CN101518140B - 通信系统、基站和通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信系统、基站和通信方法。在OFDMA通信方式的通信系统中，即便在该用户的终端的通信正在继续时发送数据暂时减少，之后再次增加的情况下，也可不降低该用户的终端的通信吞吐量而继续通信，另外，向用户的终端提供对应于QoS的吞吐量。在基站(1)与多个终端之间使用一个或多个子信道进行数据通信的OFDMA方式的通信系统中，具备：取得通信数据量的通信数据量取得部件、和按照所述通信数据量分配所述子信道的信道分配部件，在所述通信数据量减少的情况下，所述信道分配部件维持所述分配的子信道中至少一个子信道的分配。

Description

通信系统、基站和通信方法
技术领域
本发明涉及一种OFDMA方式的通信系统、基站和通信方法。
背景技术
作为数字便携电话系统或PHS系统等无线访问方式，采用组合TDMA(Time Division Multiple Access：时分多址连接)与TDD(TimeDivision Duplex：时分双工)的TDMA/TDD方式。并且，除此之外，提议有效利用OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：正交频分多址连接)的OFDMA方式。
OFDM是将调制数据的载波分割成彼此正交的多个‘子载波’(细化后的载波)，并使数据信号分散到各个子载波后发送的方式。
下面，说明OFDM方式的概要。
图7是表示发送侧使用的OFDM调制装置的构成的框图。向OFDM调制装置输入发送数据。该发送数据被提供给串行/并行变换部201，变换为由低速的多个传送符号构成的数据。即，分割传送信息，生成多个低速的数字信号。该并行数据被提供给快速傅立叶反变换(IFFT)部202。
并行数据被分配给构成OFDM的各子载波，在频率区域被映射。这里，对各子载波实施BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等调制。映射数据通过实施IFFT运算，从频率区域的发送数据变换为时间区域的发送数据。由此，生成分别对有彼此正交关系的多个子载波进行独立调制后的多载波调制信号。将IFFT部202的输出提供给保护间隔附加部203。
保护间隔附加部203如图8所示，将传送数据的有效符号的后部作为保护间隔，按每个传送符号，在有效符号期间的前部附加拷贝。将由该保护间隔附加部得到的基带(baseband)信号提供给正交调制部204。
正交调制部204对从保护间隔附加部203提供的基带OFDM信号，使用从OFDM调制装置的局部振荡器105提供的载波信号，实施正交调制，频率变换为中间频率(IF)信号或无线频率(RF)信号。即，正交调制部在将基带信号频率变换为期望的传送频带后，输出到传送路径。
图9是表示接收侧使用的OFDM解调装置的构成的框图。经规定的传送路径向OFDM解调装置输入由图7的OFDM调制装置生成的OFDM信号。
将输入到该OFDM解调装置的OFDM接收信号提供给正交解调部211。正交解调部211使用从OFDM解调装置的局部振荡器212提供的载波信号对OFDM接收信号实施正交解调，从RF信号或IF信号频率变换为基带信号，得到基带OFDM信号。将该OFDM信号提供给保护间隔去除部213。
保护间隔去除部213根据从未图示的符号定时同步部提供的定时信号，去除由OFDM调制装置的保护间隔附加部203附加的信号。将由该保护间隔去除部213得到的信号提供给快速傅立叶变换(FFT)部214。
FFT部214通过对输入的时间区域的接收数据进行FFT，将其变换为频率区域的接收数据。并且，在频率区域中去映射，按每个子载波生成并行数据。这里，进行对应于向各子载波实施的BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等调制的解调。将由FFT部214得到的并行数据提供给并行/串行变换部215，作为接收数据输出。
