副搬送波割り当て部と、を備えてなることを特徴とする。

本発明によれば、ＯＦＤＭＡ方式を用いる通信システムにおいて、限定された副搬送波資源をもって、区分可能なセル数を自乗倍に増加させることが可能になる。また、区分可能なセル数を既存の個数に制限する場合、本発明のセル番号指定によれば、構造変更無しで、副チャネル間の衝突数を最大限でも１に抑えることが可能になる。

以下、本発明に係る好ましい実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、下記の説明では、本発明の要旨を不明瞭にする公知技術については適宜説明を省略するものとする。

図１は、本発明が適用されるＯＦＤＭＡ通信システムの送信機構造を示すブロック図である。図１を参照すると、送信機は、転送誤り確認のためのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）ビットを生成するＣＲＣ挿入器１０１、データビットを符号化するエンコーダ（Encoder）１０３、定められた変調方式でシンボル変調を行うシンボルマッピング器（Symbol Mapper）１０５、使用者別に副チャネルを割り当てるものの、後述する本発明のセル区分数列と副チャネル数列を用いて、区分可能なセル個数を最大化する副チャネル割り当て器（Sub-Channel Allocator）１０７と、を備える。

さらに、図１の送信機は、直列変調シンボルを受信して並列信号に変換する直列／並列変換器１０９、パイロット（Pilot）シンボル挿入器１１１、並列に入力される副チャネルの変調信号を逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）変換器１１３と、並列変調信号を直列シンボル列に変換する並列／直列変換器１１５、直列シンボル列に保護区間を挿入する保護区間（Guard Interval）挿入器１１７、Ｄ/Ａ（Digital/Analog）変換器１１９、及びＲＦ（Radio Frequency）処理器（１２１）を備えて構成される。

図１の構成を有する送信機の動作について説明すると、転送する使用者データビット及び制御データビット（以下、“情報データビット”とまとめていう。）が発生すると、ＣＲＣ挿入器１０１は、当該情報データビットにＣＲＣビットを挿入し、エンコーダ１０３は、ＣＲＣ挿入器１０１の出力信号を、あらかじめ設定された符号化方式によって符号化してシンボルマッピング器１０５に出力する。ここで、符号化方式には、所定の符号率（Code Rate）を有するターボ符号化（Turbo Coding）方式及び畳み込み符号化（Convolutional Coding）等がある。

シンボルマッピング器１０５は、エンコーダ３１３から出力された符号化ビットを、あらかじめ設定された変調方式で変調シンボルに変調した後、副チャネル割り当て器１０７に出力する。ここで、変調方式には、周知のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式及び１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式等がある。副チャネル割り当て器１０７は、シンボルマッピング器１０５から出力された変調シンボルに副チャネルを割り当てた後、直列／並列変換器１０９に出力する。

ここで、副チャネル割り当て器１０７の副チャネル割り当て動作は、本発明で提案するセル区分数列と副チャネル数列を用いて行い、本発明の副チャネル割り当て方式についての詳細な説明は後述する。直列／並列変換器１０９は、副チャネル割り当て器１０７から出力された、副チャネル及びバンド（band）が割り当てられた直列変調シンボルを並列信号に変換し、パイロットシンボル挿入器１１１は、直列／並列変換器１０９から受信した並列変調シンボルにパイロットシンボルを挿入する。

続いて、ＩＦＦＴ器１１３は、パイロットシンボル挿入器１１１の出力信号に対してＮ−ポイント（N-point）ＩＦＦＴを行い、並列／直列変換器１１５は、ＩＦＦＴ器１１３の出力信号を直列信号に変換する。保護区間挿入器１１７は、並列／直列変換器１１５の並列信号に、所定の保護区間を挿入する。ここで、保護区間は、ＯＦＤＭＡ通信システムでＯＦＤＭシンボル列を送信する時に、以前ＯＦＤＭシンボル時間に送信された以前ＯＦＤＭシンボルと、現在ＯＦＤＭシンボル時間に送信される現在ＯＦＤＭシンボル間の干渉を除去する役割を担う。

