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JP4601637B2 - 移動局、送信方法及び無線通信システム - Google Patents

移動局、送信方法及び無線通信システム Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に基地局装置、移動局及び無線通信システム並びに通信制御方法に関する。
Ｗ−ＣＤＭＡやＨＳＤＰＡの後継となる通信方式、すなわちロングタームエボリューション（ＬＴＥ： Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が、Ｗ−ＣＤＭＡの標準化団体３ＧＰＰにより検討され、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭ、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
ＯＦＤＭは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各周波数帯上にデータを載せて伝送を行う方式であり、サブキャリアを周波数上に、一部重なりあいながらも互いに干渉することなく密に並べることで、高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることができる。
ＳＣ−ＦＤＭＡは、周波数帯域を分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送することで、端末間の干渉を低減することができる伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡでは、送信電力の変動が小さくなる特徴を持つことから、端末の低消費電力化及び広いカバレッジを実現できる。
Ｅ−ＵＴＲＡにおける上りリンクのリファレンスシグナル（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）はパイロットチャネルのことを指し、同期、コヒーレント検波のためのチャネル推定、パワコン時の受信ＳＩＮＲ測定等に使用される。リファレンスシグナルは、受信側で既知の送信信号であり、周期的に各サブフレームに埋め込まれていて、基地局側で受信される。
Ｗ−ＣＤＭＡでは、リファレンスシグナル（パイロットチャネル）に用いられる信号系列は、ユーザ固有のＰＮ系列、正確には、長周期のＧｏｌｄ系列と直交系列とを掛け合わせた系列であった。さらに、その長さが長く、系列の種類を多く作ることができた。しかしながら、ＰＮ系列は相関特性が優れないため、チャネル推定精度等が劣化する問題があった。すなわち、パイロットチャネルを送信した場合に、他のユーザのパイロットチャネルとの干渉が大きい。また、マルチパスであれば、その遅延波でそのパイロットチャネルの系列との自己相関が大きく現れる。Ｗ−ＣＤＭＡでは、ＲＡＫＥなどの簡単な受信処理が行われているが、Ｅ−ＵＴＲＡでは、イコライザなどの高精度なチャネル推定を用いてマルチパス干渉を抑圧することを前提として設計されている。そこで、Ｅ−ＵＴＲＡでは、ユーザ固有のＰＮ系列の代わりにカザック（ＣＡＺＡＣ： Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ Ｚｅｒｏ Ａｕｔｏ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）系列が用いられるようになった。
ＣＡＺＡＣ系列は、符号の自己相関特性及び相互相関特性が非常に優れるため、高精度なチャネル推定を実現でき、ＰＮ系列を用いた場合に比較して、復調精度を大幅に改善できる。ＣＡＺＡＣ系列は、周波数領域及び時間領域とも信号の振幅の変動が小さく、比較的平らである。ＰＮ系列だと周波数領域で振幅の変動が大きい。したがって、ＣＡＺＡＣ系列を用いることにより、イコライザで周波数毎のチャネル推定が精度よくできる。また、ＣＡＺＡＣ系列は、送信した系列の自己相関は零となるため、マルチパスの影響を小さく抑えることができる。
しかし、ＣＡＺＡＣ系列には、以下の課題がある。
・系列の数が少ない：ユーザ固有の系列とすることはできないので、系列のセル繰り返しが必要になる。系列の数は、特にＳＣ−ＦＤＭＡで送信帯域が小さいときに小さくなる。特にＳＣ−ＦＤＭＡで送信帯域が小さいとき、シンボルレートが小さくなるため、ＣＡＺＡＣ系列長が減少する。すなわち、Ｅ−ＵＴＲＡでは、時間多重でリファレンスシグナルが入れられるので、送信帯域が狭い場合にはシンボルレートが低くなるので、系列長が小さくなる。系列数は系列長と同数になる。例えば、１８０ｋＨｚでは１２シンボルとなる場合、ユーザ固有の系列とすることはできず、１２個の系列を同じセルで重複しないように繰り返し割り当てる必要がある。
・異なる系列長のＣＡＺＡＣ系列間の相互相関は、組み合わせによって比較的大きなばらつきがあり、相互相関が大きい場合は、チャネル推定精度が劣化する。
次に、Ｅ−ＵＴＲＡにおける上りリンクの無線アクセスに使用されるＳＣ−ＦＤＭＡについて、図１を参照して説明する。システムで使用可能な周波数帯域は、複数のリソースブロックに分割され、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。ユーザ装置（ＵＥ： Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）には１以上の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では、ユーザ装置から報告される下りパイロットチャネルのリソースブロック毎の受信信号品質又はチャネル状態情報(CQI: Channel Quality Indicator）に応じて、チャネル状態の良好な端末に優先的にリソースブロックを割り当てることにより、システム全体の伝送効率又はスループットを向上させる。また、使用可能な周波数ブロックを所定の周波数ホッピングパターンに従って変更する周波数ホッピングも適用されるようにしてもよい。
図１において、異なるハッチングは異なるユーザに割り当てられる時間・周波数リソースを示す。ＵＥ２は、広めの帯域が割り当てられていたが、次のサブフレームでは狭い帯域が割り当てられる。各ユーザは、重複しないように異なる周波数帯域が割り当てられる。
