JP2002111627A - セルラ通信システム及び情報伝送方法 - Google Patents

セルラ通信システム及び情報伝送方法

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JP2002111627A
JP2002111627A JP2001233989A JP2001233989A JP2002111627A JP 2002111627 A JP2002111627 A JP 2002111627A JP 2001233989 A JP2001233989 A JP 2001233989A JP 2001233989 A JP2001233989 A JP 2001233989A JP 2002111627 A JP2002111627 A JP 2002111627A
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JP2001233989A
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Zhaocheng Wang
ワン、チャオチュン
Richard Stirling-Gallacher
ステアリング−ギャラハー、リチャード
Thomas Doelle
ドレ、トーマス
Ralf Boehnke
ボンケ、ラルフ
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Sony International Europe GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイロットデータの干渉を低減又は抑制し、
信頼性が高く正確なチャンネル推定を実現する。 【解決手段】 各セルに少なくとも１つ割り当てられ、
互いに周波数再利用係数が異なるデータパートとパイロ
ットパートを含む情報を送信する複数の基地局を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交周波数分割多
重（ＯＦＤＭ）方式に基づく無線通信におけるセルラ通
信システム、及びこのセルラ通信システムにおいて情報
を伝送する情報伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】無線通信におけるセルラ通信システム
は、通信システムの全通信範囲をセルに分割するセルラ
方式に基づいて、基地局と移動端末装置の間で情報通信
を行うものである。大部分のセルラ通信システムにおい
て、各セルは、そのセルの中でそれぞれ稼働する移動端
末装置と通信する割り当てられた基地局を備えている。
しかしながら、セルラ通信システムにおいて、２つ以上
の基地局が各セルに割り当てられることもある。
【０００３】現在及び将来の大部分のセルラ無線通信方
式は、非常に高いデータレートで無線通信を行う。高い
データレートを提供している典型的な無線通信方式とし
て、直交周波数分割多重（orthogonal frequency divis
ion multiplex：以下、ＯＦＤＭという。）システムが
知られている。ＯＦＤＭシステムでは、全周波数帯域
は、それぞれ隣接した周波数サブキャリアが相互に直交
する複数の周波数サブキャリアに分割される。これによ
って、非常に高いデータレートによる無線通信及び動的
な周波数の割り当てを実現することができる。
【０００４】図３は、通常の無線セルラＯＦＤＭ通信シ
ステムを示す図であり、この無線セルラＯＦＤＭ通信シ
ステムは、複数のセルＺ１，Ｚ２，Ｚ３・・・及び複数
の基地局Ｂを備え、各基地局Ｂは、複数のセルＺ１，Ｚ
２，Ｚ３・・・のいずれかに割り当てられている。各セ
ルの中の各基地局Ｂは、セル領域の中でそれぞれ稼働中
の移動端末装置と通信を行う。
【０００５】図３に示す無線セルラＯＦＤＭ通信システ
ムにおいて、周波数再利用係数（frequency reuse fact
or）は３、すなわちＦＲＦ＝３である。この周波数再利
用係数は、周波数再利用距離（frequency reuse distan
ce）に関係している。周波数再利用係数が増加すると、
周波数再利用距離も増加し、逆に、周波数再利用距離が
増加すると、周波数再利用係数も増加する。この関係
は、以下のように定義される。
【０００６】周波数再利用係数ＦＲＦ＝（（全周波数帯
域）／（１セルに割り当てられた周波数帯域））×デー
