JP4425880B2 - 通信装置、移動局及び方法 - Google Patents

Description

本発明は無線通信の技術分野に関し、特に周波数スケジューリング及び遅延ダイバーシチが行われるシステムで使用される通信装置、移動局及び方法に関する。

この種の技術分野では高速大容量の通信を効率的に行う広帯域の無線アクセスを実現することが益々重要になっている。そして、周波数利用効率を高めてスループットを向上させる等の観点から次世代のシステムでは周波数スケジューリングを行うことが提案されている。システムで使用可能な広帯域の周波数帯域は、複数の周波数リソースブロックに分割され、周波数リソースブロックの各々は１以上のサブキャリアを含む。周波数リソースブロックは周波数チャンク(chunk)とも呼ばれる。移動局には１以上の周波数リソースブロックが割り当てられる。周波数スケジューリングは、移動局から報告される下りパイロットチャネルの周波数リソースブロック毎の受信信号品質（ＣＱＩ）に応じて、基地局はチャネル状態の良好な移動局に優先的に周波数リソースブロックを割り当てることで、システム全体の伝送効率又はスループットを向上させようとする。

図１は移動局Ａ，Ｂの受信信号品質を周波数軸上で眺めた様子を示す。２つの周波数リソースブロック１，２も示されている。この場合、周波数リソースブロック１については移動局Ｂよりも移動局Ａの方が良好なチャネル状態にあり、周波数リソースブロック２については移動局Ａよりも移動局Ｂの方が良好なチャネル状態にある。従って周波数リソース１を移動局Ａに割り当て、周波数リソース２を移動局Ｂに割り当てることで、システム全体として高いスループットが達成可能である。

一方、図２に示されるように、送信側から受信側への到来波数を意図的に増やし、複数のパスによるパスダイバーシチを行うことで受信信号品質を向上させる試みもなされている。そのような技術は遅延ダイバーシチ又はサイクリック遅延ダイバーシチ(CDD: Cyclic Delay Diversity)と呼ばれる。図示されるように遅延ダイバーシチでは複数の送信アンテナが用意され、各送信アンテナから同一内容の信号が送信されるが、各送信アンテナからは異なるタイミングで送信されるように、信号経路に遅延素子が設けられている。

更に、周波数スケジューリングと遅延ダイバーシチを組み合わせることも検討されている。そのような技術は例えば非特許文献１，２に記載されている。
Samsung,R1-051046,"further details on adaptive cyclic delay diversity scheme,"3GPP TSG RAN WG1 meeting 42bis, San Diego, USA,10-14October,2005 Samsung,R1-051047,"System performance of adaptive cyclic delay diversity scheme,"3GPP TSG RAN WG1 meeting 42bis, San Diego,USA,10-14October,2005

ところで、同一の信号内容を表す複数の到来波（パス）が受信機で受信される場合に、パス間隔（遅延量）と周波数軸上での受信電力レベル（ＣＱＩ）の変動量（フェージングのピッチ）とは無関係ではない。例えば図２に示されるように２つの送信アンテナから信号が送信され、送信アンテナ＃２は送信アンテナ＃１より時間的にτだけ遅れて信号を送信するものとする。説明の簡明化のため、１つの送信アンテナから送信された信号は１つの伝搬路を経て受信側に到達することが仮定される。図３Ａに示されるように、遅延時間τが小さな値であったとすると、受信側では２つのパスが接近して受信される。この場合、周波数軸上でのＣＱＩは比較的緩やかにしか変化しない。これに対して、図３Ｂに示されるように、遅延時間τが大きな値であったとすると、受信側では２つのパスが時間的に離れて受信される。この場合、周波数軸上でのＣＱＩは比較的激しく変化する。図１に示されるように、１つの周波数リソースブロック内でのＣＱＩは比較的一定であるが、異なる周波数リソースブロック同士の間でＣＱＩが異なっていたならば、上記のようにリソースを割り当てることでシステム全体のスループットを向上させることができる。しかしながら、図４に示されるように、周波数リソースブロック内でのＣＱＩが頻繁に変動しているような場合には（周波数リソースブロックの幅とフェージングピッチが同程度でない場合には）、周波数リソースブロック間で移動局の優劣はさほど現れず、よりチャネル状態の良好な移動局に優先的にリソースを割り当てることが充分にはなされない。その結果、周波数スケジューリングを行うことでシステム全体のスループットを向上させる効果をそれほど期待できなくなってしまう。

非特許文献１，２では送信アンテナに設定する遅延量として大小２種類が用意され、周波数スケジューリングを行うか否かによって、それらが使い分けられる。周波数スケジューリングが行われる場合には小さな遅延量が固定的に使用されるので、通信状況によっては周波数スケジューリングによる伝送効率の向上を充分に図ることができない。

本発明は、上記問題点の少なくとも１つに対処するためになされたものであり、その課題は、周波数スケジューリング及び遅延ダイバーシチが行われる通信システムにおいて、１以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量の適正化を図る通信装置及び方法を提供することである。

本発明では、１以上の移動局宛の送信信号を複数の送信アンテナから送信する通信装置が使用される。通信装置は１以上のサブキャリアを含む所定の帯域幅の周波数リソースブロックの１以上を割り当てる移動局を選択するスケジューリング手段と、前記複数の送信アンテナ及び前記スケジューリング手段との間に用意され、１以上の送信アンテナに至る信号経路に遅延を設定する遅延手段と、前記遅延手段に設定される遅延量の値を次々に更新する更新手段とを有し、前記更新手段は、ランダムに遅延量の値を変化させる通信装置である。

本発明によれば、周波数スケジューリング及び遅延ダイバーシチが行われる通信システムにおいて、１以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量の適正化を図ることができる。