ＳＣ−ＦＤＭＡでは、セル内の各ユーザは、異なる時間・周波数リソースを用いて送信する。このようにして、セル内のユーザ間の直交が実現される。この時間・周波数リソースの最小の単位をリソースユニット（ＲＵ： Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ）と呼ぶ。ＳＣ−ＦＤＭＡでは、連続する周波数を割り当てることにより、低ＰＡＰＲ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ）のシングルキャリア伝送が実現される。ＳＣ−ＦＤＭＡでは、割り当てる時間・周波数リソースは、基地局のスケジューラが、各ユーザの伝搬状況、送るべきデータのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）に基づいて決定する。ここで、ＱｏＳにはデータレート、所要の誤り率、遅延が含まれる。このように、伝搬状況のよい時間・周波数リソースを各ユーザに割り当てることによりスループットを増大できる。
各基地局は、割り当てる時間・周波数リソースを個々に行っているため、あるセルで割り当てられた帯域が、隣のセルで割り当てられる帯域の一部と重なる場合が生じる。このように、隣のセルで割り当てられる帯域の一部が重なる場合には、干渉が生じ互いに劣化する。
次に、上りリンクＳＣ−ＦＤＭＡにおけるリファレンスシグナルについて、図２を参照して説明する。図２には、フレーム構成の一例を示す。
サブフレームと呼ばれるＴＴＩのパケット長は１ｍｓである。サブフレームには、ＦＦＴされるブロックが１４個含まれ、そのうちの２カ所がリファレンスシグナルの送信に使用され、残りの１２カ所がデータの送信に使用される。
リファレンスシグナルは、データチャネルと時間分割多重（ＴＤＭ： Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）される。送信帯域幅は、周波数スケジューリングによる基地局からの指示によりダイナミックに変動する。このため、送信帯域幅が小さくなればシンボルレートが下がるので、固定の時間長で送信されるリファレンスシグナルの系列長は小さくなり、送信帯域幅が大きくなればシンボルレートが上がるので、固定の時間長で送信されるリファレンスシグナルの系列長は大きくなる。狭帯域の場合、例えばリファレンスシグナルが１リソースユニット、例えば１２サブキャリアで送信される場合、すなわち１８０ｋＨｚで構成される場合、シンボル数は１２となるため、系列長も約１２となり、系列数も約１２となる。一方、広帯域の場合、例えばリファレンスシグナルが２５リソースユニット、例えば３００サブキャリアで送信される場合、すなわち４．５ＭＨｚで構成される場合、シンボル数は３００となるため、系列長も約３００となり、系列数も約３００となる。
また、直交化の技術としては、ＣＡＺＡＣ系列の巡回シフトを適用することにより複数のリファレンスシグナルを直交させることが提案されている。図３に示すように、ＣＡＺＡＣ系列の巡回シフトを適用することにより、巡回シフト領内に全てのマルチパスが収まっている場合、異なるユーザ間、アンテナ間のリファレンスシグナル間が直交する。巡回シフトでは、異なるユーザが同じタイミングで送信していて、帯域及び系列が等しい場合でも、系列をずらすことにより、互いを直交させることができる。
また、直交系列カバリング（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｃｏｖｅｒｉｎｇ）を適用することにより、２リファレンスシグナルを直交化できることが提案されている。図４に示すように、ユーザ１、２は異なるＣＡＺＡＣ系列及び巡回シフト量を使用してよい。ただし，サブフレーム内の２つのリファレンスシグナル間ではＣＡＺＡＣ系列及び巡回シフト量は同一であることが必要である。このようにすることにより、２つのリファレンスシグナル間で逆拡散した後、ユーザは直交する。
3GPP TR 25.814 (V7.0.0), "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA," June 2006
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
ＣＡＺＡＣ系列を用いたリファレンスシグナルは、自セルと干渉セルが同じ周波数帯で同じ周波数帯域幅を用いている場合、非常に小さな相互相関（干渉）に抑えられるため良好な通信品質が得られる。
しかし、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、各ユーザが用いる周波数帯と周波数帯域幅は，スケジューリング結果により時々刻々と変化し、干渉局と同じ周波数帯で同じ周波数帯域幅をあるユーザに割り当てることはむしろまれである。すなわち、干渉局と同じ周波数帯域幅であっても周波数帯が異なる場合が多い。この場合、干渉は、異なる周波数帯域幅のＣＡＺＡＣ系列間の相関になるため、大きな干渉を生じる系列の組み合わせが存在し、通信品質を劣化させる場合がある。ここで、リファレンスシグナルに用いるＣＡＺＡＣ系列の種類は少ないため、セル毎に固有の系列を割り当てることになるが、各セルで周波数帯域幅に応じて一つのＣＡＺＡＣ系列を常に用いるとすると、干渉セルとの周波数帯域幅の組み合わせがよくない場合、全てのフレームで継続的に大きな干渉が生じ、通信品質の大きな劣化の要因になる。Ｗ−ＣＤＭＡでは、リファレンスシグナルの周期が非常に長いため、あるフレームでたまたま大きな干渉が生じても、後続するフレームでは干渉の大きさが小さくなることが期待できた。
そこで、時間的に連続するフレームで干渉が常に高くなることを避けることを考えた場合、連続するフレームで異なるＣＡＺＡＣ系列を用いる系列ホッピングと、同じＣＡＺＡＣ系列を用いるものの、時間方向に巡回シフトするシフト量をフレーム毎にホッピング（変化）させる方法の２つがある。
