CN101167283A - 无线通信装置和无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

在对各个副载波或各个子信道进行自适应控制的无线通信中，能够削减数据接收端的无线通信装置的电路规模的无线通信装置。在该装置中，帧形成单元(103－1～103－m)在各个子信道1～m中，将导频、控制信息和发送数据进行复用而形成帧，副载波分配单元(104)对在帧形成单元(103－1～103－m)所形成的各个帧分配由自适应控制单元(114)指示的副载波，定时控制单元(105)对从副载波分配单元(104)输入的各个帧，设定彼此不同的帧定时偏移。

Description

无线通信装置和无线通信方法
技术领域
本发明涉及无线通信装置和无线通信方法。
背景技术
面向下一代移动通信系统，为了实现超过100Mbps的高速传输以及用于容纳各种业务的低延迟传输，在对适合于高速分组传输的无线传输方式进行各种各样的研究。
近年来，作为在这样的多路径的通信环境中可实现高速传输的传输方式，使用多个副载波将数据并行传输的OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)备受关注。另外，还在研讨着使用0.5ms左右的较短TTI(Transmission Time Interval)，以实现低延迟传输(例如参照非专利文献1)。在OFDM中，无线通信基站装置(以下简称为“基站”)对各个副载波或者汇集多个副载波的子信道，以TTI为单位进行发送分组的调度和自适应调制等自适应控制。由此能够实现吞吐量的提高。
(非专利文献1)永田等，「下りリンクSpread OFDMブロ一ドバンドパケツト無線アクセスにおけゐ周波数パケツトスケジユ一リングの効果」，电子情报通信学会技术研究报告，RCS2004-228，2004年11月
发明内容
本发明需要解决的问题
在进行调度和自适应调制等自适应控制时，在发送数据分组之前，从基站发送调度信息和调制参数等控制信息。该控制信息必须在发送数据分组紧前发送，以使自适应控制追随高速变动的传播路径变动。在无线通信移动台装置(以下简称为“移动台”)中，使用通过对控制信息进行解调和解码而获得的数据分组的调制参数，对数据分组进行解调和解码。另外，为了实现低延迟传输，移动台必须在短时间内(例如，数TTI内)发送对于接收到的数据分组的ACK(ACKnowledgement)或NACK(Negative ACKnowledgement)等响应。
这里，在如上所述对各个副载波或者各个子信道进行自适应控制的情况下，多个控制信息和多个数据分组被发送。因此，在移动台中，必须在所限制的时间内同时进行用于接收多个数据分组的处理。其结果，移动台的电路规模会增大。
本发明的目的是，提供无线通信装置和无线通信方法，能够削减数据接收端的无线通信装置的电路规模。
解决问题的方案
本发明的无线通信装置是将构成多载波信号的多个副载波分为多个子信道，并对所述多个子信道的每一个进行自适应控制的无线通信装置，该无线通信装置所采用的结构包括：定时设定单元，对所述多个子信道设定彼此不同的发送定时；以及发送单元，发送所述多载波信号，该多载波信号包含发送定时设定后的所述多个子信道。
本发明的有益效果
根据本发明，能够削减数据接收端的无线通信装置的电路规模。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的无线通信装置的结构的方框图。
图2是本发明实施方式1的定时控制的说明图。
图3是本发明实施方式1的移动台的接收处理的说明图。
图4是表示本发明实施方式2的无线通信装置的结构的方框图。
图5是本发明实施方式2的定时控制的说明图。
图6是本发明实施方式2的发送功率控制的说明图。
图7是以往的发送功率控制的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1表示本实施方式的无线通信装置100的结构。无线通信装置100将构成OFDM码元即多载波信号的多个副载波分为多个子信道，对这些多个子信道的每一个进行调度和自适应调制等自适应控制。另外，在以下说明中，举出无线通信装置100被装载于移动通信系统中所使用的基站的情况作为例子进行说明。
在无线通信装置100中，包括与子信道数m相同数目的以下单元，即，用于控制信道的由编码单元11和调制单元12构成的编码调制单元101-1～101-m、用于数据信道的由编码单元21和调制单元22构成的编码调制单元102-1～102-m以及帧形成单元103-1～103-m。另外包括可与无线通信装置100进行通信的移动台的数目n相同数目的、由解调单元31和解码单元32构成的解调解码单元113-1～113-n。