Ｄ／Ａ変換器１１９は、保護区間挿入器１１７の出力信号をアナログ信号に変換し、ＲＦ処理器１２１は、フィルター（filter）と前処理器（front end unit）などを備え、Ｄ／Ａ変換器１１９の出力信号をエアー（air）上で転送可能なようにＲＦ処理した後、送信アンテナ（Tx antenna）から無線網に送出する。

本発明による副チャネル割り当て方法は、図１の各構成要素のうち副チャネル割り当て器１０７の動作と関連するもので、本発明では、副チャネル割り当て器１０７で割り当て可能なセル個数を増大させうる副搬送波割り当て方案を提案する。

まず、本発明による副チャネル割り当て方法を説明するに先立ち、本発明が適用されるＯＦＤＭＡ通信システムのチャネル構造について簡略に説明する。

ＯＦＤＭＡ通信システムは、並列送信データを、相互直交性を有する複数の副搬送波に分けて載せ転送する。この副搬送波は、データを転送するためのデータ副搬送波と、チャネル推定のためのパイロット副搬送波とを含み、複数の副搬送波が集まって１副チャネルを構成する。１副チャネルは、１名の加入者を収容するための基本単位で、１名の加入者は、少なくとも１副チャネルを占有してデータを送受信する。

したがって、１名の加入者が１副チャネルを占有する場合、ＯＦＤＭＡ通信システムは、その副チャネルの個数だけの加入者を収容することができる。各副搬送波には、該当の副搬送波が割り当てられた論理的位置を区別するインデックス（Index）（以下、“副搬送波インデックス”という。）が含まれる。このようなチャネル構造では、各基地局が形成するセル内で、各副チャネルを構成する副搬送波の位置を適切に配置することで基地局セルの個数とセル間の干渉を調節することができる。

本発明において副搬送波インデックスは、誤り訂正符号であるリードソロモンシーケンス（Reed-Solomon Sequence：以下、“ＲＳＳｅｑ”という。）を用いて与え、副チャネル間の衝突を最小化するように副搬送波の論理的位置を割り当てる。‘ＲＳＳｅｑ’は、高速通信の転送情報などにおいて、多重誤り訂正を可能にさせる符号方式の一つで、その基本内容は公知されており、その詳細説明は省略する。

図２は、本発明による多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムの副搬送波割り当て装置の構成を示すブロック図で、副搬送波割り当て装置は、副搬送波グループ生成部１０７ａ、セル区分部１０７ｂ及び副搬送波割り当て部１０７ｃからなる図１の副チャネル割り当て器１０７とすることができる。

図２で、副搬送波グループ生成部１０７ａは、一つのセルの副搬送波を、少なくとも一つの連続した副搬送波を含む複数の副搬送波グループに区分する。副搬送波グループの区分方式は、図３に基づいて後述する。また、セル区分部１０７ｂは、セル識別情報と複数のリードソロモン数列を用いてセル区分のための数列を生成し、副搬送波割り当て部１０７ｃは、セル区分のための数列と複数の副搬送波グループと関連する情報を用いて、複数の副搬送波を副チャネルに割り当てる。

本発明において、セル区分数列は、各副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数がＱ個の場合、Ｑ^２個のセル区分が可能なように構成され、副チャネル数列は、同一セル内で最大Ｑ個の副チャネル割り当てが可能なように構成される。

したがって、上記の構成によれば、セル区分個数と全体セルに割り当て可能な合計副チャネルの個数は、従来に比べて二乗倍で増加できる。

以下、本発明の副搬送波割り当て方法と、本発明で定義されたセル区分数列及び副チャネル数列について詳細に説明する。

図３は、本発明による多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムにおける副搬送波割り当て方法を説明するための図である。