このうち、巡回シフトホッピングは、ＣＰ長と遅延スプレッドを考えると取れるシフト数が6個程度に限定されるため、干渉のランダム化の効果が制限される。一方、系列ホッピングは、特に帯域が大きい場合は系列数がたくさん取れるため、より高い干渉ランダム化の効果が期待できる。しかし、帯域が小さい場合、例えば１リソースユニット（ＲＵ： Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ）では系列数が１２程度であり、ランダムなホッピングを用いると１２フレームに１回程度同じＣＡＺＡＣ系列を隣接セルで用いる場合があり、パケット誤りが生じる問題がある。
そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、その目的は、Ｅ−ＵＴＲＡが適用されるシステムにおいて、ＣＡＺＡＣ系列に基づくリファレンスシグナルの系列のセル間リユースを柔軟に実現することができ、相互相関による特性劣化の影響を軽減することができる基地局装置、移動局及び無線通信システム並びに通信制御方法を提供することにある。
本移動局は、
シングルキャリア方式により上りリンクの信号を送信する移動局であって、
複数種類の帯域幅のそれぞれに対して、複数種類のシグナル系列が規定されるとともに、各帯域幅において規定された少なくともひとつのシグナル系列を複数種類の帯域幅にわたってまとめるように系列グループが複数規定されており、かつ複数の系列グループのそれぞれに含まれたシグナル系列は互いに異なっており、複数の系列グループのうち、いずれかの系列グループを選択する選択部と、
前記選択部において選択した系列グループにおいて、複数種類の帯域幅のいずれかに対応したシグナル系列を特定する特定部と、
前記特定部において特定したシグナル系列をもとに、リファレンスシグナルを生成する生成部と、
前記生成部において生成したリファレンスシグナルを送信する送信部と、
を備える。
本送信方法は、
シングルキャリア方式により上りリンクの信号を送信するための送信方法であって、
複数種類の帯域幅のそれぞれに対して、複数種類のシグナル系列が規定されるとともに、各帯域幅において規定された少なくともひとつのシグナル系列を複数種類の帯域幅にわたってまとめるように系列グループが複数規定されており、かつ複数の系列グループのそれぞれに含まれたシグナル系列は互いに異なっており、複数の系列グループのうち、いずれかの系列グループを選択するステップと、
選択した系列グループにおいて、複数種類の帯域幅のいずれかに対応したシグナル系列を特定するステップと、
特定したシグナル系列をもとに、リファレンスシグナルを生成するステップと、
生成したリファレンスシグナルを送信するステップと、
を備える。
本無線通信システムは、
シングルキャリア方式により上りリンクの信号を送信する移動局と、該移動局と通信を行う基地局装置とを備える無線通信システムであって、
前記移動局は、
複数種類の帯域幅のそれぞれに対して、複数種類のシグナル系列が規定されるとともに、各帯域幅において規定された少なくともひとつのシグナル系列を複数種類の帯域幅にわたってまとめるように系列グループが複数規定されており、かつ複数の系列グループのそれぞれに含まれたシグナル系列は互いに異なっており、複数の系列グループのうち、いずれかの系列グループを選択する選択部と、
前記選択部において選択した系列グループにおいて、複数種類の帯域幅のいずれかに対応したシグナル系列を特定する特定部と、
前記特定部において特定したシグナル系列をもとに、リファレンスシグナルを生成する生成部と、
前記生成部において生成したリファレンスシグナルを送信する送信部と、
を備える。
本発明の実施例によれば、Ｅ−ＵＴＲＡが適用されるシステムにおいて、ＣＡＺＡＣ系列に基づくリファレンスシグナルの系列のセル間リユースを柔軟に実現することができ、相互相関による特性劣化の影響を軽減することができる基地局装置、移動局及び無線通信システム並びに通信制御方法を実現することができる。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
図５を参照しながら、本発明の実施例に係る移動局及び基地局装置を有する無線通信システムについて説明する。
無線通信システム１０００は、例えばＥｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ ａｎｄ ＵＴＲＡＮ（別名：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，或いは，Ｓｕｐｅｒ ３Ｇ）が適用されるシステムである。無線通信システム１０００は、基地局装置（ｅＮＢ： ｅＮｏｄｅ Ｂ）２００と、基地局装置２００と通信する複数の移動局１００ｎ（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを備える。基地局装置２００は、上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００と接続され、アクセスゲートウェイ装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００ｎはセル５０において基地局装置２００とＥｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ ａｎｄ ＵＴＲＡＮにより通信を行っている。
各移動局（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下では特段の断りがない限り移動局１００ｎとして説明を進める。説明の便宜上、基地局装置と無線通信するのは移動局であるが、より一般的には移動端末も固定端末も含むユーザ装置（ＵＥ： Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）でよい。
無線通信システム１０００では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。上述したように、ＯＦＤＭは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末が互いに異なる周波数帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