本発明の一形態では、周波数スケジューリング及び複数の送信アンテナによる遅延ダイバーシチが行われ、１以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量の値が次々に更新される。基地局の送信アンテナに設定される遅延量が変わると各移動局で観測されるフェージングピッチも変わり、周波数リソースブロック内での受信信号品質も変わる。遅延量が様々に変化することで、各移動局のチャネル状態に優劣が生じ、周波数ダイバーシチによるスループットの向上効果を期待することができる。

前記遅延量は乱数から導出されてもよい。これにより遅延量を簡易に様々に変化させることができる。遅延量をランダムに様々に変化させることは、移動局数が多い場合には、移動局間の公平性を図る観点からも好ましい。

送信信号のスループット値が基地局で監視され、前記スループット値が所定値より良好になる遅延量の範囲が導出されてもよい。導出された範囲の中で次回の遅延量が乱数から導出されることで、全くランダムに遅延量が設定される場合に比べてスループット値が向上しやすくなる。

本発明の一形態では、基地局の１以上の送信アンテナに設定される遅延量が、移動局からのフィードバック情報に基づいて決定される。この場合に、基地局は、個々の移動局から遅延プロファイルを表す情報を受信してもよい。各移動局から受信した遅延プロファイルを表す情報から周波数リソースブロック毎の受信信号品質が導出され、チャネル状態の良い移動局に１以上の周波数リソースブロックが優先的に割り当てられてもよい。移動局からのフィードバック情報を利用することで、遅延量を通信状況に合わせて適応的に設定することができる。しかも、移動局数が多くても少なくても遅延量を通信状況に合わせて適応的に設定することができる。

或いは、１以上の送信アンテナのための遅延量と、該遅延量から予想される周波数リソースブロック毎の受信信号品質を表す情報が各移動局から基地局に報告されてもよい。これにより基地局の演算負担を軽減しつつ適切な遅延量を設定することができる。

図５は本発明の一実施例による基地局の部分ブロック図を示す。図５には並直列変換部（Ｓ／Ｐ）５１−１〜Ｍ、シンボルマッピング部５２−１〜Ｍ、スケジューラ５３、高速逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）５４−１〜Ｍ、遅延生成部５５、遅延設定部１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎ、多重部５６−１〜Ｎ及びサイクリックプレフィックス付加部（ＣＰ）５７−１〜Ｎが描かれている。

並直列変換部（Ｓ／Ｐ）５１−１〜Ｍの各々は、各通信端末（ユーザ）宛てのシンボル系列を並列的なシンボル系列に変換する。通信端末は典型的には移動局であるが固定局でもよい。シンボル系列は誤り訂正符号化及び何らかの多値変調が施されたデータシンボル系列である。図示の例ではＭ個の移動局宛のデータシンボルがそれぞれ別々に処理されている。

シンボルマッピング部５２−１〜Ｍは、スケジューラ５３からのスケジューリング情報に従って各移動局宛のデータシンボルと、周波数リソースブロックとを対応付ける。システムで使用可能な全周波数帯域は、複数の周波数リソースブロックに分割され、周波数リソースブロックの各々は１以上のサブキャリアを含む。周波数リソースブロックは周波数チャンク(chunk)とも呼ばれる。１つの移動局に１より多くの周波数リソースブロックが割り当てられてもよい。

スケジューラ５３は、個々の移動局から報告された周波数リソースブロック毎のＣＱＩ情報に基づいて、周波数スケジューリングを行う。このＣＱＩ情報は、下りパイロットチャネルの受信信号品質を意味し、ＳＩＲ、ＳＩＮＲ等の量で表現されてもよい。スケジューラ５３は、周波数リソースブロック毎に、チャネル状態の良い移動局がどれであるかを判別し、見出された移動局にその周波数リソースブロックを優先的に割り当てる。スケジューラ５３はスケジューリング情報をシンボルマッピング部５２−１〜Ｍに通知する。

高速逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）５４−１〜Ｍは、各移動局宛のマッピング後のデータシンボルをそれぞれ高速逆フーリエ変換し、直交周波数分割多重化(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式の変調を行う。変調後の信号は送信アンテナ数Ｎに合わせて複製される。図中、０が入力されているサブキャリアはその移動局に割り当てられなかった周波数リソースブロックのサブキャリアに対応する。

遅延生成部５５は１以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量を決定する。遅延量をどのようにして決定するかについては後述される。

遅延設定部１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎは、遅延生成部５５からの指示に従って、１以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量を設定する。この場合において、遅延は、Ｎ個の送信アンテナ間で相対的に設定されればよいので、第１の送信アンテナ以外のＮ−１個の送信アンテナに至る信号経路に遅延が設定される。しかしながらより一般的には第１の送信アンテナも含めてＮ個全ての送信アンテナに関して遅延が設定されてもよい。なお、図示の例では周波数リソースブロック毎に、移動局毎に又はユーザ毎に遅延が別々に設定されているが、図６に示されるように全ての周波数リソースブロックに遅延が共通に設定されてもよい。或いは複数の周波数リソースブロックに遅延が共通に設定されてもよい。

図５の多重部５６−１〜Ｎは送信アンテナ毎に用意され、各移動局宛の送信信号を送信アンテナ毎に多重する。多重数は同時に伝送するユーザ数に相当する。

サイクリックプレフィックス付加部（ＣＰ）５７−１〜Ｎは、多重部で多重化された信号にサイクリックプレフィックス（ガードインターバル）を付加することで送信シンボルを生成し、それが各送信アンテナから送信されるように後段の処理部に出力する。

図７は本発明の一実施例による通信システムでの動作例を示すフローチャートを示す。ステップＳ１では基地局が各送信アンテナに与える遅延量を決定する。本実施例では、図５の遅延生成部５５が乱数を発生し、その乱数の表す量が遅延量として決定される。決定された遅延量は図５の遅延設定部１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎにより各信号経路に設定される。