図３において、一つのセルに割り当てられる全体副搬送波２１０は、Ｑ−１個のグループ（すなわち、副搬送波グループ２２０）に分けられ、各副搬送波グループ２２０は、Ｑ個の連続した副搬送波２１０を含む。副搬送波が割り当てられる論理的位置を指示するＲＳＳｅｑは、ガロア域（Galois Field：以下、“ＧＦ（Ｑ）”という。）で定義される。ＧＦ（Ｑ）は、特定演算に対して閉じており（Closed）、Ｑ個の元素｛０，１，２，．．，Ｑ−１｝で構成される。ＧＦ（Ｑ）が特定演算に対して閉じていると、その演算結果は、同一ＧＦ（Ｑ）内に存在する。

Ｑが素数の場合、ＧＦ（Ｑ）での加算と除算は、下記の＜数式１＞及び＜数式２＞によって定義される。

上記式１及び２中、演算子“mod”は、モジュレーション（modulation）を表す。

本実施形態で、ＧＦ（Ｑ）は、前記＜数式１＞及び＜数式２＞で定義される加算及び除算に対して閉じている。また、ＧＦ（Ｑ）で定義される後述するセル区分数列Ｓ_ｍ（ｍ：セル番号）は、各副チャネルを形成する副搬送波２１０の論理的位置を決定するのに使われる特定セル番号によって決定される数列である。また、本実施形態では、セル区分数列と各副チャネルに該当するパラメータβを用いて、各副チャネルの副搬送波の位置を決定する副チャネル数列Ｓ_ｍ,βを生成する。図３で、相異なる副搬送波グループ２２０に分けられて位置するＱ−１個の副搬送波２１０は、基本的に一つの副チャネルを形成する（図３は、Ｑ＝７の例）。ここで、副チャネルを構成する副搬送波２１０の個数は、増減可能である。

本発明において、副搬送波インデックスは、下記＜数式３＞で定められる。

上記＜数式３＞で、Sub_carrier(i)は、副搬送波インデックスを表し、ｉは、副搬送波グループ２２０のインデックス（以下、“グループインデックス”という。）を表し、Ｓ(ｉ)は、副チャネル数列Ｓ_ｍβの（ｉ＋１）番目の元素で、該当の副搬送波グループ２２０の副搬送波２１０を表す。グループインデックスは、ｉ＝０，１，．．．，Ｑ−２の形態に設定される。そして、副チャネル数列Ｓ_ｍ,βが一つ定義されると、これによって該当セルに位置する副チャネルが一つ定義される。

例えば、図３に示すように、＜数式３＞の副搬送波インデックスが｛０，１，２，．．．，４１｝のように設定された全体４２個の副搬送波２１０を、６個の副搬送波グループ２２０にすると、長さ６の副チャネル数列Ｓ_ｍ,βを用いて、副チャネル０〜副チャネル６のうち一つに属する６個の副搬送波２１０を指定できる。すなわち、副チャネル数列Ｓ_ｍ,βが｛３，２，６，４，５，１｝のように与えられと、該当するセルの副チャネルを構成する副搬送波インデックスは０〜５（ｉ＝０〜５）となるので、上記＜数式３＞によって｛７＊０＋３，７＊１+２，．．．，７＊５＋１｝のように演算され、副搬送波のインデックスが｛３，９，２０，２５，３３，３６｝の副チャネルを構成する。

以下、セル区分数列Ｓ_ｍと副チャネル数列Ｓ_ｍ,βについてより詳細に説明する。

本発明でセル区分数列Ｓｍは、セル識別情報と複数の数列によって定義される。セル識別情報としては、例えば、セルＩＤを用い、複数の数列としては、本発明で定義された基本数列Ｓ０及びＳ１を用いる。該基本数列は２以上定義でき、本発明では好適に２つの基本数列を用いた例を説明する。

基本数列Ｓ０及びＳ１は、下記＜数式４＞で定義される。

上記＜数式４＞で、αは、ＧＦ（Ｑ）の元素（Primitive Element）を表す。したがって、Ｑ＝７の場合に、α^６mod７＝１の演算によって、α＝３がＧＦ（Ｑ）の元素となり、
Ｓ０＝｛３，３^２，３^３，３^４，３^５，３^６｝mod７＝｛３，２，６，４，５，１｝、
Ｓ１＝｛３^２，３^４，３^６，３^２，３^４，３^６｝mod７＝｛２，４，１，２，４，１｝となる。