ここで、Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ ａｎｄ ＵＴＲＡＮにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクについては、各移動局１００ｎで共有される物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）と、物理下りリンク制御チャネル(ＰＤＣＣＨ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ)とが用いられる。物理下りリンク制御チャネルは下りＬ１／Ｌ２制御チャネルとも呼ばれる。上記物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。
上りリンクについては、各移動局１００ｎで共有して使用される物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）と、物理上りリンク制御チャネルとが用いられる。上記物理上りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。また、物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクにおける共有物理チャネルのスケジューリング処理や適応変復調及び符号化（ＡＭＣ： Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ）に用いるための下りリンクの品質情報（ＣＱＩ： Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、及び、物理下りリンク共有チャネルの送達確認情報（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が伝送される。送達確認情報の内容は、送信信号が適切に受信されたことを示す肯定応答(ＡＣＫ： Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ)又はそれが適切に受信されなかったことを示す否定応答(ＮＡＣＫ： Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ)の何れかで表現される。
物理上りリンク制御チャネルでは、ＣＱＩや送達確認情報に加えて、上りリンクの共有チャネルのリソース割り当てを要求するスケジューリング要求（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）や、パーシステントスケジューリング（Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）におけるリリース要求（Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）等が送信されてもよい。ここで、上りリンクの共有チャネルのリソース割り当てとは、あるサブフレームの物理下りリンク制御チャネルを用いて、後続のサブフレームにおいて上りリンクの共有チャネルを用いて通信を行ってよいことを基地局装置が移動局に通知することを意味する。
本実施例に係る無線通信システムでは、周波数帯域幅が小さいリファレンスシグナル（ＲＳ： ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）に使用される系列は、系列ホッピングを行わずセル繰り返しを適用する。一方、周波数帯域幅が大きいリファレンスシグナルに使用される系列はとりうる系列を周波数帯域幅の小さいリファレンスに使用される系列の総数と同じ数のグループに分割し、グループ内の系列間で異なるサブフレームで異なるＣＡＺＡＣ系列を用いる系列ホッピングを用いる。ここで、周波数帯域幅の小さいリファレンスシグナルに使用される系列の総数はセル繰り返しの数と等しい。以下、周波数帯域幅の小さいリファレンスシグナルに使用される系列の総数と同じ数だけグループ化されたそれぞれの様々な帯域のリファレンスシグナル系列の集合を系列群と呼ぶ。このようにした場合、系列群のひとつを各セルに割り当て、隣り合うセルでは異なる系列群を用いることができる。
このように帯域の小さいリファレンスシグナルは系列ホッピングを行わず、帯域が大きいリファレンスシグナルを系列ホッピングすることにより、使用している系列の組み合わせはサブフレーム毎に変化する。このため、大きな干渉が連続して生じることを避けることができ、連続するパケット誤りが発生する確率を低減できる。
例えば、もっとも小さい帯域（Ｗ１）のＲＳの系列数をＮ１とし、Ｗ１のＸ倍の帯域幅（ＷＸ）用のＲＳの系列数はＸＮ１とする。ＣＡＺＡＣ系列の場合、系列数は系列長に依存し、ＲＳの送信間隔が帯域幅によらず一定のＥ−ＵＴＲＡでは、帯域幅と系列長が比例するため、結果として、系列数が帯域幅に比例する。
本実施例では、ＲＳ系列群をＮ１作成し、ｋ番目（ｋは１以上Ｎ１以下の整数）のＲＳ系列群は、帯域幅がＷＸのＲＳとして、系列番号ｋ、ｋ＋Ｎ１、・・・、ｋ＋（ＷＸ／Ｗ１）Ｎ１の計（ＷＸ／Ｗ１）個の系列を有する。したがって、同一のＲＳ系列が複数のＲＳ系列群に同時に属することはない。各セルでは、Ｎ１個のＲＳ系列群のうち１つを選択して使用する。系列ホッピングは、選択したＲＳ系列群に含まれる同一帯域幅のＲＳ系列間でのみ行われる。
具体的には、図６に示すように、ＲＳ系列群番号１−１２に対して、もっとも小さい帯域を１リソースユニット（ＲＵ： Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｎｉｔ）として、１ＲＵを単位としてＲＳ系列が割り当てられる。図６において、ＲＳ系列［Ａ，Ｂ］は、送信帯域幅がＡに該当するＲＳ系列のうちＢ番目の系列を意味する。
例えば、基地局＃１にはＲＳ系列群番号１、基地局＃２にはＲＳ系列群番号２、・・・、基地局＃１２にはＲＳ系列群番号１２というふうに、セル毎に異なる系列群が割り当てられるセル繰り返しが適用される。また、帯域が狭い場合、例えば１ＲＵの場合には、系列ホッピングは適用されず、基地局＃１にはＲＳ系列１、基地局＃２にはＲＳ系列２、・・・、基地局＃１２にはＲＳ系列１２というふうに、セル毎に異なる系列が割り当てられるセル繰り返しが適用される。また、２ＲＵの場合にはリファレンスシグナルの帯域が倍になるので、系列数も倍になる。この倍ある系列を一番小さい系列数（１２）毎にセル繰り返し、すなわち系列のペアを作成しグループ化する。各グループには、他のグループには含まれない２個の系列が含まれる。この２個の系列間でホッピングを行う。例えば、ＲＳ系列群番号１が割り当てられた基地局では、１ＲＵでは系列１が使用され、２ＲＵでは系列１と系列１３が使用される。同様に隣のセルでは、１ＲＵでは系列２が使用され、２ＲＵでは系列２と系列１４が使用される。