在编码调制单元101-1～101-m中，编码单元11对从自适应控制单元114对各个子信道输出的控制信息进行编码处理，调制单元12对编码后的控制信息进行调制处理。控制信息是进行自适应控制所需的信息，包括表示了各个子信道的发送数据的调制方式和编码率的MCS(Modulation and CodingScheme)信息，以及表示了各个发送数据被分配给哪个副载波的分配信息。另外，作为编码单元11中的编码率和调制单元12中的调制方式，使用预先决定的编码率和调制方式。
在编码调制单元102-1～102-m中，编码单元21对各个子信道的发送数据进行Turbo编码等编码处理，调制单元22对编码后的发送数据以QPSK或16QAM等调制方式进行调制处理。此时编码率和调制方式依从于从自适应控制单元114输入的MCS信息。
帧形成单元103-1～103-m在各个子信道1～m中，将导频、控制信息与发送数据进行复用而形成帧。也就是说，帧形成单元103-1～103-m在各个子信道1～m上，复用导频信道、控制信道和数据信道。这里，帧形成单元103-1～103-m以导频、控制信息、发送数据的顺序，将它们时间复用。
副载波分配单元104对帧形成单元103-1～103-m所形成的各个帧，分配由自适应控制单元114指示的副载波。
定时控制单元105对从副载波分配单元104输入的各个帧(对各个子信道1～m分别形成的多个帧)，设定彼此不同的帧定时偏移。也就是说，定时控制单元105进行对子信道1～m设定彼此不同的发送定时的定时控制。通过该控制，各个子信道的各个帧以分别不同的定时，m个并行地输入到IFFT(InverseFast Fourier Transform)单元106。
IFFT单元106对被分配了定时控制后的各个帧的副载波进行IFFT，从而获得OFDM码元。
GI附加单元107将与OFDM码元的末端部分相同的信号附加到OFDM码元的首端而设置GI(Guard Interval)。
无线发送处理单元108对附加GI后的OFDM码元进行D/A转换、放大和上变频等发送处理，然后从天线109发送到移动台。也就是说，无线发送处理单元108将OFDM码元发送到移动台，该OFDM码元包括已由定时控制单元105设定了彼此不同的发送定时的子信道1～m。
这样，无线通信装置100对汇集了多个副载波的各个子信道进行自适应控制并发送数据。
另一方面，无线接收处理单元110通过天线109接收从最大n个移动台同时发送的n个OFDM码元，并对这些OFDM码元进行下变频、D/A转换等接收处理。
GI除去单元111从接收处理后的OFDM码元中除去GI。
FFT(Fast Fourier Transform)单元112对除去GI后的OFDM码元进行FFT来获得频域上被复用的各个移动台的信号。这里，各个移动台使用彼此不同的副载波或彼此不同的子信道来发送信号，各个移动台的信号分别包括从各个移动台报告的每个子信道的接收质量信息。另外，各个移动台可以通过接收SNR、接收SIR、接收SINR、接收CINR、接收功率、干扰功率、误码率、吞吐量、可满足规定的差错率的MCS等来进行各个子信道的接收质量的测定。另外，接收质量信息有时被表示为CQI(Channel Quality Indicator)或CSI(Channel State Information)等。
在解调解码单元113-1～113-n中，解调单元31对FFT后的信号进行解调处理，解码单元32对解调后的信号进行解码处理。由此获得接收数据。另外，接收数据中各个子信道的接收质量信息被输入到自适应控制单元114。
自适应控制单元114基于从各个移动台报告的各个子信道的接收质量信息，进行自适应控制。也就是说，自适应控制单元114基于各个子信道的接收质量信息，对于编码调制单元102-1～102-m，对各个子信道选择可满足期望的差错率的MCS(MCS选择)而输出MCS信息，对于副载波分配单元104，使用Max SIR法和正比公平(Proportional Fairness)法等调度算法，对各个子信道进行频率调度即决定将各个发送数据分配到哪个副载波。另外，自适应控制单元114对各个子信道生成包含MCS信息和分配信息的控制信息，并分别输出到所对应的编码调制单元101-1～101-m。