如上所述，OFDM是将载波分割成多个子载波的方式。另外，OFDMA是从上述OFDM中的子载波中汇集多个子载波并分组，将一个或多个各组分配给各用户，进行多工通信(multiplex communication)的方式。上述各组分别称为子信道。即，各用户使用分配的一个或多个子信道进行通信。另外，子信道按照进行通信的数据量或传播环境等适应地增减分配。
专利文献1中，公开了因各子信道的信道环境不同而使导频载波适应地变化、分配导频载波的方法。在该分配方法中，在信道环境好的情况下，分配导频载波少，在信道环境差的情况下，分配导频载波多。由此，分配给1用户的子信道的数量变化。
专利文献1：JP特表2005-520432
在上述现有技术中，当该用户的终端的通信正在继续、发送数据暂时减少时，基站为了其它用户终端而开放无用的子信道。
另外，在该用户的终端的发送数据量再次增加的情况下，为了再次使用开放的子信道，必需等待分配给其它用户终端的子信道开放。其间，由于即便该用户的终端通信数据量再次增加，可使用的子信道的数量也仍然减少，所以存在该用户终端中的通信吞吐量不提高，至数据发送完成需要时间的问题。
另外，当分配子信道时，必需事先检查该子信道可否使用的载波侦听(carrier sense)。数据量增加，为了重新分配子信道，对全部子信道进行载波侦听，所以该处理必需大量时间。结果，由于至子信道分配之前需要时间，所以该用户终端的通信吞吐量会下降。
在上述情况下，不会向用户的终端提供对应于QoS的通信吞吐量。
发明内容
本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于得到一种OFDMA方式的通信系统、基站和通信方法，在OFDMA通信方式的通信系统中，即便在该用户的终端通信正在继续时发送数据暂时减少，之后再次增加的情况下，也可不降低该用户的终端的通信吞吐量而继续通信，另外，可向用户的终端提供对应于QoS的吞吐量。
为了解决上述课题，本发明的通信系统是在基站与多个终端之间使用一个或多个子信道进行通信的OFDMA方式的通信系统，其特征在于，具备：取得通信数据量的通信数据量取得部件；和按照所述通信数据量分配所述子信道的信道分配部件；在所述通信数据量减少的情况下，所述信道分配部件根据事先提供的涉及该通信的优先级，维持所述子信道的分配(权利要求1)。
另外，其特征在于：所述信道分配部件根据所述优先级，确定分配的所述子信道中、维持的子信道的数量(权利要求2)。
另外，其特征在于：所述信道分配部件根据所述优先级，确定维持分配的子信道的时间(权利要求3)。
另外，其特征在于：所述优先级是QoS等级(权利要求4)。
本发明的基站是一种与多个终端之间使用一个或多个子信道进行通信的OFDMA方式的基站，其特征在于，具备：取得与确立通信的终端之间的通信数据量的通信数据量取得部件；和按照所述通信数据量向所述确立通信的终端分配所述子信道的信道分配部件；在与所述确立通信的终端之间的通信数据量减少的情况下，所述信道分配部件根据事先提供的涉及该通信的优先级，维持所述子信道的分配(权利要求5)。
另外，其特征在于：所述信道分配部件根据所述优先级，确定分配的所述子信道中、维持的子信道的数量(权利要求6)。
另外，其特征在于：所述信道分配部件根据所述优先级，确定维持分配的子信道的时间(权利要求7)。
本发明的通信方法是在基站与多个终端之间、使用一个或多个子信道进行通信的OFDMA方式的通信方法，其特征在于，包括：取得通信数据量的通信数据量取得步骤；和按照所述通信数据量分配所述子信道的信道分配步骤；所述信道分配步骤在所述通信数据量减少的情况下，根据事先提供的涉及该通信的优先级，维持所述子信道的分配(权利要求8)。