ここで、基本数列Ｓ０及びＳ１の元素は、循環遷移できる。

なお、本発明でｍ番セルに割り当てられるセル区分数列Ｓｍは、下記＜数式５＞で定義される。

上記＜数式５＞で、ｍ＝ｃ_０＋Ｑｃ_１と定義できる。ｍ mod Ｑ演算の商と余りはそれぞれ、ｃ_０、ｃ_１である。ここで、ｍは、セル識別情報、すなわち、セル番号（セルＩＤ）を表す。また、ｃ０、ｃ１は、セルを区分する因子で、互いに置換可能である。

例えば、Ｑ＝７の場合、ｃ_０、ｃ_１はそれぞれ、０〜６の値を有し、前記ｃ_０、ｃ_１の組み合わせ可能な個数は、ｃ_０とｃ_１がそれぞれＱ個なのでＱ^２個であり、その結果、７の二乗である４９個のセル区分が可能である。したがって、上記＜数式５＞によれば、Ｑ^２個のセル区分が可能である。

一方、ｍ番目のセル内の各副チャネルを指定するための副チャネル数列Ｓ_ｍ,βは、下記＜数式６>のように、所定のオフセット値(Offset)βが加算されることによって算出される。

上記＜数式６＞で、βは、例えば、０〜Ｑ−１の値を有するので、＜数式６＞によれば、一つのセル内で最大Ｑ個の副チャネルが割り当てられることができる。

上記の方式によれば、上記＜数式５＞のセル区分数列Ｓｍによって最大Ｑ^２個のセル区分が可能であり、上記＜数式６＞の副チャネル数列Ｓ_ｍβによって、一つのセルで最大Ｑ個の副チャネルが割り当てられることができる。したがって、全体セルに割り当て可能な合計副チャネルの個数は、最大でＱ^３である。

また、上記の過程によって求められるセル区分数列は、隣接するセル間に２個以下の衝突を起こす良好な特性を呈する。もし、上記＜数式５＞で、全てのセルに対してｃ_１＝０とする（セル個数を従来個数に維持する）と、セル区分数列Ｓｍは一般のＲＳＳｅｑとなり、この場合、隣接するセル間に最大でも１つの衝突しか発生しない。

一方、下記＜表１＞は、例えば、一つの基地局セルを形成する、例えば、セル番号ｍ＝１（すなわち、ｃ_０＝１、ｃ_１＝０）を有する基地局の複数の副チャネル数列を示すもので、上記＜数式６＞によって決定される。

また、下記の＜表２＞は、基地局別に複数のセル区分数列を表すもので、例えば、ＧＦ（７）で、α＝３、Ｓ０＝｛３，２，６，４，５，１｝、Ｓ１＝｛２，４，１，２，４，１｝の場合を示している。

上記＜表２＞は、例えば、Ｑ＝７の場合で、最大でＱ^２＝４９個、すなわち、Ｓ_０からＳ_４８まで合計４９個のセル区分が可能であるが、説明の便宜上、一部のみを表示した。

上記＜表１＞は、１番基地局（すなわち、ｍ＝１）に対する副チャネル数列で、これを、＜表２＞の他のセルの副チャネル０番数列と比較すると、両セルとも、ｃ_１＝０の場合（例えば、＜表２＞のＳ_０からＳ_６まで、及び＜表１＞の各副チャネル数列）には、最大限でも１ヶ所でしか衝突が発生しなく、そうでない場合（例えば、＜表２＞のＳ_７からＳ_１３まで、及び＜表１＞の各副チャネル数列）は、最大で２ヶ所で衝突が発生することが分かる。