図７のステップＳ２では、パイロットシンボル（パイロットチャネル）がＮ本の送信アンテナから設定内容に従って様々に遅延させられながら送信される。

ステップＳ３では移動局がパイロットシンボルを受信し、受信信号品質（ＣＱＩ）を測定する。測定されたＣＱＩ情報は基地局にフィードバック（報告）される。ＣＱＩ情報は周波数リソースブロック毎に測定され、全て基地局に報告される。

ステップＳ４では基地局がＣＱＩ情報を各移動局から受信する。基地局は、図５のスケジューラ５３にて、ＣＱＩ情報に基づいて下りリンクチャネルの周波数スケジューリングを行う。これにより個々の周波数リソースブロックを割り当てる移動局が具体的に決定される。上述したように各周波数リソースブロックで良好なＣＱＩを報告した移動局に優先的に周波数リソースブロックが割り当てられる。

ステップＳ５ではスケジューリングされた内容に従ってデータチャネルが移動局に送信される。スケジューリングの内容は例えば共有データチャネルに付随する付随共通制御チャネルで移動局に通知されてもよい。

以後フローはステップＳ１に戻り、遅延量が再びランダムに更新され、説明済みの手順が反復される。本実施例では各送信アンテナに設定される遅延量はランダムに決定され、例えば１０ｍｓのような無線フレーム毎に遅延量が更新される。上述されたように、送信アンテナに設定される遅延量の大小に応じて、移動局でのＣＱＩの周波数軸上での変動の度合も異なる。従って、ある時点のあるユーザにとっては図１に示されるように周波数リソースブロック帯域幅がＣＱＩ変動幅（フェージングピッチ）と同程度に揃っているかもしれないが、その時点の別のユーザにとってはそれらが図４に示されるように整合していないかもしれない。しかしながら遅延量はランダムに変化するので別の時点では別の状況になっているかもしれない。移動局（ユーザ）間で何らかの優劣が生じれば、チャネル状態の良い移動局に優先的にリソースを割り当てることでシステム全体のスループットを向上させることができる。また、遅延量がランダムに頻繁に変わることは、移動局間の公平性を確保する観点からも好ましい。図７の例ではデータチャネルを送信する毎に無線フレーム毎に遅延量が更新されていたが、更新頻度はそれより多くてもよいし、少なくてもよい。

図８は図５の遅延生成部５５の詳細なブロック図を示す。本発明の第２実施例で使用される遅延生成部５５は、乱数生成部８１、ランダムな遅延算出部８２、スループット平均部８３、レンジ算出部８４及び更新部８５を有する。

乱数生成部８１は乱数を生成し、出力する。

ランダムな遅延算出部８２は生成された乱数から、各アンテナ素子に与える遅延量を導出し、遅延設定部の各々にそれを与える。１つの乱数が１つの遅延量にそのまま使用されてもよいし、複数の遅延量に共通に使用されてもよい。乱数生成部８１及びランダムな遅延算出部８２は第１実施例の遅延生成部にも備わっている機能要素である。

スループット平均部８３は、基地局の送信バッファ（図示せず）のデータ蓄積量から導出される送信スループット値を受信し、それを平均化し、設定済みの遅延量とを関連付ける。言い換えれば、設定された遅延量について、平均スループット値を算出し、出力する。

レンジ算出部８４は平均スループット値が所定の閾値以上となる遅延量の範囲を求め、それを出力する。言い換えれば、レンジ算出部８４は平均スループット値が、ある値より良好になる遅延量の数値範囲を導出する。

更新部８５はレンジ算出部８４で導出された数値範囲を、次回生成される遅延量の範囲として決定又は更新し、それをランダムな遅延算出部８２に与える。

本実施例では、ランダムな遅延算出部８２で乱数から遅延量が導出される際に、平均的な送信スループット値が向上するような数値範囲内の遅延量が導出される。言い換えれば平均的な送信スループット値が向上するように遅延量を生成するための数値範囲が学習されながら更新される。これにより、実施例１の場合よりも平均スループット値が向上しやすくなる。図示の例では平均スループット値が監視され、それが向上するように遅延量の生成範囲が更新されたが、平均スループット値以外の量（例えば、ＢＥＲ特性等）が向上するように生成範囲が更新されてもよい。

或いは、毎回乱数を発生させて遅延量を決定するのではなく、何らかの数値範囲内の値が遅延量として次々に採用されてもよい。数値範囲は、例えば上記のようにして導出されたスループット値を向上させる数値範囲でもよいし、別の観点から決定されてもよい。

第１及び第２実施例では、送信アンテナに与えられる遅延量は基地局で独自に決定されていた。本発明の第３実施例では、遅延量が移動局からのフィードバック情報に基づいて決定される。

図９は本実施例で使用される移動局の概略ブロック図を示す。本実施例では移動局はＯＦＤＭ方式の受信機９１と、相関検出部９２とを有する。ＯＦＤＭ方式の受信機は、受信信号をＯＦＤＭ方式で復調し（フーリエ変換し）、更に受信信号に含まれるデータを復元する。相関検出部９２は受信信号（パイロットチャネル）とパイロットチャネルのレプリカとの相関計算結果を出力する。相関検出部９２では、基地局の１つの送信アンテナから送信され移動局で受信されたパイロットチャネルとパイロットチャネルレプリカとの相関が計算される。例えば通信開始前に基地局がＮ本の内の１本の送信アンテナのみからパイロットチャネルを送信することで、そのような信号が移動局で受信される。無線伝搬路は一般的にはマルチパス伝搬環境下にあるので、受信信号はある時間範囲にわたる複数の到来波（一群のパス）を含む。相関計算結果はそのような複数のパスを含む遅延プロファイルを示す。本実施例では、その遅延プロファイルを表す情報（例えば、パスの電力及びタイミング）が基地局にフィードバックされる。