このようにすることにより、隣り合うセル間で同じＲＳ系列を用いる衝突を生じることなく系列ホッピングによる干渉のランダム化を実現することができる。
次に、本実施例に係る基地局装置２００について、図７を参照して説明する。
本実施例に係る基地局装置２００は、報知チャネル生成部２０２と、ＯＦＤＭ信号生成部２０４と、無線フレーム番号、サブフレーム番号管理部２０６と、上り割り当て許可信号送信用制御信号生成部２０８と、ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０と、巡回シフト番号決定部２１２と、復調用ＲＳ生成部２１４と、同期検出・チャネル推定部２１６と、チャネル復号部２１８と、コヒーレント検波部２２０と、各ユーザの上りリンクチャネル状態推定部２２２と、スケジューラ２２４とを備える。
セル設計（置局）時に、各セルに上りＲＳ系列群（番号）が割り当てられる。各系列群において、２ＲＵ以上の周波数帯域が割り当てる場合のサブフレーム番号に応じた系列ホッピングパターンは予め仕様で決定される。この場合、隣接基地局間では、異なるＲＳ系列群（番号）が割り当てられる。このようにすることにより、干渉のランダム化を実現できる。
割り当てられたＲＳ系列群番号は、報知チャネル生成部２０２及びＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０に入力される。
報知チャネル生成部２０２は、入力されたＲＳ系列群番号及び後述する無線フレーム番号、サブフレーム番号管理部２０６により入力されるシステムフレーム番号を含む報知チャネルを生成し、ＯＦＤＭ信号生成部２０４に入力する。ＯＦＤＭ信号生成部２０４は、報知チャネルを含むＯＦＤＭ信号を生成し送信無線機に入力する。その結果、報知チャネルにより上りリンクのＲＳの系列群がセル内の全ユーザに通知される。
一方、移動局１００ｎから送信された上りリンクのチャネルは、同期検出・チャネル推定部２１６、コヒーレント検波部２２０及び各ユーザの上りリンクチャネル状態推定部２２２に入力される。
同期検出・チャネル推定部２１６は、入力された受信信号の同期検出を行い、受信タイミングを推定し、後述する復調用ＲＳ生成部２１４により入力された復調用ＲＳ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）に基づいて、チャネル推定を行い、その結果をコヒーレント検波部２２０に入力する。
コヒーレント検波部２２０は、チャネル推定結果及び後述するスケジューラ２２４により入力された割り当てた周波数と帯域幅に基づいて、受信信号に対しコヒーレント検波を行い、復調後の受信信号をチャネル復号部２１８に入力する。チャネル復号部２１８は、入力された復調後の受信信号を復号し、スケジューラ２２４により入力される割り当てたユーザ番号に対応する再生データ信号を生成する。生成された再生データ信号はネットワークに送信される。
また、各ユーザの上りリンクチャネル状態推定部２２２は、入力された受信信号に基づいて、チャネル状態を推定し、各ユーザの上りリンクチャネル状態推定結果をスケジューラ２２４に入力する。
スケジューラ２２４は、入力された各ユーザの上りリンクチャネル状態推定結果及び各ユーザのＱｏＳ、例えば要求データレート、バッファ状態、所要誤り率、遅延などに基づいて、例えば周波数スケジューリングを行い、割り当てた周波数と帯域幅を上り割り当て許可信号送信用制御信号生成部２０８、ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０及びコヒーレント検波部２２０に入力し、割り当てたユーザ番号を上り割り当て許可信号送信用制御信号生成部２０８及びチャネル復号部２１８に入力する。
巡回シフト番号決定部２１２は、例えば同期セル間でやり取りされる協調用制御信号に基づいて、巡回シフト番号を決定し、上り割り当て許可信号送信用制御信号生成部２０８及び復調用ＲＳ生成部２１４に入力する。ここで、巡回シフト番号と巡回シフト量とは対応付けられている。この割り当ては、例えば報知チャネルで移動局１００ｎに通知される。
無線フレーム番号、サブフレーム番号管理部２０６は、無線フレーム番号及びサブフレーム番号を管理し、システムフレーム番号を報知チャネル生成部２０２に入力し、無線フレーム番号及びサブフレーム番号をＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０に入力する。
ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０は、図６に示されるＲＳ系列群番号と、各ＲＳ系列群における帯域幅と、ＲＳ系列番号との関係を記憶する。また、ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０は、スケジューラ２２４により入力された割り当てた帯域幅に対応するＲＳ系列番号を選択し、選択されたＲＳ系列番号を復調用ＲＳ生成部２１４に入力する。
復調用ＲＳ生成部２１４は、ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ２１０により入力されたＲＳ系列番号、巡回シフト番号決定部２１２により入力された巡回シフト番号に基づいて、復調用ＲＳを生成し、同期検出・チャネル推定部２１６に入力する。
上り割り当て許可信号送信用制御信号生成部２０８は、入力された割り当てた周波数と帯域幅、割り当てユーザ番号及び割り当てた巡回シフト番号を含む制御信号（上り割り当て許可信号送信用制御信号）を生成し、ＯＦＤＭ信号生成部２０４に入力する。ＯＦＤＭ信号生成部２０４は、制御信号を含むＯＦＤＭ信号を生成し送信無線機に入力する。その結果、下りリンクの制御チャネルによりスケジューリングの対象となるユーザに通知される。