一方、本実施形態では、基本的に、＜数式５＞をセル区分数列とし、＜数式６＞を副チャネル数列としたが、これらを変形しセル区分数列と副チャネル数列を他の方式で得ることも可能である。例えば、セル区分数列と副チャネル数列は、下記＜数式７＞のようにしても良い。

下記の＜数式７＞で、Ｓ’は、セル区分数列の役割を担い、Ｓ”は、副チャネル数列の役割を担う。この場合、副チャネル間の衝突数においては、上記の基本的な方法による場合と違いがない。これら方法の他にも様々な方法が可能である。上記＜数式７＞で定義される本発明の実施形態において、副搬送波インデックスは、＜数式３＞または下記の＜数式９＞によって定められても良い。

また、上記実施形態では、一つの副チャネル当たり副搬送波の個数を（Ｑ−１）と設定したが、これに限定されるものではない。したがって、副搬送波個数が（Ｑ−１）よりも少ないと、数列を、必要な副搬送波個数だけ切り取って使用する。例えば、副搬送波個数が（Ｑ−Ｍ）個に設定されると、基本数列Ｓ０、Ｓ１は、下記＜数式８＞のように変形される。

すなわち、本来の数列において前の（Ｑ−Ｍ）個に該当する副搬送波を使用する。同様な方法で、副チャネル当りの副搬送波個数が（Ｑ−１）よりも大きく設定され場合は、基本数列を繰り返し使用して所望の副搬送波個数を得る。例えば、各副チャネルが、副搬送波個数を２＊（Ｑ−１）個含むと、基本数列Ｓ０、Ｓ１を２回繰り返して使用する。

図３は、ＧＦ（７）での設計によって、４２個の副搬送波を７個の副チャネルに割り当てる方法を概略的に示す図である。図３を参照すると、セル２とセル３との間では、副チャネル間の衝突（点線四角の部分）が２回発生する。しかしながら、セル１とセル２間では、副チャネル間の衝突が最大限でも１回しか発生しないことが確認できる。

一方、周波数再使用率が１の無線通信システムでは、基地局設置を容易にするには区分可能なセル数を増やさなければならない。このため、副搬送波割り当てを一つのＯＦＤＭシンボルで行わず、複数のシンボルをまとめて副搬送波を割り当てる。しかしながら、この場合、フレーム構造が、副搬送波割り当てに使われるＯＦＤＭシンボル数によって制約を受けるという不具合がある。

本発明によれば、副搬送波割り当て時に、基本割り当て単位のシンボル数を、必要な場合、従来に比べて自乗倍に拡張可能である。

一方、Ｑ（Ｑ−１）個の副搬送波を使用する場合、各ＯＦＤＭシンボルでＱ＊Ｎ個の副搬送波を用いてＮ個の副搬送波グループを定義し、（Ｑ−１）／Ｎ個のＯＦＤＭシンボルを使用すると、副搬送波のインデックスは、下記＜数式９＞によって算出される。

上記＜数式９＞で、例えば、Ｑ＝７、Ｎ＝２の場合、副搬送波グループ２２０のグループインデックス（Group Index）ｉは、０から５（すなわち、０からＱ−２）までの値を有し、シンボルインデックスｎは、０または１の値を有する。上記＜数式９＞で、

は、ｉ／Ｎより小さい、または、同じ最大整数を表す。そして、１番基地局の０番副チャネルの副搬送波インデックスは、シンボルインデックスｎ＝０、ｉ＝３なら１１、ｎ＝１、ｉ＝１なら１３、ｎ＝２、ｉ＝０なら１０である。