図１０は本実施例で使用される基地局のスケジューラの詳細ブロック図を示す。このスケジューラ１００は図５のスケジューラ５３の代わりに使用可能である。スケジューラ１００は、ユーザ１用のＣＱＩ推定部１０−１，．．．，ユーザＭ用のＣＱＩ推定部１０−Ｍ及びユーザ選択部１０２を有する。ユーザ毎のＣＱＩ推定部１０−１〜Ｍはそれぞれ同様の構成及び機能を有するので、ユーザ１用のＣＱＩ推定部１０−１がそれらを代表して説明される。ユーザ１用のＣＱＩ推定部１０−１は、遅延生成部１０４、合成遅延プロファイル生成部１０５、周波数チャネル応答計算部１０６、ＣＱＩ測定部１０７及びメモリ１０８を有する。

ＣＱＩ推定部１０−１〜Ｍはユーザ毎に予想されるＣＱＩの値及びその値を導出する遅延量を、周波数リソースブロック毎に出力する。

ユーザ選択部１０２は周波数リソースブロックを割り当てるのに相応しいユーザ（移動局）をＣＱＩの優劣に基づいて決定し、スケジューリング情報として出力する。

ユーザ１用のＣＱＩ推定部１０−１に含まれる遅延生成部１０４は、１以上の送信アンテナに関する遅延量の値を出力する。この遅延量の値はこの時点では各送信アンテナに実際には設定されず、ＣＱＩ推定部１０−１内での計算に使用される。

合成遅延プロファイル生成部１０５は、移動局から報告された１つの送信アンテナに関する遅延プロファイルと、遅延生成部１０４により仮に用意された遅延量とを受信し、その遅延量を使用してＮ個の送信アンテナからパイロットチャネルが仮に送信された場合に移動局で観測されるかもしれない合成遅延プロファイルを導出する。

周波数チャネル応答計算部１０６は合成遅延プロファイルを周波数領域の応答特性に変換する。

ＣＱＩ測定部１０７は、周波数領域の応答特性から周波数リソースブロック毎のＣＱＩ値を測定する。

遅延量の設定、合成遅延プロファイルの導出、周波数領域の応答特性の導出そしてＣＱＩ値の測定は、様々な遅延量について行われる。

メモリ１０８は、導出されたＣＱＩ値及び遅延量の全部又は一部を記憶する。メモリ１０８は少なくとも周波数リソースブロック毎の最大のＣＱＩ値及びそれに関連する遅延量を記憶し、出力する。

図１１を参照しながら動作が説明される。例えば、２つの送信アンテナが使用され、一方の送信アンテナに設定される遅延量τが、遅延生成部１０４により０．１μｓに設定されたとする。図１１（１）に示されるように、基地局（スケジューラ）は、移動局から１つの送信アンテナに関する遅延プロファイルを示す情報を受信済みである。図示の例では１つの送信アンテナからパイロットチャネルを送信すると、受信側で２つのパスが観測される。遅延量τが０．１μｓであったとすると、２つの送信アンテナでパイロットチャネルが送信されると、図１１（２）の合成遅延プロファイルに示されるように、移動局では各パスに０．１μｓ遅れて到来するパスが付随して観測されるはずである。合成遅延プロファイルは、図１１（３）に示されるように、周波数軸上での応答特性に変換される。図示の例では３つの周波数リソースブロック１，２，３が想定されている。ＣＱＩ測定部１０７は周波数リソースブロック１，２，３についてそれぞれ１０ｄＢ、５ｄＢ及び４ｄＢのように平均的なＣＱＩ値を導出する。

同様に遅延量が別の値の場合についてもＣＱＩ値が導出される。図示の例では、τ＝１．０μｓの場合の計算が行われ、図１１（４）に示されるような合成遅延プロファイル及び図１１（５）に示されるような周波数応答が得られたとする。その結果、ＣＱＩ測定部１０７は周波数リソースブロック１，２，３についてそれぞれ７ｄＢ、６ｄＢ及び５ｄＢのように平均的なＣＱＩ値を導出する。メモリ１０８はこれら全てのＣＱＩ値及び遅延量τを記憶してもよいが、本実施例では、各周波数リソースブロックで良好な品質を与える数値が記憶される。具体的には、周波数リソースブロック１についてはτ＝０．１μｓ及びＣＱＩ＝１０ｄＢ，周波数リソースブロック２についてはτ＝１．０μｓ及びＣＱＩ＝６ｄＢ及び周波数リソースブロック３についてはτ＝１．０μｓ及びＣＱＩ＝５ｄＢの値のみが記憶される。ユーザ選択部１０２では、チャネル状態がより良いユーザにリソースが与えられるので、移動局毎に最良のＣＱＩ値及び関連する遅延量がユーザ選択部１０２に与えられればよいからである。それ以外の量はたとえユーザ選択部１０２に供給されたとしても採用されることは無いからである。

上記の例では２つの遅延量についてＣＱＩ値が推定されたが、２より多くの様々な遅延量についてＣＱＩ値が推定されてもよい。一般的にはＮ_Ｔ個の送信アンテナについて１ユーザ当たりＮ_Ｔ−１個の遅延を独立に設定する余地がある。従ってそれら全てについてＣＱＩ値が推定され、メモリに記憶されてもよい。しかしながら複数の遅延量の間に何らかの関連性が強制され、考察する遅延量の組み合わせ数が減らされてもよい。例えば、Ｎ_Ｔ−１個の遅延量が、ある基準遅延量Δの整数倍で表現されてもよい。例えば４つの送信アンテナが使用される場合に（Ｎ_Ｔ＝４）、３つの送信アンテナに設定される遅延量が、Δ、２Δ及び３Δのように設定されてもよい。これにより演算負担を軽減することができる。