如果对各个子信道的各个帧进行如上所述的定时控制，则如图2所示，对各个子信道设定不同的定时偏移。因此，以往以相同的定时被发送的m个(图2为m＝8)帧，变为以各自不同的定时被发送。所以在多个子信道被分配到一个移动台时，各个子信道的CPICH(Common Pilot Channel)、HS-SCCH(Shared Control Channel for HS-DSCH)和HS-DSCH(High Speed DownlinkShared Channel)分别在该移动台中，以相差定时偏移的不同定时被接收。另外，在图2中，假设子信道数为m＝8，各个子信道间的定时偏移为1/4帧。因此，在图2中，每隔三个子信道取相同发送定时。另外，CPICH是用于导频的信道，HS-SCCH是用于上述控制信息的信道，HS-DSCH是用于发送数据的信道。
如果在移动台，各个子信道的CPICH、HS-SCCH和HS-DSCH分别在不同的定时被接收，则在移动台可以通过下述方式进行接收处理。以下，使用图3说明移动台的接收处理。为了简化说明，图3中，将来自基站的发送信号省略为4个子信道来表示。另外，这里假设必须对各个子信道中的数据，在移动台接收后1TTI以内完成解码以满足延迟要求。
移动台对各个子信道1～4，依次进行以下处理。也就是说，移动台对于接收到的基带信号，将导频(CPICH)和控制信息(HS-SCCH)存储于存储器(处理(1))。移动台在接收到导频和控制信息后，进行传播路径估计并使用传播路径估计值对控制信息进行信号校正(处理(2))。接着，移动台对校正后的控制信息进行解调和解码(处理(3))。这里，因为各个子信道的帧定时分别不同，所以进行处理(1)～(3)的一系列处理所需的电路(硬件)，对各个处理分别具有一个就足够。
接着，移动台将数据(HS-DSCH)依次存储于存储器#1～#3(处理(4))。每当数据被存储于各个存储器时，移动台根据解码后的控制信息所包含的MCS信息，进行数据的接收处理(处理(5))。移动台在处理(5)中，首先使用传播路径估计值对数据进行信号校正。接着，移动台对数据进行重复(repetition)或码元合成。接着，移动台对数据进行解交织。然后，移动台对数据进行Turbo解码。这里，对Turbo解码使用两个解码电路#1和#2以在解码限制时间即1TTI内完成解码。因此，进行处理(4)所需的存储器具有三个就足够，进行处理(5)所需的传播路径估计和信号校正电路、重复合成电路、解交织电路分别具有一个就足够，而且Turbo解码电路具有两个就足够。
相对于此，在如以往将所有子信道以相同的定时从基站发送时，为了在限制时间即1TTI内完成解码，对于处理(1)～(3)，各个处理分别需要四个电路，而对于处理(5)，分别需要四个传播路径估计和信号校正电路、重复合成电路和解交织电路。
这样，根据本实施方式，在移动台以分别不同的定时接收各个子信道的帧，能够对多个帧以各自不同的定时进行接收处理，因此能够削减电路规模。
另外，在上行线路，从移动台向基站反馈各个子信道的接收质量信息。在如以往以相同的定时从基站发送所有子信道时，为了在所有子信道使自适应控制中的控制延迟成为相同，也必须同时反馈所有子信道接收质量信息。但是，在本实施方式中，各个子信道的帧定时不同，因此接收质量信息的反馈定时也按各个子信道不同。因此，根据本实施方式，不再出现上行线路的反馈信息在时间上集中的情况，由此可以降低反馈信息对上行线路的数据造成的干扰。另外，如果移动台将多数反馈信息复用并同时发送，则所需最大发送功率会增大。于是，通过上述的方式，以不同的定时发送各个反馈信息。由此能够降低所需最大发送功率。
这样，根据本实施方式，通过数据发送端的无线通信装置即基站以各自不同的定时发送各个子信道的各个帧，从而能够削减数据接收端的无线通信装置即移动台的电路规模。
(实施方式2)
在本实施方式中，对各个子信道的各个帧进行发送功率控制。另外，在本实施方式中，对各个小区设定不同的帧定时。
图4表示本实施方式的无线通信装置200的结构。图4中，对与实施方式1(图1)相同的结构赋予相同的标号，并省略说明。
在无线通信装置200中，具备与子信道数m相同数目的发送功率控制单元201-1～201-m，它对从帧形成单元103-1～103-m输入的各个帧的导频(CPICH)、控制信息(HS-SCCH)和发送数据(HS-DSCH)的发送功率进行控制。发送功率控制单元201-1～201-m例如以使CPICH∶HS-SCCH∶HS-DSCH的功率比为2∶2∶1的方式设定发送功率。也就是说，发送功率控制单元201-1～201-m将导频信道的发送功率设定为大于数据信道的发送功率的功率。并且，发送功率控制单元201-1～201-m将控制信道的发送功率设定为大于数据信道的发送功率的功率。