図４Ａ及び図４Ｂは、Ｑは７、Ｎはそれぞれ２及び３のときに、上記＜数式９＞によって副搬送波を副チャネルに割り当てる方法を示す図である。

すなわち、図４Ａは、２シンボルを使用する場合、図４Ｂは、３シンボルを使用する場合における本発明による副搬送波割り当てをそれぞれ示している。図３に示す副搬送波割り当てによれば、異なるセルに属する異なる副チャネル間で最大で２個の副搬送波衝突が起こる。これに対し、上記＜数学式９＞を用いて各副チャネルインデックスを計算すると、ＧＦ（Ｑ）で定義された数列を使用した場合、０〜（Ｑ−１）番セルに属する副チャネル間では、最大でも１個しか副搬送波衝突が起きず、同様に、Ｑ〜（２Ｑ−１）番、２Ｑ〜（３Ｑ−１）番等、各Ｑ個のセルに属する副チャネル間では、最大でも１個の副搬送波衝突しか起こらないということが分かる。

本発明が適用されるＯＦＤＭＡ通信システムの送信機構造を示すブロック図である。本発明による多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムの副搬送波割り当て装置の構成を示すブロック図である。本発明による多重搬送波を用いる広帯域無線通信システムの副搬送波割り当て方法を説明するための図である。本発明による副搬送波インデクシングに基づいて副搬送波を割り当て、複数のシンボルを用いて構成した副チャネルを示す図である。本発明による副搬送波インデクシングに基づいて副搬送波を割り当て、複数のシンボルを用いて構成した副チャネルを示す図である。

符号の説明

１０１ＣＲＣ挿入器
１０３エンコーダ（Encoder）
１０５シンボルマッピング器（Symbol Mapper）
１０７副チャネル割り当て器（Sub-Channel Allocator）
１０９直列／並列変換器
１１１パイロット（Pilot）シンボル挿入器
１１３ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）変換器
１１５並列／直列変換器
１１７保護区間（Guard Interval）挿入器
１１９Ｄ/Ａ（Digital/Analog）変換器
１２１ＲＦ（Radio Frequency）処理器

Claims

少なくとも一つの副チャネルを通じて端末と基地局が通信する無線通信システムにおいて複数の副搬送波を副チャネルに割り当てる副搬送波割り当て方法であって、
一つのセルの副搬送波を、少なくとも一つの連続した副搬送波を含む複数の副搬送波グループに区分する過程と、
セル識別情報、複数のリードソロモン数列、及び前記複数の副搬送波グループと関連した情報を用いて、各副搬送波グループから一つの副搬送波を選択し、前記複数の副搬送波を前記副チャネルに割り当てる過程と、
を備えてなることを特徴とする方法。
前記副搬送波グループ当たり連続した副搬送波の個数は、前記副チャネルの個数と同一であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記セル識別情報は、セルＩＤ番号（ｍ）を、前記副搬送波グループに含まれる連続した副搬送波の個数（Ｑ）で除算した商と余りであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
前記割り当てる過程は、前記副チャネルに含まれる前記副搬送波のインデックスを、下記の式［数１］を用いて計算する過程を備えることを特徴とする、請求項３に記載の方法：

ここで、Sub_carrier(i)は、前記副搬送波のインデックスを表し、ｉは、前記副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数−１までの変数であり、Ｓ(ｉ)は、下記の式［数２］で決定される数列Ｓ_ｍ,βの（ｉ＋１）番目の元素を表し、

ここで、βは、前記副チャネルのインデックスで、０から副チャネルの総個数−１間の値を表し、Ｑは、前記副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数を表し、Ｓ_ｍは、下記の式［数３］で決定されるセル区分数列を表し、

ここで、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、Ｓ０、Ｓ１は、前記複数のリードソロモン数列である。
前記複数の数列Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数４］で決定されることを特徴とする、請求項４に記載の方法：

ここで、ａは、ＧＦ（Ｑ）の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記副搬送波の全体個数がＱ（Ｑ−１）で、各シンボルでＱ＊Ｎ個の副搬送波を使用して前記副搬送波グループをＮ個に定義し、（Ｑ−１）／Ｎ個のシンボルを使用する場合、前記割り当てる過程で、前記副チャネルに含まれる前記副搬送波のインデックスを、下記の式［数５］を用いて計算する過程を備えることを特徴とする、請求項３に記載の方法。