ＯＦＤＭ信号生成部２０４は、上述した報知チャネル及び制御チャネル以外に、他の下りリンクチャネル、例えば下りリファレンスシグナル、データチャネル、ページングチャネルなどを含むＯＦＤＭ信号を生成し送信無線機に入力する。その結果、下りリンクチャネルがユーザに送信される。
次に、本実施例に係る移動局１００ｎについて、図８を参照して説明する。
本実施例に係る移動局１００ｎは、ＯＦＤＭ信号復調部１０２と、上り割り当て許可信号復調・復号部１０４と、報知チャネル復調・復号部１０６と、その他の制御信号、データ信号の復調・復号部１０８と、無線フレーム番号、サブフレーム番号カウンタ１１０と、巡回シフト量決定部１１２と、ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４と、復調用ＲＳ生成部１１６と、チャネル符号化部１１８と、データ変調部１２０と、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部１２２とを備える。移動局１００ｎは、上り割り当て許可信号の復号結果において、割り当てユーザ番号が自移動局を指示した場合のみ送信信号の生成及び送信を行う。
基地局装置２００からの受信信号は、ＯＦＤＭ信号復調部１０２に入力され、復調処理が行われ、上り割り当て許可信号送信用制御信号は上り割り当て許可信号復調・復号部１０４に入力され、報知チャネルは報知チャネル復調・復号部１０６に入力され、上り割り当て許可信号送信用制御信号及び報知チャネル以外の制御信号、データ信号は、その他の制御信号、データ信号の復調・復号部１０８に入力される。
報知チャネル復調・復号部１０６は、入力された報知チャネルの復調・復号処理を行い、ＲＳ系列群番号をＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４に入力し、システムフレーム番号を無線フレーム番号、サブフレーム番号カウンタ１１０に入力する。
無線フレーム番号、サブフレーム番号カウンタ１１０は、無線フレーム番号及びサブフレーム番号をカウントし、無線フレーム番号及びサブフレーム番号をＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４に入力する。
上り割り当て許可信号復調・復号部１０４は、入力された上り割り当て許可信号の復調・復号処理を行い、割り当てられた巡回シフト番号を巡回シフト量決定部１１２に入力し、割り当てられた周波数をＳＣ−ＦＤＭＡ変調部１２２に入力し、割り当てられた帯域幅をＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４に入力する。
ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４は、図６に示されるＲＳ系列群における帯域幅と、ＲＳ系列番号との関係を記憶する。また、ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４は、基地局装置２００により報知され、自セルに割り当てられたＲＳ系列群における割り当て帯域と系列との関係を記憶する。ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ１１４は、報知チャネル復調・復号部１０６により入力されたＲＳ系列群番号及び上り割り当て許可信号復調・復号部１０４により入力された割り当てられた帯域幅に対応するＲＳ系列番号を選択し、選択されたＲＳ系列番号を復調用ＲＳ生成部１１６に入力する。
巡回シフト量決定部１１２は、上り割り当て許可信号復調・復号部１０４により入力され、割り当てられた巡回シフト番号に対応する巡回シフト量を決定し、決定された巡回シフト量を復調用ＲＳ生成部１１６に入力する。
復調用ＲＳ生成部１１６は、選択されたＲＳ系列番号及び巡回シフト量に基づいて、復調用ＲＳを生成し、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部１２２に入力する。
一方、ユーザデータは、チャネル符号化部１１８においてチャネル符号化が行われ、データ変調部１２０においてデータ変調が行われ、ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部１２２に入力される。
ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部（ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭ）１２２は、入力された復調用ＲＳ、変調されたユーザデータを割り当てられた周波数に基づいて変調し、送信信号を出力する。
次に、基地局装置２００において行われるリファレンスシグナルの系列の割り当て方法について、図９を参照して説明する。
ここでは、基地局装置２００１にＲＳ系列群、例えば系列群２がすでに割り当てられていて、基地局装置２００２に対してＲＳ系列群を割り当てる場合について説明する。
基地局装置２００２には、基地局装置２００１に割り当てられたＲＳ系列群とは異なるＲＳ系列群を選択する。このようにすることにより干渉のランダム化を実現できる（ステップＳ９０２）。例えば、基地局装置２００２には、系列群１を選択する。
セル設計（置局）時に、各セルに上りＲＳの系列群を割り当てる（ステップＳ９０４）。各系列群において、サブフレーム番号に応じた系列ホッピングパターンは予め仕様で決定されている。
基地局装置２００２は、報知チャネルで上りＲＳの系列群をセル内の全ユーザに通知する（ステップＳ９０６）。
基地局装置２００２は、スケジューリングされるユーザには、下りリンクの制御チャネルで帯域割り当て情報とともに、巡回シフト量を通知する（ステップＳ９０８）。
移動局（端末）１００ｎは、スケジューリングされた場合、報知されたＲＳ系列群のテーブル（図６）と割り当てられたサブフレーム番号から、割り当てられた帯域で使用するＲＳ系列を検知し、制御チャネルで通知された巡回シフト量をかけて上りリンクチャネルを送信する（ステップＳ９１０）。