第３実施例ではＣＱＩ値及び関連する遅延量が基地局で計算されたが、第４実施例ではそれらが移動局で導出され、基地局に報告される。第３実施例及び第４実施例は、基地局及び移動局を含むシステム全体としては同様な処理がなされており、処理を行う場所が主に相違している。

図１２は本実施例で使用される移動局の概略ブロック図を示す。本実施例では移動局はＯＦＤＭ方式の受信機１２１と、相関検出部１２２と、遅延生成部１２４と、合成遅延プロファイル生成部１２５と、周波数チャネル応答計算部１２６と、ＣＱＩ測定部１２７と、メモリ１２８とを有する。ＯＦＤＭ方式の受信機１２１及び相関検出部１２２は、図９の受信機９１及び相関検出部９２と同様の構成及び機能を有する。遅延生成部１２４、合成遅延プロファイル生成部１２５、周波数チャネル応答計算部１２６、ＣＱＩ測定部１２７及びメモリ１２８は、図１０の遅延生成部１０４、合成遅延プロファイル生成部１０５、周波数チャネル応答計算部１０６、ＣＱＩ測定部１０７及びメモリ１０８とそれぞれ同様の構成及び機能を有する。

図１３は本実施例で使用される基地局のスケジューラのブロック図を示す。スケジューラはユーザ選択部１３２から構成され、ユーザ選択部１３２は図１０のユーザ選択部１０２と同様な構成及び機能を有する。

本実施例では様々な遅延量τについて周波数リソースブロック毎にＣＱＩ値が移動局で推定され、周波数リソースブロック毎に最良のＣＱＩ値及び関連する遅延量が基地局にフィードバックされる。フィードバックされた情報は図１３のユーザ選択部１３２に与えられ、ユーザ選択部１３２は周波数リソースブロック毎にＣＱＩ値の最良値をもたらすユーザを特定し、そのユーザにリソースを割り当てるよう決定する。

上述した実施例においては、移動局の受信チャネル状態の測定結果に基づき最適な遅延量を設定することにより、適応的に遅延時間を制御する場合、ランダムに遅延時間を変更し、スループットの測定結果から最適な遅延量を選択することにより、適応的に遅延時間を制御する場合について説明した。

移動局の受信チャネル状態の測定結果に基づき最適な遅延量を設定することにより、適応的に遅延時間を制御する場合には、以下の２種類の方法について説明した。

・遅延プロファイルを移動局で測定してフィードバックし、基地局で最適な遅延時間を決定する。

・遅延プロファイルを移動局で測定し、その結果に基づいて最適な遅延時間を決定し、基地局へフィードバックする。

しかし、これらの方法では移動局から基地局へのフィードバック情報が比較的大きいという問題がある。したがって、本実施例においては、遅延量の候補のセットを予め移動局に通知しておいて、移動局でどのセットがベストかを決定し、その結果を基地局にフィードバックすることにより、フィードバックする情報量を低減する。

図１４は本発明の一実施例による基地局の部分ブロック図を示す。図１４には並直列変換部（Ｓ／Ｐ）５１−１〜Ｍ、シンボルマッピング部５２−１〜Ｍ、スケジューラ５３、高速逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）５４−１〜Ｍ、遅延設定部１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎ、多重部５６−１〜Ｎ及びサイクリックプレフィックス付加部（ＣＰ）５７−１〜Ｎが描かれている。すなわち、本実施例にかかる基地局は、図５を参照して説明した基地局において、遅延生成部５５を無くし、スケジューラ５３から、遅延設定部１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎに対して、遅延時間を入力するようにしたものである。

スケジューラ５３は、個々の移動局から報告された周波数リソースブロック毎のフィードバック情報、例えば、ＣＱＩ情報と遅延量を示す情報のセットに基づいて、周波数スケジューリングを行う。このＣＱＩ情報は、下りパイロットチャネルの受信信号品質を意味し、ＳＩＲ、ＳＩＮＲ等の量で表現されてもよい。スケジューラ５３は、周波数リソースブロック毎に、チャネル状態のよい移動局がどれであるかを判別し、見出された移動局にその周波数リソースブロックを優先的に割り当てる。スケジューラ５３はスケジューリング情報をシンボルマッピング部５２−１〜Ｍに通知する。

例えば、スケジューラ５３は、図１５に示すようにユーザ選択部１５２を備える。ユーザ選択部１５２には、各ユーザ（移動局）から、周波数リソースブロック毎のＣＱＩ情報と遅延量を示す情報のセットが入力される。ユーザ選択部１５２は、入力された各ユーザからの周波数ブロック毎のＣＱＩ情報と遅延量を示す情報のセットに基づいて、周波数リソースブロック毎にＣＱＩの大きいユーザを選択する。ユーザ選択部１５２は、周波数リソース番号と該周波数リソースに割り当てられたユーザ番号、および該ユーザに用いられる遅延量を示す情報のセットを出力する。その結果、周波数リソース番号と該周波数リソースに割り当てられたユーザ番号を示す情報はスケジューリング情報として、シンボルマッピング部５１−１〜Ｍに入力され、遅延量を示す情報は、遅延設定部１−２〜１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎに入力される。

シンボルマッピング部５１−１〜Ｍは、各移動局宛のデータシンボルを各ユーザに割り当てられた周波数リソースブロックにマッピングする。システムで使用可能な全周波数帯域は、複数の周波数リソースブロックに分割され、周波数リソースブロックの各々は１以上のサブキャリアを含む。周波数リソースブロックは周波数チャンク（ｃｈｕｎｋ）とも呼ばれる。１つの移動局に１より多くの周波数リソースブロックが割り当てられてもよい。