发明效果
根据本发明，当基站与确立通信的终端之间通信数据量减少时，不开放数据为空的多个子信道中的至少一个地维持分配，不分配给其它终端，所以在该终端的通信再次增加的情况下，通信的吞吐量不降低，可向用户的终端提供对应于QoS的吞吐量。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的通信方法中使用的OFDMA的帧构成的说明图。
图2是本发明实施方式的通信系统的基站框图。
图3是表示本发明实施方式的通信系统的基站中的额外子信道的分配维持流程的图。
图4是本发明实施方式的通信系统中的序列图。
图5是表示图4的序列中的额外子信道的分配维持时间的图。
图6是未考虑QoS时的通信方法的序列图。
图7是表示现有的发送侧使用的OFDM调制装置的构成框图。
图8是表示保护间隔的说明图。
图9是表示现有的接收侧使用的OFDM解调装置的构成框图。
符号说明
1基站
11无线通信部
12信号处理部
13调制解调部
14外部I/F部
15控制部
15-1ESCH(额外子信道)设定部
15-2ESCH(额外子信道)分配维持控制部
15-3Invalid信号(表示不许可的信号)生成部
15-4QoS等级取得部
16存储部
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的通信系统的实施方式。
图1是表示本发明实施方式的通信方法中使用的OFDMA的帧构成的说明图。
本通信系统是在基站(CS：cell station)与多个终端(PS：personalstation)之间、按每个频带通过由多个子信道构成的帧来进行通信的OFDMA方式的通信系统。
图1的帧构成例如是PHS系统中使用的时隙为4个(S1～S4)时的构成，纵轴为频率轴，横轴为时间轴。
图1中，下行链路期间和上行链路期间均相对频率轴被分割成28个频带。最初的频带的子信道被称为控制子信道，由控制信道(CCH)使用。
另外，上述最初的频带为最高的频带或最低的频带无论哪个均可。另外，控制子信道指示在各频带中使用各时隙的哪个子信道。
图1的实例是PHS系统实例，可由控制子信道C1～C4指定的基站是4个基站。另外，PHS系统中每100ms间歇发送控制信道。
之后，在剩余的27个频带中，由发送接收数据的业务子信道T1～T108构成，由频率方向上27个、时间轴方向上4个全部108个子信道构成。
该业务子信道由锚定子信道(anchor subchannel)与额外子信道构成。
所谓锚定子信道是用于通知各终端哪个终端使用哪个子信道、或用于基站与终端商议可否以再送控制来正确交换数据的子信道。
所谓额外子信道是发送实际使用的数据的子信道，可向一个终端分配多个额外子信道。此时，分配的额外子信道越多，频域越宽，所以可高速通信。
下面，说明本通信系统中使用的基站的构成。图2是本发明实施方式的通信系统的基站框图。
如图2所示，基站1由以下构成：连接于天线、将来自后述的信号处理部12的信号变换为RF信号、或反过来对接收到的RF信号进行变换以使得信号处理部12能够处理的无线通信部11；处理接收到的信号或发送的信号的信号处理部12；进行信号的调制或解调的调制解调部13；连接于上位通信网的外部I/F部14；控制信号处理部12和调制解调部13的控制部15；以及存储QoS信息等的存储部16。
控制部15取得通信数据量(通信数据量取得部件)，并按照通信数据量分配子信道(信道分配部件)。之后，在通信数据量减少的情况下，控制以维持分配的子信道中至少一个子信道的分配。