ここでは、用いるべき上りリファレンス系列番号の端末への通知方法として、各セルが用いる系列群の番号を報知チャネルで端末に通知する場合について説明したが、各セルのＩＤと用いる系列群の番号とを予め関係づけるようにしてもよいし、各セルがスケジューラで割り当てたユーザに対して、スケジューリング許可を示す制御情報（上り割り当て許可信号送信用制御信号）にあわせてリファレンスシグナルの系列番号を端末に指示するようにしてもよい。各セルのＩＤと用いる系列群の番号とを予め関係づけることにより、通知にシグナリングを不要にできる。
また、ここでは、系列群毎に、予めどのようなホッピングパターンを用いるかが決められている、すなわち各系列群において、サブフレーム番号に応じた系列ホッピングパターンは予め仕様で決定されている場合について説明したが、基地局からホッピングパターンを端末へ通知するようにしてもよい。例えば、報知チャネルで用いるホッピングパターンを通知するようにしてもよいし、ダイナミックホッピング制御を行い、決定されたホッピングパターンを通知するようにしてもよい。
また、ここでは、上りリファレンスシグナルのフォーマット情報として、巡回シフト量を通知する場合について説明した。すなわち、巡回シフト番号に対応する巡回シフト量は、基地局がセル半径、遅延スプレッドを考慮して予め決定し、報知チャネルで通知し、用いる巡回シフト量は、スケジューリング許可とあわせてダイナミックに通知する。例えば、巡回シフト番号と巡回シフト量とを予め対応付け、その対応を報知情報で通知する。その後は、巡回シフト番号を通知する。
また、上りリファレンスシグナルのフォーマット情報として、直交系列カバリングを通知するようにしてもよい。直交系列カバリングは、１ユーザがマルチアンテナを用いるＭＩＭＯ時のアンテナ間の直交化の用途に限定する。この場合、ＭＩＭＯを用いることを指示されたユーザは追加のシグナリングなしに、直交系列カバリングによりアンテナ間のリファレンスシグナルの直交化を行う。すなわち、サブフレーム内の２つのリファレンスシグナル間ではＣＡＺＡＣ系列及び巡回シフト量は同一のものを使用する。また、直交系列カバリングをユーザ間の直交化にも用いるようにしてもよい。この場合、スケジューリング許可とあわせてダイナミックに通知する。
次に、直交化と干渉ランダム化の使い分けについて、図１０を参照して説明する。
図１０において、基地局＃１、基地局＃２及び基地局＃３の上りリンクの送信タイミングは非同期である。各基地局は、２つのセクタを有し、同じ基地局に属するセクタ間では同期可能である。
セクタ間は、ＲＳ系列群が同じであっても、巡回シフト量を異なるようにすることにより直交化ができる。例えば、基地局＃１では、同じＲＳ系列群、すなわちＲＳ系列群１が割り当てられているが、巡回シフト量が異なるため直交化ができる。また、基地局＃２では、同じＲＳ系列群、すなわちＲＳ系列群２が割り当てられているが、巡回シフト量が異なるため直交化ができる。
また、基地局＃１と基地局＃２との間は、異なるＲＳ系列群を割り当てることにより、干渉のランダム化を実現できる。例えば、基地局＃１ではＲＳ系列群１が割り当てられ、基地局＃２ではＲＳ系列群２が割り当てられているため、干渉のランダム化を実現できる。
また、ＭＩＭＯ端末では、直交系列カバリングを適用することにより、アンテナ間を直交化できる。もしくは、巡回シフトを適用することにより、直交化するようにしてもよい。
また、基地局＃３のセクタ１、２のように、同期したセルでも、干渉ランダム化を優先し、異なるRS系列群を割り当ててもよい。
ここでは、基地局間非同期と仮定して説明したが、基地局間が同期している場合、基地局間でも同じＲＳ系列群と異なる巡回シフト量を割り当てることにより、同じ周波数帯で同じ周波数帯域幅を同時に用いたユーザ間の直交化を実現できる。
次に、本実施例に係る無線通信システムの処理のフローについて、図１１を参照して説明する。
基地局２００には、予め用いるＲＳ系列群が設定されている。各ユーザ端末は、予めシステムで用意される全てのＲＳ系列群の情報（どのようなＲＳ系列が各系列群に割り当てられているか、およびサブフレーム・無線フレーム番号に応じてどの系列を用いるか（ホッピングパターン））が記憶されている。また、ユーザ２は、マルチアンテナを用いるＭＩＭＯが適用される。
基地局装置２００は、報知チャネルによりシステム情報の通知を行う（ステップＳ１１０２）。例えば、基地局装置２００は、ＲＳ系列群番号、システムフレーム番号を通知する。
基地局装置２００は、ページングチャネルを送信する（ステップＳ１１０４）。例えば、ネットワークから移動局を呼び出すとき、具体的には電話がかかってきたときにページングチャネルを送信する。
ユーザ端末はページングチャネルを受信し、それに対応する形で、ユーザ端末からの初期アクセスとしてランダムアクセスチャネルを送信する（ステップＳ１１０６、ステップＳ１１０８）。
基地局装置２００とユーザ端末１及び２との間で、制御チャネルのやりとりが行われる（ステップＳ１１１０、ステップＳ１１１２）。基地局装置２００とユーザ端末１及び２との間で無線リンクの確立が行われる。基地局装置２００は、この時点でユーザ端末２がＭＩＭＯであることを認識する。
ここから、下りスケジューリングによるパケット通信状態となる。ユーザ端末は、上りＣＱＩ測定用の広帯域サウンディングリファレンスシグナルを周期的に送信する。
基地局装置２００は、ユーザ端末１へのスケジューリングを行う（ステップＳ１１１４）。
基地局装置２００は、ユーザ端末１へ上り送信許可信号を送信する（ステップＳ１１１６）。上り許可信号には、割り当てユーザの番号、上りの割り当て帯域、用いる巡回シフト番号などが含まれる。
ユーザ端末１は、割り当て帯域幅と送信するときのサブフレーム番号及び無線フレーム番号からＲＳの系列を認識する。このＲＳの系列に上り送信許可信号で通知された巡回シフトを与えて送信する（ステップＳ１１１８）。
基地局装置２００は、ユーザ端末２へのスケジューリングを行う（ステップＳ１１２０）。
基地局装置２００は、ユーザ端末２へ上り送信許可信号を送信する（ステップＳ１１２２）。上り許可信号には、割り当てユーザの番号、上りの割り当て帯域、用いる巡回シフト番号などが含まれる。
ユーザ端末２は、割り当て帯域幅と送信するときのサブフレーム番号及び無線フレーム番号からＲＳの系列を認識する。このＲＳの系列に上り送信許可信号で通知された巡回シフトを与え、ＭＩＭＯなので、アンテナ１とアンテナ２には予めシステムで定められた直交系列カバリングを乗算して送信する（ステップＳ１１２４）。