ここで、

は、ｉ／Ｎより小さい、または同じ最大整数を表し、Sub_carrier index(n;i)は、前記各副搬送波のインデックスを表し、ｎは、シンボルインデックスを表し、ｉは、前記各副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数−１までの変数であり、前記数列Ｓ_ｍ,βは、下記の式［数７］で決定され、

ここで、βは、前記副チャネルのインデックスを表すもので、０から副チャネルの総個数−１間の値であり、Ｑは、前記副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数を表し、Ｓ_ｍは、下記の式［数８］で決定されるセル区分数列を表し、

ここで、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、前記Ｓ０、Ｓ１は、前記複数のリードソロモン数列である。
前記複数の数列Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数９］で決定されることを特徴とする、請求項８に記載の方法：

ここで、ａは、ＧＦ（Ｑ）の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
前記割り当てる過程で、前記副チャネルに含まれる前記副搬送波等のインデックスを下記の式［数１０］を用いて計算する過程を備えることを特徴とする、請求項３に記載の方法：

ここで、Sub_carrier(i)は、前記副搬送波のインデックスを表し、ｉは、前記副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数−１までの変数であり、Ｓ"(ｉ)は、下記の式［数１１］で決定される数列Ｓ"の（ｉ＋１）番目の元素を表し、

ここで、Ｓ’は、前記セル区分のための数列を表し、Ｓ”は、前記セルＩＤ番号（ｍ）を有するセルの前記副チャネルを表す数列であり、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数１２］で決定される複数のリードソロモン数列を表し、

ここで、ａは、ガロア域上の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
各副チャネル当り搬送波個数を（Ｑ−Ｍ）個に設定する場合、前記割り当てる過程で、前記副チャネルに含まれる前記副搬送波のインデックスを、下記の式［数１３］を用いて計算する過程を備えることを特徴とする、請求項３に記載の方法。

ここで、Sub_carrier(i)は、前記副搬送波のインデックスを表し、ｉは、前記副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数（Ｑ−Ｍ）−１までの変数であり、Ｓ(ｉ)は、下記の式［数１４］で決定される数列Ｓ_ｍ,βの（ｉ＋１）番目の元素を表し、

ここで、βは、前記副チャネルのインデックスを表すもので、０から副チャネルの総個数−１間の値であり、Ｑは、前記副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数を表し、Ｓ_ｍは、下記の式［数１５］で決定されるセル区分数列を表し、

ここで、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、前記Ｓ０、Ｓ１は、前記複数のリードソロモン数列である。
前記複数の数列Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数１６］で決定されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法：

ここで、ａは、ＧＦ（Ｑ）の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
少なくとも一つの副チャネルを通じて端末と基地局が通信する無線通信システムにおいて、複数の副搬送波を副チャネルに割り当てる副搬送波割り当て装置であって、
一つのセルの副搬送波を、少なくとも一つの連続した副搬送波を含む複数の副搬送波グループに区分する副搬送波グループ生成部と、
セル識別情報と複数のリードソロモン数列を用いてセル区分のための数列を生成するセル区分部と、
前記セル区分のための数列と前記複数の副搬送波グループと関連した情報を用いて、前記複数の副搬送波を前記副チャネルに割り当てる副搬送波割り当て部と、
を備えてなることを特徴とする、装置。
前記副搬送波グループ当たり連続した副搬送波の個数は、前記副チャネルの個数と同一であることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
前記セル識別情報は、セルＩＤ番号（ｍ）を、前記副搬送波グループに含まれる連続した副搬送波の個数（Ｑ）で除算した商と余りであることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
前記副搬送波割り当て部は、下記の式［数１７］を用いて前記副搬送波のインデックスを計算し、該インデックスを有する副搬送波を前記副チャネルに割り当てることを特徴とする、請求項２１に記載の装置：

ここで、Sub_carrier(i)は、前記副搬送波のインデックスを表し、ｉは、前記副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数−１までの変数であり、Ｓ(ｉ)は、下記の式［数１８］で決定される数列Ｓ_ｍ,βの（ｉ＋１）番目の元素を表し、