遅延設定部１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎは、スケジューラ５３から入力された遅延量にしたがって、１以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量を設定する。この場合において、遅延は、Ｎ個の送信アンテナ間で相対的に設定されればよいので、第１の送信アンテナ以外のＮ−１個の送信アンテナに至る信号経路に遅延が設定される。しかしながらより一般的には第１の送信アンテナも含めてＮ個全ての送信アンテナに関して遅延が設定されてもよい。なお、図示の例では周波数リソースブロック毎に、移動局毎に又はユーザ毎に遅延が別々に設定されているが、全ての周波数リソースブロックに遅延が共通に設定されてもよい。あるいは複数の周波数リソースブロックに遅延が共通に設定されてもよい。

図１６は本実施例で使用される移動局の概略ブロック図を示す。本実施例では移動局はＯＦＤＭ方式の受信機１６１と、相関検出部１６２および１６３と、遅延時間検出部１６４と、遅延生成部１６５と、アンテナ合成・遅延プロファイル生成部１６６と、周波数チャネル応答計算部１６７と、ＣＱＩ測定部１６８と、メモリ１６９とを有する。

ＯＦＤＭ方式の受信機１６１は、受信信号をＯＦＤＭ方式で復調し（フーリエ変換し）、更に受信信号に含まれるデータを復元する。

相関検出部１６２および１６３は受信信号（パイロットチャネル）とパイロットチャネルのレプリカとの相関計算結果を出力する。相関検出部１６２では、基地局の１つの送信アンテナ（アンテナ１）から送信され、移動局で受信されたパイロットチャネルとパイロットチャネルレプリカとの相関が計算される。相関検出部１６３では、基地局の１つの送信アンテナ（アンテナ２）から送信され、移動局で受信されたパイロットチャネルとパイロットチャネルレプリカとの相関が計算される。

例えば通信開始前に基地局がＮ本の内の２本の送信アンテナからパイロットチャネルを送信することで、そのような信号が移動局で受信される。無線伝搬路は一般的にはマルチパス伝搬環境下にあるので、受信信号はある時間範囲にわたる複数の到来波（一群のパス）を含む。相関計算結果はそのような複数のパスを含む遅延プロファイル（第１の遅延プロファイル）を示す。

遅延時間選択部１６４は、基地局から通知された遅延量の候補（遅延時間候補情報）に基づいて、該遅延時間候補情報に含まれる遅延時間を選択する。例えば、遅延時間候補情報は、図１７に示すように、有限の遅延時間の候補と、該遅延時間の候補を示す候補番号とが対応づけられている。例えば、候補番号＃１から＃ｎに対して、遅延時間τ_１からτ_ｎが対応づけられている。この場合、遅延時間選択部１６４は、遅延時間τ_１からτ_ｎを選択し、遅延生成部１６５に入力する。例えば、遅延時間は、０．０１μｓｅｃの数倍程度の範囲である。

遅延生成部１６５は、入力された遅延時間に基づいて、相関検出部１６３により入力された遅延プロファイルを遅延させ、遅延プロファイル（第２の遅延プロファイル）を導出し、アンテナ合成・遅延プロファイル生成部１６６に入力する。

アンテナ合成・遅延プロファイル生成部１６６は、相関検出部１６２により入力された遅延プロファイルと、遅延生成部１６５からの信号（第２の遅延プロファイル）とを合成し、合成遅延プロファイルを生成し、周波数チャネル応答計算部１６７に入力する。

周波数チャネル応答計算部１６７は、入力された合成遅延プロファイルを周波数軸上での応答特性に変換し、ＣＱＩ測定部１６８に入力する。

ＣＱＩ測定部１６８は、周波数領域の応答特性から周波数リソースブロック毎のＣＱＩ値を測定する。

メモリ１６９は、各周波数リソースブロックのＣＱＩを最大にする遅延量と、そのときのＣＱＩ値を記憶し、出力する。

図１８は本発明の一実施例にかかる通信システムでの動作例を示すフローチャートを示す。ステップＳ１８０２では、基地局が移動局に遅延時間の候補を示す情報を通知する。
例えば、基地局は、報知情報、すなわちセル共通の情報として遅延時間の候補を示す情報を通知する。このようにすることにより、セルの状態に応じた適応的な制御が可能であり、かつユーザ毎に通知する場合と比較して、遅延時間の候補を示す情報を送信する場合におけるオーバヘッドを小さくできる。

また、基地局は、Ｌ２／Ｌ３情報、すなわちユーザ毎個別の情報として、上位信号で、遅延時間の候補を示す情報を通知するようにしてもよい。このようにすることにより、各ユーザに対して異なる情報を送信することができるため、ユーザの状態に応じた適応的な制御を行うことができる。

また、基地局と移動局との間で、仕様で一種類の候補に決定するようにしてもよい。このようにすることにより、明示的に通知する必要がないため、遅延時間の候補を示す情報を送信する場合におけるオーバヘッドを小さく（無くすことが）できる。この場合、ステップＳ１８０２は必要でなくなる。

ステップＳ１８０４では、パイロットシンボル（パイロットチャネル）がＮ本の送信アンテナから設定内容に従って様々に遅延させられながら送信される。

例えば、基地局はＮ本、例えば２本のアンテナを用いて、図１９Ａに示すように周波数分割多重（ＦＤＭ）方式によりパイロット信号を送信する。また、基地局はＮ本、例えば２本のアンテナを用いて、図１９Ｂに示すように符号分割多重（ＣＤＭ）方式によりパイロット信号を送信するようにしてもよい。