定时控制单元202输入由无线网络控制装置(RNC：Radio NetworkController)指示的定时信息，定时控制单元202根据该定时信息而进行上述的定时控制。通过该定时信息，指示每小区不同的帧定时偏移。由此，在定时控制单元202中，对各个帧设定与在相邻小区的无线通信装置中设定的发送定时不同的发送定时。通过这样的定时控制，例如，在小区1的无线通信装置200中设定如上述图2所示的定时偏移，而在邻接小区1的小区2的无线通信装置200中，设定如图5所示的定时偏移。这样，在本实施方式，各个子信道的定时偏移在每小区不同，因此能够避免本小区的导频的发送定时与相邻小区的导频的发送定时一致的情况。其结果，能够防止在位于小区边界附近的移动台中，双方的导频彼此干扰的情况。通过如此防止导频的干扰，在移动台中能够提高传播路径估计精度，其结果，可提高吞吐量。
这里，使用图6详细地说明上述的发送功率控制。并且，在说明中与以往的发送功率控制(图7)进行对比。另外，在图6和图7中，各个数字表示发送功率值。另外，这里，在图6和图7的双方情况中，假设每一OFDM码元的可发送的最大功率(总发送功率)为10。
在本实施方式中，由于帧定时偏移为每个子信道不同，因此，在总发送功率为10而且如图6所示由8个子信道构成1OFDM码元的情况下，如上所述，例如CPICH∶HS-SCCH∶HS-DSCH的功率比可以设定为2∶2∶1。也就是说，能够设定CIPCH的发送功率为2，HS-SCCH的发送功率为2，而HS-DSCH的发送功率为1。
相对于此，在未进行这种发送功率控制的以往技术中，CPICH∶HS-SCCH∶HS-DSCH的功率比为1∶1∶1。因此，在总发送功率为10而且由8个子信道构成1OFDM码元的情况下，如图7所示，CPICH的发送功率、HS-SCCH的发送功率以及HS-DSCH的发送功率必须都设定为1.25。
这里，需要高精度的传播路径估计，以便在移动台中对数据无差错地进行解调。在传播路径估计精度较低时，即使数据的接收功率较大，差错率也会高。因此，在总发送功率为一定的条件下，如本实施方式，通过将用于进行传播路径估计的导频(CPICH)的发送功率设定为大于数据(HS-DSCH)的发送功率的功率，从而可以降低差错率，其结果，能够提高吞吐量。
另外，对于HS-SCCH，不进行自适应调制而调制方式和编码率为固定，也不进行基于HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)的重发。因此，如本实施方式，必须将HS-SCCH的发送功率设定为大于HS-DSCH的发送功率。另外，如果因HS-SCCH的发送功率不足而控制信息出错，则不但无法对数据正确地进行解码，而且无法对数据获得HARQ增益，吞吐量极大地降低。所以如本实施方式这样，使HS-SCCH的发送功率比以往大。
另外，在以往技术中，也可以将CPICH∶HS-SCCH∶HS-DSCH的功率比设定为2∶2∶1。但是，如以往以相同的定时发送所有的子信道时，如图7所示，各个子信道的CPICH和HS-SCCH均以相同的定时被发送。因此，在总发送功率被固定为10的条件下，由8个子信道构成1OFDM码元时，如果CPICH和HS-SCCH的发送功率为1.25，则HS-DSCH的发送功率会减少到1.25/2。其结果，数据的差错率升高，吞吐量降低。
这样，根据本实施方式，因为各个子信道的帧定时不同，也就是各个子信道的导频信道、控制信道和数据信道的发送定时彼此不同，所以在总发送功率为一定的条件下，在导频信道、控制信道和数据信道间，能够设定使差错率特性为最好的如上所述的功率比。由此，能够提高吞吐量。换言之，能够在总发送功率保持为一定的同时，设定使满足所需差错率的所需发送功率最小的功率比。
另外，上述各个实施方式的无线通信装置也可装载于移动台。
另外，在上述各个实施方式中，假设以OFDM方式来传输基站所接收的信号(即，移动台以上行线路发送的信号)而进行说明。但是，也可以采用例如单载波方式或CDMA方式等OFDM方式以外的传输方式来传输该信号。
另外，在上述各个实施方式中，说明了在副载波分配单元104的后级设置定时控制单元105和202的结构。但是，定时控制单元105和202也可以设置在副载波分配单元104的前级。
另外，在上述各个实施方式中，说明了对子信道适用本发明的情况。但也可以同样地对副载波适用本发明。也就是说，也可以在对各个副载波进行自适应控制的无线通信装置中，对多个副载波设定彼此不同的发送定时。
另外，在上述各个实施方式中，说明了对各个帧设定不同的定时偏移的情况。但也可以同样地对各个子帧或各个时隙设定不同的定时偏移。