ここで、βは、前記副チャネルのインデックスで、０から副チャネルの総個数−１間の値を表し、Ｑは、前記副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数を表し、Ｓ_ｍは、下記の式［数１９］で決定されるセル区分数列を表し、

ここで、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、Ｓ０、Ｓ１は、前記複数のリードソロモン数列である。
前記複数の数列Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数２０］で決定されることを特徴とする、請求項２２に記載の装置：

ここで、ａは、ＧＦ（Ｑ）の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
前記副搬送波の全体個数がＱ（Ｑ−１）で、各シンボルでＱ＊Ｎ個の副搬送波を使用して前記副搬送波グループをＮ個に定義し、（Ｑ−１）／Ｎ個のシンボルを使用する場合、前記副搬送波割り当て部は、下記の式［数２１］を用いて前記副搬送波のインデックスを計算し、該インデックスを有する副搬送波を前記副チャネルに割り当てることを特徴とする、請求項２１に記載の装置：

ここで、

は、ｉ／Ｎより小さい、または同じ最大整数を表し、Sub_carrier index(n;i)は、前記各副搬送波のインデックスを表し、ｎはシンボルインデックスを表し、ｉは、前記各副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数−１までの変数であり、前記数列Ｓ_ｍ,βは、下記の式［数２３］で決定され、

ここで、βは、前記副チャネルのインデックスを表すもので、０から副チャネルの総個数−１間の値であり、Ｑは、前記副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数を表し、Ｓ_ｍは、下記の式［数２４］で決定されるセル区分数列を表し、

ここで、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、前記Ｓ０、Ｓ１は、前記複数のリードソロモン数列である。
前記複数の数列Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数２５］で決定されることを特徴とする、請求項２６に記載の装置：

ここで、ａは、ＧＦ（Ｑ）の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
前記副搬送波割り当て部は、下記の式［数２６］を用いて前記副搬送波のインデックスを計算し、該インデックスを有する副搬送波を前記副チャネルに割り当てることを特徴とする、請求項２１に記載の装置：

ここで、Sub_carrier(i)は、前記副搬送波のインデックスを表し、ｉは、前記副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数−１までの値を有する変数であり、Ｓ"(ｉ)は、下記の式［数２７］で決定される数列Ｓ"の（ｉ＋１）番目の元素を表し、

ここで、Ｓ’は、前記セル区分のための数列を表し、Ｓ”は、前記セルＩＤ番号（ｍ）を有するセルの前記副チャネルを表す数列であり、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数２８］で決定される複数のリードソロモン数列を表し、

ここで、ａは、ガロア域上の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
各副チャネル当り搬送波個数を（Ｑ−Ｍ）個に設定する場合、前記副搬送波割り当て部は、下記の式［数２９］を用いて前記副搬送波のインデックスを計算し、該インデックスを有する副搬送波を前記副チャネルに割り当てることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。

ここで、Sub_carrier(i)は、前記副搬送波のインデックスを表し、ｉは、前記副搬送波グループのインデックスを表すもので、０から副搬送波グループの個数（Ｑ−Ｍ）−１までの変数であり、Ｓ(ｉ)は、下記の式［数３０］で決定される数列Ｓ_ｍ,βの（ｉ＋１）番目の元素を表し、

ここで、βは、前記副チャネルのインデックスを表すもので、０から副チャネルの総個数−１間の値であり、Ｑは、前記副搬送波グループに属する連続した副搬送波の個数を表し、Ｓ_ｍは、下記の式［数３１］で決定されるセル区分数列を表し、

ここで、ｃ_０、ｃ_１は、前記商と余りの値から選択され、前記Ｓ０、Ｓ１は、下記の式［数３２］で決定され、

ここで、ａは、ＧＦ（Ｑ）の元素である。
前記Ｓ０、Ｓ１の等価数列は、前記複数の数列を循環遷移させて生成されることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
前記副チャネル当たり副搬送波の個数（Ｑ−１）は、増減可能であることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。