タパートに対するセル毎のセクタ数 ＯＦＤＭシステムの全周波数帯域は、３つの周波数サブ
バンドｆ１，ｆ２，ｆ ３に分割されている。例えば、周
波数サブバンドｆ１，ｆ２，ｆ３は、それぞれＯＦＤＭ
システム中で利用可能な全周波数帯域の３分の１であ
る。各セルＺ１，Ｚ２，Ｚ３は、３つのセクタに分割さ
れており、各セルにおける各セクタは、周波数サブバン
ドｆ１，ｆ２，ｆ３を使用する。換言すると、１つのセ
ルＺ１，Ｚ ２，Ｚ３内で、各サブバンドｆ１，ｆ２，ｆ
３が使用され、各サブバンドは、各セルの３つのセクタ
のうちの１つにおいて使用される（ＦＲＦ＝３）。この
ように、１つのセル中の基地局は、セルの中央に位置
し、全ての３つの周波数サブバンドｆ１，ｆ２，ｆ３を
制御する。なお、基地局を３つの異なる部分から構成し
てもよい。この場合、各部分がそれぞれのセクタに対応
する周波数サブバンドを制御する。いずれの場合も、基
地局内では指向性アンテナが使用され、これにより、基
地局がセルの中央に位置している場合、各セクタは、指
向性アンテナに基づいて動作し、セルＺ内の例えば基地
局Ｂは、各周波数サブバンドにおいて、３つの方向のう
ちの１つの方向のみに情報を送信する。
【０００７】それぞれのセクタへの周波数サブバンドの
割当は、隣接するセクタが異なる周波数サブバンドに対
応するように設定される。図３に示すように、無線セル
ラＯＦＤＭ通信システムは、例えば六角形の形状のセル
を有する。各六角形のセルＺ １，Ｚ２，Ｚ３は、３つの
セクタに分割され、各セクタには、それぞれ周波数サブ
バンドｆ１，ｆ２，ｆ３のうちの１つが割り当てられ
る。例えばセルＺ１における周波数サブバンドｆ１が割
り当てられたセクタに移動端末装置Ｍが位置するとす
る。図３に示す具体例において、周波数サブバンドｆ１
は、各セルの図面下側に示すセクタに割り当てられてい
る。このように、移動端末装置Ｍは、セルＺ １の基地局
Ｂに割り当てられ、周波数サブバンドｆ１でこの基地局
Ｂと通信するが、アンテナの指向性により、さらに近隣
のセルＺ５、Ｚ６及びＺ７の基地局Ｂからの妨害信号を
受信することもある。近隣のセルの基地局Ｂからの同じ
周波数帯ｆ１の妨害又は干渉信号は、通信性能及び品質
に悪影響を及ぼす。特に、チャンネル推定を行う際、近
隣のセルからの干渉は非常に好ましくない。無線セルラ
ＯＦＤＭ通信システムでは、チャンネル推定は、通常、
パイロットパターンに基づいて実行される。これらのパ
イロットパターンは、基地局からそれぞれ稼動中の移動
端末装置に送信され、移動端末装置は、この受信パイロ
ットパターンに基づいてチャンネル推定を実行する。近
隣のセルからの干渉がある状態では、受信パイロットパ
ターンは、干渉によって妨害されるため、信頼性の高い
正確なチャンネル推定を実行することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図３に示すような無線
セルラＯＦＤＭ通信システムは、例えば、米国特許第５
８６７４７８号に記述されている。この文献は、コヒー
レント無線セルラＯＦＤＭ通信システムにおいて、周波
数再利用係数３を実現する新しい手法を提案している。
この手法では、例えば、近隣のセルからの同一チャンネ
ル干渉（co-channel interference）の影響を緩和する
ために、直交ウォルシュ関数（orthogonalWalsh functi
ons）を使用することにより、信頼できるチャンネル推
定を実現している。ところで、基地局と移動端末装置の
間で通信された情報は、データパート及びパイロットパ
ートを含む。移動端末装置が受信したパイロットパート
は、チャンネル推定のために使用される。全情報、すな
わちデータパート及びパイロットパートは、図３に示す
３セクタ周波数再利用パターン（three sector frequen
cy reuse pattern）に基づいて送信される。パイロット
パターンに関する近隣のセルからの干渉は、パイロット
パターンに対してウォルシュコーディングを使用し、周
期的に拡張されるガード期間を増加させ、３つの隣接す
るセル、例えば図３におけるＺ１に対するＺ５，Ｚ６，
Ｚ７からのパイロットパターンの直交性を維持すること
により回避される。これにより、パイロットパターンの
長さは変化し、したがってデータパート及びパイロット
パートの両方に割り当てられた全体の帯域幅に対するパ
イロットパートに割り当てられた帯域幅の比率も変化す
る。しかしながら、パイロットパートとデータパートの