ステップＳ１８０６では、移動局が、各アンテナから送信されたパイロットシンボルを用いた遅延プロファイル測定し、遅延時間の候補を用いて，各リソースブロックのＣＱＩを最大化する遅延時間、およびＣＱＩ値を計算する。

例えば、基地局の送信アンテナから送信されたパイロット信号を受信し、第１の遅延プロファイルを導出し、基地局の他の送信アンテナから送信されたパイロット信号を受信し、予め決定された遅延時間（遅延量）の候補に基づいて、第２の遅延プロファイルを導出し、第１および第２の遅延プロファイルから周波数リソースブロック毎の予想される受信信号品質を導出し、１以上の送信アンテナのための遅延量及び該遅延量から予想される受信信号品質を表す情報を計算する。

ステップＳ１８０８では、各周波数リソースブロックの遅延時間・ＣＱＩ値をフィードバックする。

ステップＳ１８１０では、ＣＱＩに基づくスケジューリングにより、周波数リソースブロックを割り当てる移動局を決定する。

ステップＳ１８１２では、選択された遅延時間でパケットを送信する。

上述した実施例においては、遅延時間のみを制御する場合について説明したが、位相回転を行うようにしてもよい。

具体的には、図２０に示すように、上述した基地局において、ＣＤＤの後段に位相シフト部を設ける。具体的には、遅延設定部１−２、・・・、１−Ｎの出力信号が入力される乗算部２−２、・・・、２−Ｎを設け、乗算部２−２、・・・、２−Ｎの出力信号が多重部５６−１、・・・、５６−Ｎに入力されるようにする。乗算部２−２、・・・、２−Ｎには位相シフト部５３−２から位相シフト量が入力される。

図示の例では、第１の送信アンテナも含めてＮ個全ての送信アンテナに関して遅延が設定される。上述した実施例と同様に、遅延は、Ｎ個の送信アンテナ間で相対的に設定されればよいので、第１の送信アンテナ以外のＮ−１個の送信アンテナに至る信号経路に遅延が設定されるようにしてもよい。なお、図示の例では周波数リソースブロック毎に、移動局毎に又はユーザ毎に遅延が別々に設定されているが、全ての周波数リソースブロックに遅延が共通に設定されてもよい。あるいは複数の周波数リソースブロックに遅延が共通に設定されてもよい。

移動局の構成は、図１６を参照して説明した移動局と同様の構成である。

遅延時間選択部１６４は、基地局から通知された遅延量および位相回転量の候補（遅延時間位相回転候補情報）に基づいて、該遅延時間位相回転候補情報に含まれる遅延時間および位相回転量を選択する。例えば、遅延時間位相回転候補情報は、図２１に示すように、有限の遅延時間および位相回転量の候補と、該遅延時間の候補を示す候補番号とが対応づけられている。例えば、候補番号＃１から＃ｎに対して、遅延時間τ_１からτ_ｎおよび位相回転θ１からθｎが対応づけられている（ｎは、ｎ＞１の整数）。図２１には、ｎ＝４までが示されている。この場合、遅延時間選択部１６４は、遅延時間τ_１からτ_ｎと、遅延時間τ_１からτ_ｎと対応づけられた位相回転θ１からθｎを選択し、遅延生成部１６５に入力する。例えば、遅延時間は、０．０１μｓｅｃの数倍程度の範囲である。

遅延生成部１６５は、入力された遅延時間および位相回転に基づいて、相関検出部１６３により入力された遅延プロファイルを遅延および位相回転させ、遅延プロファイル（第２の遅延プロファイル）を導出し、アンテナ合成・遅延プロファイル生成部１６６に入力する。

アンテナ合成・遅延プロファイル生成部１６６は、相関検出部１６２により入力された遅延プロファイルと、遅延生成部１６５からの信号（第２の遅延プロファイル）とを合成し、合成遅延プロファイルを生成し、周波数チャネル応答計算部１６７に入力する。

周波数チャネル応答計算部１６７は、入力された合成遅延プロファイルを周波数軸上での応答特性に変換し、ＣＱＩ測定部１６８に入力する。

ＣＱＩ測定部１６８は、周波数領域の応答特性から周波数リソースブロック毎のＣＱＩ値を測定する。

メモリ１６９は、各周波数リソースブロックのＣＱＩを最大にする遅延量と、そのとき
のＣＱＩ値を記憶し、出力する。

周波数スケジューリングの原理を説明するための図である。 遅延ダイバーシチの原理を説明するための図である。 小さな遅延量と周波数軸上でのＣＱＩ変動量の関係を示す図である。 大きな遅延量と周波数軸上でのＣＱＩ変動量の関係を示す図である。 周波数リソースブロック内でＣＱＩが激しく変化する様子を示す図である。 本発明の一実施例による基地局の部分ブロック図である。 本発明の一実施例による基地局の別の部分ブロック図である。 本発明の一実施例による通信システムでの動作例を示すフローチャートである。 図５の遅延生成部５５の詳細なブロック図である。 一実施例で使用される移動局の概略ブロック図である。 スケジューラの詳細なブロック図である。 遅延プロファイル、合成遅延プロファイル及び周波数応答特性を模式的に示す図である。 一実施例で使用される移動局の概略ブロック図である。 一実施例で使用されるスケジューラのブロック図である。 本発明の一実施例による基地局の部分ブロック図である。 一実施例で使用されるスケジューラのブロック図である。 一実施例で使用される移動局の概略ブロック図である。 一実施例で使用される遅延時間の候補を示す図である。 本発明の一実施例による通信システムでの動作例を示すフローチャートである。 一実施例で使用されるパイロットの多重方法を示す説明図である。 一実施例で使用されるパイロットの多重方法を示す説明図である。 本発明の一実施例による基地局の部分ブロック図である。 一実施例で使用される遅延時間および位相回転の候補を示す図である。