另外，在上述各个实施方式中，假设子信道为由连续的副载波构成的信道并进行说明。但是，子信道也可以由非连续的副载波构成。另外，子信道有时被称为副载波块、子带或组块(chunk)。
另外，有时候移动台被称为UE，基站装置被称为Node B，副载波被称为音调(Tone)。
另外，作为自适应控制，除了调度和自适应调制之外，有时也进行自适应发送功率控制和自适应扩频率控制等。再者，作为自适应控制，也可以组合进行这些中的多个，或者只进行这些中的任意一个。
另外，作为导频信道，例如在3GPP标准中，除了CPICH之外还有P-CPICH(Primary Common Pilot Channel)、S-CPICH(Secondary Common PilotChannel)以及DPCCH(Dedicated Physical Control Channel)中的Dedicated PilotChannel(专用导频信道)等。
另外，作为控制信道，例如在3GPP标准中，除了HS-SCCH之外还有DCCH(Dedicated Physical Control Channel)、P-CCPCH(Primary CommonControl Physical Channel)、S-CCPCH(Secondary Common Control PhysicalChannel)以及DPCCH(Dedicated Physical Control Channel)等。
另外，作为数据信道，例如在3GPP标准中，除了HS-DSCH之外还有DSCH(Downlink Shared Channel)、DPCH(Dedicated Physical Channel)以及DCH(Dedicated Channel)等。
在上述的各个实施方式中，以硬件构成本发明的情况作为例子进行说明，但本发明能够以软件实现。
另外，用于上述实施方式的说明中的各功能块通常被作为集成电路的LSI来实现。这些块既可以被单独地集成为一个芯片，也可以一部分或全部被集成为一个芯片。虽然此处称为LSI，但根据集成程度，可以被称为IC、系统LSI、超大LSI(Super LSI)、特大LSI(Ultra LSI)。
另外，实现集成电路化的方法不仅限于LSI，也可使用专用电路或通用处理器来实现。也可以使用在LSI制造后可编程的FPGA(Field ProgrammableGate Array)，或者可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。
再者，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术的出现，如果能够出现替代LSId的集成电路化的新技术，当然可利用新技术进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。
本说明书是基于2005年4月28日申请的日本专利申请第2005-133721号。其内容全部包含于此。
工业实用性
本发明能够适用于移动通信系统等。

Claims (7)

1.一种无线通信装置，将构成多载波信号的多个副载波分为多个子信道，并对所述多个子信道的每一个进行自适应控制，该无线通信装置包括：
定时设定单元，对所述多个子信道设定彼此不同的发送定时；以及
发送单元，发送所述多载波信号，该多载波信号包含发送定时设定后的所述多个子信道。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，
还包括：复用单元，在所述多个子信道的每一个上进行导频信道和数据信道复用；以及
功率设定单元，将所述导频信道的发送功率设定为大于所述数据信道的发送功率的功率。
3.如权利要求1所述的无线通信装置，其中，
还包括：复用单元，在所述多个子信道的每一个上进行控制信道和数据信道复用，以及
功率设定单元，将所述控制信道的发送功率设定为大于所述数据信道的发送功率的功率。
4.如权利要求1所述的无线发送装置，其中，
所述定时设定单元设定与在相邻小区的无线通信装置中所设定的发送定时不同的发送定时。
5.一种无线通信基站装置，包括权利要求1所述的无线通信装置。
6.一种无线通信移动台装置，包括权利要求1所述的无线通信装置。
7.一种无线通信方法，将构成多载波信号的多个副载波分为多个子信道，并对所述多个子信道的每一个进行自适应控制，
该无线通信方法对在所述多个子信道中分别形成的多个帧，设定彼此不同的帧定时偏移。
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