因此，控制部15具有：设定通信中使用的额外子信道(ESCH)的每个终端的分配的ESCH(额外子信道)设定部15-1；判定是否开始无发送数据的额外子信道的分配维持，并指示对ESCH(额外子信道)设定部15-1的额外子信道开放、对Invalid信号(表示不许可的信号)生成部15-3的额外子信道分配维持的ESCH分配维持控制部15-2；在额外子信道的PHY帧的V字段(field)中生成Invalid信号(表示不许可的信号)的Invalid信号(表示不许可的信号)生成部15-3；以及从存储部16取得涉及用户的QoS等级的信息的QoS等级取得部15-4。
在本发明实施方式的通信系统中，是否继续子信道的连接的判定根据该终端的QoS信息，对额外子信道(ESCH)的占有程度附加差后进行判定。
由此，可向用户提供对应于QoS信息的吞吐量。
所谓QoS(Quality of Service)是在网络上预约某个特定的通信用的频域，并保证传送品质以不中断数据的功能。
另外，QoS信息中包含的QoS等级按照通信的优先级来分等级，例如，可分类为流(streaming)、文件传输、尽力而为(best effort)3种。流是声音或动画的实时配送或电视电话等不允许通信延迟或停止的等级，设为优先级最高的等级1。
文件传输是只要一定程度的频域可确保电子文件即可的等级，设为优先级比流低的等级2。
尽力而为是不进行QoS保证的等级，设为优先级最低的等级3。
说明本发明实施方式的OFDMA方式的通信系统的基站中的额外子信道的分配维持流程。
图3是表示本发明实施方式的通信系统的基站中的额外子信道的分配维持流程的图。
·开始分配维持流程。
·基站1的QoS等级取得部15-4从存储部16取得涉及用户的QoS等级的信息(步骤S1)。
·控制部15按照取得的QoS等级，设定通信频域(步骤S2)。例如，在分类成所述3种等级(等级1～3)的情况下，分配给优先级最高的等级1的通信频域设定为最宽的频域。接着，优先级高的等级2将分配的通信频域设定成中等程度的频域。分配给优先级最低的等级3的通信频域设定为最窄的频域。
·ESCH设定部15-1设定通信中使用的额外子信道(ESCH)的每个终端的分配，确立通信(步骤S3)。
·ESCH分配维持控制部15-2判定基站-终端间的通信中正使用的各额外子信道内是否存在发送数据(步骤S4)，在判定为有发送数据的额外子信道的情况下(步骤S4的“是”)，原样继续数据发送(步骤S5)。
·在无发送数据的额外子信道的情况下(步骤S4的“否”)，ESCH分配维持控制部15-2判定是否开始该额外子信道的分配维持(步骤S6)，在判定为不开始分配维持的情况下，指示ESCH设定部15-1开放该额外子信道(步骤S8)，结束分配维持流程。
·在判定为开始分配维持的情况下(步骤S6的“是”)，指示Invalid信号(表示不许可的信号)生成部15-3，使Invalid信号(表示不许可的信号)搭载于PHY帧的V字段上发送，从而持续发送(分配维持)空数据的额外子信道。控制部15判定是否经过规定的分配维持时间(步骤S7)，在经过分配维持时间的情况下(步骤S7的“是”)，返回步骤S4的处理。
是开放还是分配维持无发送数据的额外子信道，按照QoS等级，确定开放的额外子信道的个数及分配维持的额外子信道的个数。例如，在分类成所述3种等级(等级1～3)的情况下，设等级1完全不开放额外子信道，等级2开放一半额外子信道，等级3开放1/4额外子信道等。
另外，在分配维持额外子信道的情况下，按照QoS等级来改变分配维持时间。例如，在分类成所述3种等级(等级1～3)的情况下，设等级1的分配维持时间为t1，等级2的分配维持时间为t2，等级3的分配维持时间为t3，分配构成t1＞t2＞t3的规定分配维持时间等。
另外，开放的子信道最好不分配给其它终端的锚定子信道，而分配给额外子信道。这是因为，若分配给其它终端的锚定子信道，则例如即便其它终端的发送数据量减少，在通信连接结束之前也不开放锚定子信道，但如果是额外子信道，则有可能再次开放。
本发明实施方式的通信方法是考虑了QoS的情况，用图4所示的终端与基站间的通信步骤的序列来详细说明。