符号の説明

５１−１〜Ｍ 並直列変換部（Ｓ／Ｐ）
５２−１〜Ｍ シンボルマッピング部
５３ スケジューラ
５４−１〜Ｍ 高速逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
５５ 遅延生成部
１−２〜Ｎ，．．．，Ｍ−２〜Ｎ 遅延設定部
５６−１〜Ｎ 多重部
５７−１〜Ｎ サイクリックプレフィックス付加部（ＣＰ）
８１ 乱数生成部
８２ ランダムな遅延算出部
８３ スループット平均部
８４ レンジ算出部
８５ 更新部
９１ ＯＦＤＭ方式の受信機
９２ 相関検出部
１００ スケジューラ
１０−１〜Ｍ ＣＱＩ推定部
１０２ ユーザ選択部
１０４ 遅延生成部
１０５ 合成遅延プロファイル生成部
１０６ 周波数チャネル応答計算部
１０７ ＣＱＩ測定部
１０８ メモリ
１２１、１６１ ＯＦＤＭ方式の受信機
１２２、１６２、１６３ 相関検出部
１２４、１６５ 遅延生成部
１２５ 合成遅延プロファイル生成部
１２６、１６７ 周波数チャネル応答計算部
１２７、１６８ ＣＱＩ測定部
１２８、１６９ メモリ
１６４ 遅延時間選択部
１６６ アンテナ合成・遅延プロファイル生成部

Claims (13)

1. １以上の移動局宛の送信信号を複数の送信アンテナから送信する通信装置であって、
   １以上のサブキャリアを含む所定の帯域幅の周波数リソースブロックの１以上を割り当てる移動局を選択するスケジューリング手段と、
   前記複数の送信アンテナ及び前記スケジューリング手段との間に用意され、１以上の送信アンテナに至る信号経路に遅延を設定する遅延手段と、
   前記遅延手段に設定される遅延量の値を次々に更新する更新手段と、
   を有し、
   前記更新手段は、ランダムに遅延量の値を変化させることを特徴とする通信装置。
2. 前記更新手段は、乱数から遅延量を導出することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 送信信号のスループット値を監視するスループット値監視手段と、
   前記スループット値が所定値より良好になる遅延量の範囲を導出する遅延量範囲導出手段と、
   を更に有し、
   前記更新手段は、前記遅延量範囲導出手段により導出された遅延量の範囲の中で次回の遅延量を乱数から導出する
   ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
4. 当該通信装置が、個々の移動局から遅延プロファイルを表す情報を受信し、
   前記スケジューリング手段が、各移動局から受信した遅延プロファイルを表す情報から周波数リソースブロック毎の受信信号品質を導出し、１以上の周波数リソースブロックを割り当てる移動局を選択する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
5. 当該通信装置が、１以上の送信アンテナのための遅延量と、該遅延量から予想される周波数リソースブロック毎の受信信号品質を表す情報を各移動局から受信する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
6. 前記更新手段は、周波数リソースブロック毎に個々に、前記遅延量を設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
7. 前記更新手段は、複数の周波数リソースブロックに共通に、前記遅延量を設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
8. 当該通信装置が、個々の移動局から遅延量を表す情報を受信し、
   前記遅延手段は、移動局から通知された遅延量を設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
9. 周波数スケジューリング及び複数の送信アンテナによる遅延ダイバーシチが行われる通信システムで使用される移動局であって、
   １つの送信アンテナから送信されたパイロット信号を受信し、第１の遅延プロファイルを導出する手段と、
   １以上の送信アンテナに至る信号経路に遅延が導入された場合に当該移動局で得られる第２の遅延プロファイルを前記第１の遅延プロファイルから導出する手段と、
   前記第２の遅延プロファイルから周波数リソースブロック毎の予想される受信信号品質を導出する手段と、
   １以上の送信アンテナのための遅延量及び該遅延量から予想される前記受信信号品質を表す情報を基地局に送信する手段と、
   を有することを特徴とする移動局。
10. 周波数スケジューリング及び複数の送信アンテナによる遅延ダイバーシチが行われる通信システムで使用される移動局であって、
    送信アンテナから送信されたパイロット信号を受信し、第１の遅延プロファイルを導出する手段と、
    他の送信アンテナから送信されたパイロット信号を受信し、予め決定された遅延量の候補に基づいて、第２の遅延プロファイルを導出する手段と、
    前記第１および第２の遅延プロファイルから周波数リソースブロック毎の予想される受信信号品質を導出する手段と、
    １以上の送信アンテナのための遅延量及び該遅延量から予想される前記受信信号品質を表す情報を基地局に送信する手段と、
    を有することを特徴とする移動局。
11. 前記遅延量の候補は、基地局により通知されることを特徴とする請求項１０に記載の移動局。
12. 前記パイロット信号は、周波数分割多重方式または符号分割多重方式により送信されることを特徴とする請求項１０に記載の移動局。
13. 周波数スケジューリング及び複数の送信アンテナによる遅延ダイバーシチが行われる通信システムで使用される方法であって、
    下りパイロットチャネルの受信信号品質を示す情報を移動局から受信し、
    前記受信信号品質に基づいて、１以上のサブキャリアを含む所定の帯域幅の周波数リソースブロックの１以上を割り当てる移動局を選択することでスケジューリングを行い、
    １以上の送信アンテナに至る信号経路に遅延を設定し、
    前記スケジューリングに従って１以上の移動局宛の送信信号を複数の送信アンテナから送信し、
    １以上の送信アンテナに至る信号経路に設定される遅延量の値をランダムに変化させることにより更新し、
    下りパイロットチャネルを送信する
    ことを特徴とする方法。

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