ための周波数再利用係数は同じである。データパート及
びパイロットパートは、各セクタの同じ周波数サブバン
ドｆｌ、ｆ２、ｆ３により送信される。さらに、米国５
８７６４７８号に提案された無線セルラＯＦＤＭシステ
ムは、各ＯＦＤＭ送信機が共通のソースから供給される
基準信号と同期される、同期セルラシステムでしか使用
できない。
【０００９】そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてな
されたものであり、コヒーレントデータ復調を行うため
により信頼性の高い正確なチャンネル推定を実現できる
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式に基づく無線通信
におけるセルラ通信システム及びこのようなセルラ通信
システムにおける情報伝送方法を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るセルラ通信システムは、直交周波数
分割多重（ＯＦＤＭ）方式に基づく無線通信におけるセ
ルラ通信システムであって、各セルに少なくとも１つ割
り当てられ、データパートとパイロットパートとを有す
る情報を送信する複数の基地局を備える。データパート
の周波数再利用係数とパイロットパートの周波数再利用
係数とは異なる。
【００１１】さらに、上述の目的を達成するために、本
発明に係る情報伝送方法は、直交周波数分割多重（ＯＦ
ＤＭ）方式に基づく無線通信におけるセルラ通信システ
ムにおいて情報を伝送する情報伝送方法において、セル
ラ通信システムのセル内で伝送される情報は、データパ
ートとパイロットパートとを有する。データパートの周
波数再利用係数はパイロットパートの周波数再利用係数
とは異なる。
【００１２】このように、本発明によりデータパート及
びパイロットパートの再利用係数をそれぞれ相互に独立
して自由に選択し、適応させることができ、隣接するセ
ルからの干渉を最小限にするよう伝送構造を選択すると
ができ、これにより、信頼性の高い正確なチャンネル推
定を実行することができる。
【００１３】さらに、本発明に係るセルラ通信システム
及び情報伝送方法は、あらゆる無線セルラＯＦＤＭ通信
システム、すなわち、同期通信システム及び非同期通信
システムのいずれにおいても実現することができる。非
同期通信システムは、共通ソースが使用されないシステ
ムであり、このため全セルラシステムを同期通信システ
ムより低コストで構築でき、応用範囲も広い。
【００１４】データパートの周波数再利用係数は、パイ
ロットパートの周波数再利用係数より小さくするとよ
い。周波数再利用係数を大きくすると、無線通信システ
ムにおけるデータ伝送容量は小さくなるが、隣接するセ
ル間の干渉を抑制することができる。周波数再利用係数
を小さくすると、無線通信システムにおけるデータ伝送
容量は大きくなるが、隣接するセル間の干渉も生じやす
くなる。したがって、本発明では、パイロットパート
を、データ伝送容量は小さくなるが、隣接するセルから
の干渉が少なくなる大きい周波数再利用係数を用いて伝
送する。したがって、これらのパイロットパターンに基
づいて非常に正確で信頼性の高いチャンネル推定を実行
できる。一方、データパターンは、パイロットパートよ
り干渉の影響を受けやすいが、データ伝送容量が大きい
周波数再利用係数を用いて伝送される。
【００１５】さらに、好ましくは、データパートの周波
数再利用係数を３とし、パイロットパートの周波数再利
用係数を９とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセルラ通信シ
ステム及び情報伝送方法について、図面を参照して詳細
に説明する。
【００１７】図１は、本発明を適用したＯＦＤＭスキー
ムに基づく無線通信におけるセルラ通信システムのデー
タパートに対する周波数再利用パターンを示す図であ
る。このセルラ通信システムは複数の基地局Ｂを備え、
セルラ通信システムの各セルＣには、少なくとも１つの
基地局Ｂが割り当てられている。図１に示す具体例にお
いて、単一の基地局Ｂは、各セルに割り当てられ、各セ
ルは、六角形の形状を有し、例えば、Ｃ１に対して
Ｃ２，Ｃ３・・・Ｃ７が隣接するように、各セルにつ
き、通常、６つのセルが隣接する。基地局Ｂと各セル内
で稼動中の各移動端末装置間で通信された情報は、デー
タパートと、移動端末装置がチャンネル推定を行うため
のパイロットパートとを有する。図１に示すセルラ通信