区分图示终端(PS)和基站(CS)中通信的子信道的种类(控制信道(CCH)、构成通信信道(TCH)的锚定子信道(ASCH)、额外子信道(ESCH))。
本通信方法即便用户数据暂时减少，也从基站向终端持续发送一定时间数据，基站不向其它终端分配额外子信道(ESCH)。如图5所示，通过持续发送下行链路(从基站至终端的链路)，该终端也将该额外子信道识别为已分配，不分配给其它终端。
图4中，示出从通信开始(终端-基站的连接)至通信结束(终端-基站的开放)。
(1-1)连接步骤
连接时以与现有的PHS系统一样的步骤连接。
·从终端向基站通过控制信道(CCH)发送链路信道(LCH)设立(确定)。
·基站执行载波侦听。
·从基站向终端通过控制信道(CCH)发送链路信道(LCH)指配(分配)。
·终端执行载波侦听。
如上所述，在锚定子信道(ASCH)连接之前，必需基站与终端双方执行载波侦听。由此，可用于稳定的频域控制。
(1-2)额外子信道的分配、通信的确立
当该终端将未使用的子信道作为额外子信道(ESCH)分配时，执行载波侦听。
·从终端向基站通过锚定子信道(ASCH)以RCH字段发送测距请求(频域设定的请求)。
这种额外子信道(ESCH)的请求·分配经锚定子信道(ASCH)传送。
·基站执行载波侦听。
·从基站向终端通过锚定子信道(ASCH)以MAP字段发送测距应答(频域设定)。
·基站与终端之间开始用户数据发送接收。
·从终端向基站通过锚定子信道(ASCH)以RCH字段发送测距请求(频域设定的请求)。
·基站执行载波侦听。
当增设额外子信道(ESCH)时，由于该终端将未使用的子信道作为额外子信道(ESCH)分配，所以执行载波侦听。
(1-3)额外子信道(ESCH)的分配维持
·从基站向终端通过锚定子信道(ASCH)以MAP字段发送测距应答(频域设定)。
·基站与终端之间发送接收用户数据。
当发送接收用户数据时，在通信数据减少的情况下，使作为表示不许可的信号的“Invalid”搭载于锚定子信道的V字段上，从终端向基站持续发送(通信继续)。此时，不开放额外子信道(ESCH)而持续维持分配。
此时，按照QoS等级，确定开放的额外子信道的个数及分配维持的额外子信道的个数。另外，在分配维持额外子信道的情况下，按照QoS等级改变分配维持时间。
在数据再次增加的情况下，使用上述未开放而持续分配维持的额外子信道(ESCH)来发送用户数据。
(1-4)通信结束
·从基站向终端通过控制信道(CCH)进行通信信道(TCH)开放请求。
呼叫切断并结束通信。
接着，作为比较例，说明未考虑QoS时的OFDMA方式的通信方法的序列。
图6是表示未考虑QoS而进行通信的情况下的、从通信开始(终端-基站的连接)至通信结束(终端-基站的开放)的流程的说明图。
(2-1)连接步骤
连接时以与现有的PHS系统一样的步骤连接。
·从终端向基站通过控制信道(CCH)发送链路信道(LCH)设立(确定)。
·基站执行载波侦听。
·从基站向终端通过控制信道(CCH)发送链路信道(LCH)指配(分配)。
·终端执行载波侦听。
如上所述，在锚定子信道(ASCH)连接之前，必需基站与终端双方执行载波侦听。由此，可用于稳定的频域控制。
(2-2)额外子信道的分配、通信的确立
·从终端向基站通过锚定子信道(ASCH)以RCH字段发送测距请求(频域设定的请求)。
频域设定、即额外子信道(ESCH)的请求·分配经锚定子信道(ASCH)传送。
·执行基站的锚定子信道(ASCH)的载波侦听。
·从基站向终端通过锚定子信道(ASCH)以MAP字段发送测距应答(频域设定)。
·基站与终端之间发送接收用户数据。
·从终端向基站通过锚定子信道(ASCH)以RCH字段发送测距请求(频域设定的请求)。
·执行基站的锚定子信道(ASCH)的载波侦听。
·从基站向终端通过锚定子信道(ASCH)以MAP字段发送测距应答(频域设定)。