シングルキャリア−ＦＤＭＡを示す説明図である。 シングルキャリア−ＦＤＭＡにおけるリファレンスシグナルの構成を示す説明図である。 シングルキャリア−ＦＤＭＡにおけるリファレンスシグナルの構成を示す説明図である。 シングルキャリア−ＦＤＭＡにおけるリファレンスシグナルの構成を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る無線通信システムを示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るリファレンスシグナルの系列の割り当て例を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る基地局装置を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例に係る移動局を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例に係るリファレンスシグナルの系列の割り当て方法を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る基地局装置における直交化と干渉ランダム化の使い分けを示す説明図である。 本発明の一実施例に係る無線通信システムの処理を示すフロー図である。
符号の説明
５０ セル
１００１、１００２、１００３、１００ｎ 移動局
１０２ ＯＦＤＭ信号復調部
１０４ 上り割り当て許可信号復調・復号部
１０６ 報知チャネル復調・復号部
１０８ その他の制御信号、データ信号の復調・復号部
１１０ 無線フレーム番号、サブフレーム番号カウンタ
１１２ 巡回シフト量決定部
１１４ ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ
１１６ 復調用ＲＳ生成部
１１８ チャネル符号化部
１２０ データ変調部
１２２ ＳＣ−ＦＤＭＡ変調部
２００ 基地局装置
２０２ 報知チャネル生成部
２０４ ＯＦＤＭ信号生成部
２０６ 無線フレーム番号、サブフレーム番号管理部
２０８ 上り割り当て許可信号送信用制御信号生成部
２１０ ＲＳ系列群における帯域幅毎のＲＳ系列番号のメモリ
２１２ 巡回シフト番号決定部
２１４ 復調用ＲＳ生成部
２１６ 同期検出・チャネル推定部
２１８ チャネル復号部
２２０ コヒーレント検波部
２２２ 各ユーザの上りリンクチャネル状態推定部
２２４ スケジューラ
３００ アクセスゲートウェイ装置
４００ コアネットワーク

Claims (6)

  1. シングルキャリア方式により上りリンクの信号を送信する移動局であって、
    複数種類の帯域幅のそれぞれに対して、複数種類のシグナル系列が規定されるとともに、各帯域幅において規定された少なくともひとつのシグナル系列を複数種類の帯域幅にわたってまとめるように系列グループが複数規定されており、かつ複数の系列グループのそれぞれに含まれたシグナル系列は互いに異なっており、複数の系列グループのうち、いずれかの系列グループを選択する選択部と、
    前記選択部において選択した系列グループにおいて、複数種類の帯域幅のいずれかに対応したシグナル系列を特定する特定部と、
    前記特定部において特定したシグナル系列をもとに、リファレンスシグナルを生成する生成部と、
    前記生成部において生成したリファレンスシグナルを送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする移動局。
  2. 前記選択部は、基地局装置からの通知をもとに系列グループを選択することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  3. 前記選択部は、セルＩＤをもとに系列グループを選択することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
  4. 前記生成部において生成されるリファレンスシグナルは、所定のタイミングで変化することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の移動局。
  5. シングルキャリア方式により上りリンクの信号を送信するための送信方法であって、
    複数種類の帯域幅のそれぞれに対して、複数種類のシグナル系列が規定されるとともに、各帯域幅において規定された少なくともひとつのシグナル系列を複数種類の帯域幅にわたってまとめるように系列グループが複数規定されており、かつ複数の系列グループのそれぞれに含まれたシグナル系列は互いに異なっており、複数の系列グループのうち、いずれかの系列グループを選択するステップと、
    選択した系列グループにおいて、複数種類の帯域幅のいずれかに対応したシグナル系列を特定するステップと、
    特定したシグナル系列をもとに、リファレンスシグナルを生成するステップと、
    生成したリファレンスシグナルを送信するステップと、
    を備えることを特徴とする送信方法。
  6. シングルキャリア方式により上りリンクの信号を送信する移動局と、該移動局と通信を行う基地局装置とを備える無線通信システムであって、
    前記移動局は、
    複数種類の帯域幅のそれぞれに対して、複数種類のシグナル系列が規定されるとともに、各帯域幅において規定された少なくともひとつのシグナル系列を複数種類の帯域幅にわたってまとめるように系列グループが複数規定されており、かつ複数の系列グループのそれぞれに含まれたシグナル系列は互いに異なっており、複数の系列グループのうち、いずれかの系列グループを選択する選択部と、
    前記選択部において選択した系列グループにおいて、複数種類の帯域幅のいずれかに対応したシグナル系列を特定する特定部と、
    前記特定部において特定したシグナル系列をもとに、リファレンスシグナルを生成する生成部と、
    前記生成部において生成したリファレンスシグナルを送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
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