·基站与终端之间发送接收用户数据。
(2-3)额外子信道(ESCH)的开放
·从基站向终端通过锚定子信道(ASCH)的MAP向终端通知开放额外子信道(ESCH)。此时，不继续终端开放的额外子信道(ESCH)中的下行链路(从基站至终端的)发送。
·基站与终端之间发送接收用户数据。
·从终端向基站通过锚定子信道(ASCH)以RCH字段发送测距请求(频域设定的请求)。
·当根据频域增设请求来分配暂时开放的额外子信道(ESCH)时，由于该基站将未使用的子信道作为额外子信道来分配，所以执行基站的锚定子信道(ASCH)的载波侦听。
这样，当不考虑QoS而进行通信的情况下，额外子信道(ESCH)增设时必需载波侦听。
·从基站向终端通过锚定子信道(ASCH)以MAP字段发送测距应答(频域设定)。
·基站与终端之间发送接收用户数据。
(2-4)通信结束
·从基站向终端通过控制信道(CCH)进行通信信道(TCH)开放请求。
·呼叫切断并结束通信。
如上所述，根据本发明，当基站与确立通信的终端之间、通信数据量减少时，由于不开放多个子信道中的至少一个而维持分配，不分配给其它终端，所以在该终端的通信再次增加的情况下，不降低通信的吞吐量。另外，通过按照QoS等级使维持分配的子信道的数量或维持的时间变化，可向用户的终端提供QoS服务。
本申请基于2006年9月20日申请的日本专利申请(JP特愿2006-254386)、2006年12月25日申请的日本专利申请(JP特愿2006-347754)，这里参照引入其内容。

Claims (7)

1.一种通信系统，以正交频分多址连接OFDMA方式在基站与多个终端之间使用一个或多个子信道进行通信，
该通信系统具备：
取得与基站确立通信的终端与基站之间的通信数据量的通信数据量取得部件；
按照所述通信数据量分配所述子信道的信道分配部件；和
取得涉及QoS等级的信息的QoS等级取得部，
在所述通信数据量减少的情况下，所述信道分配部件根据事先提供的涉及该通信的所取得的QoS等级，来维持所述子信道的分配。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，
所述信道分配部件根据所述QoS等级，来确定分配的所述子信道中、维持的子信道的数量。
3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，
所述信道分配部件根据所述QoS等级，来确定维持分配的子信道的时间。
4.一种基站，以正交频分多址连接OFDMA方式与多个终端之间使用一个或多个子信道进行通信，
该基站具备：
取得与确立通信的终端之间的通信数据量的通信数据量取得部件；
按照所述通信数据量向所述确立通信的所述终端分配所述子信道的信道分配部件；和
取得涉及QoS等级的信息的QoS等级取得部，
在与所述确立通信的所述终端之间的通信数据量减少的情况下，所述信道分配部件根据事先提供的涉及该通信的所取得的QoS等级，来维持所述子信道的分配。
5.根据权利要求4所述的基站，其特征在于，
所述信道分配部件根据所述QoS等级，来确定分配的所述子信道中、维持的子信道的数量。
6.根据权利要求4或5所述的基站，其特征在于，
所述信道分配部件根据所述QoS等级，来确定维持分配的子信道的时间。
7.一种在基站与多个终端之间、使用一个或多个子信道进行通信的正交频分多址连接OFDMA方式的通信方法，
该通信方法包括：
取得与基站确立通信的终端与基站之间的通信数据量的通信数据量取得步骤；
按照所述通信数据量分配所述子信道的信道分配步骤；和
取得涉及QoS等级的信息的QoS等级取得步骤，
所述信道分配步骤，在所述通信数据量减少的情况下，根据事先提供的涉及该通信的所取得的QoS等级，维持所述子信道的分配。
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