システムは、それぞれ隣接する周波数サブバンドが互い
に直交するように、全周波数帯を複数の周波数サブバン
ドに分割する直交周波数分割多重通信システムである。
【００１８】図１では、本発明に基づくセルラ通信シス
テムにおいて、各基地局Ｂから送信されたデータパート
に対する周波数再利用パターンを示している。各セルＣ
１、Ｃ２、Ｃ３は、３つのセクタに分割されている。無
線セルラＯＦＤＭ通信システムの全周波数帯も３つのサ
ブバンドに分割されている。各セルのそれぞれのセクタ
においては、３つのサブバンドのそれぞれ異なる１つを
用いてデータ通信が行われる。図１に示す具体例では、
各セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３のｄ１として示される図面の下
側のセクタには、第１の周波数サブバンドが割り当てら
れている。各セルの右上に示されるセクタｄ２には第２
の周波数サブバンドが割り当てられており、各セルの左
上に示されるセクタｄ３には第３の周波数サブバンドが
割り当てられている。これらの第１、第２及び第３の周
波数サブバンドによりＯＦＤＭシステムの中で使用され
る全周波数帯域が構成されている。なお、図１に示す具
体例は、基地局Ｂから送信されるデータパートのみに関
するものである。換言すれば、基地局Ｂと、セルＣ１の
第１のセクタｄ１の中の移動端末装置Ｍとの間で交換さ
れたデータパートは、第１の周波数サブバンドを用いて
送信される。ここで、図１に示す周波数再利用パターン
は、データパートのみに有効である。なお、図１に示す
周波数再利用パターンは、図３に示す周波数再利用パタ
ーンと概ね同様なものである。しかしながら、図１に示
すパターンは、データパートの送信のみに関するもので
あり、一方、図３に示すパターンは、データパート及び
パイロットパートの両方の送信に関するものである。
【００１９】本発明に基づくパイロットパターンに対す
る周波数再利用パターンについて、図２を用いて説明す
る。図２は、図１に示す無線セルラＯＦＤＭ通信システ
ムのパイロットパートの周波数再利用パターンを示す図
である。このシステムにおけるセルの構成は、図１に示
すものと概ね同様である。しかしながら、データパート
の送信とは異なり、パイロットパターンは、セル全体に
おいて、３つの周波数サブバンドのうちの１つの周波数
サブバンドのみを用いて送信されている。例えば、セル
Ｃ１では、パイロットパターンは、全ての３個のセクタ
にわたってｐ１として示す第１の周波数サブバンドのみ
により送信される。また、全ての隣接するセルＣ２、Ｃ
３、Ｃ７は、それぞれ異なる周波数サブバンドを用い
て、パイロットパターンを送信する。例えば、Ｃ１に隣
接するセルＣ３、Ｃ５、Ｃ７は、第２の周波数サブバン
ドを使用してパイロットパートを送信し、Ｃ１に隣接す
る他のセルＣ２、Ｃ４、Ｃ６は、第３の周波数サブバン
ドを使用してパイロットパートを送信する。したがっ
て、パイロットパート用の全周波数帯の分割は、データ
パート用の分割に等しい。
【００２０】しかしながら、それぞれのセルへの周波数
サブバンドの割付けを定義する周波数再利用パターン
は、データパート及びパイロットパート間で異なる。例
えば、セルＣ１の基地局は、図面の下側に示すセクタｄ
１には第１の周波数サブバンドによりデータパートを送
信し、右上に示すセクタｄ２には第２の周波数サブバン
ドによりデータパートを送信し、左上に示すセクタｄ３
には第３の周波数サブバンドによりデータパートを送信
する。また、同じセルＣ１の基地局Ｂは、３個の全ての
セクタｄｌ、ｄ２、ｄ３において、同じ第１の周波数サ
ブバンドによりパイロットパートを送信する。このよう
に、例えばセルＣ１及びＣ８のようにパイロットパート
のために同じ周波数サブバンドを割り当てる２個のセル
は互いに少なくとも１つのセル分離れているので、パイ
ロットパートの伝送時における干渉が著しく低減され
る。
【００２１】パイロットパターンについては、セルＣ１
に隣接しているセルは、第２及び第３の周波数サブバン
ドのみを用いてパイロットパート、すなわちエネルギを
伝送する。このように、各セルにおいては、チャンネル
推定を、少なくとも干渉が低減された、あるいは干渉が
全くない状態において伝送されてきたパイロットパート
に基づいて行うことができる。データパートの伝送につ
いては、各セルを３個のセクタに分割して、各セクタに
異なる周波数サブバンドを割り当てるので、本発明に基
づくシステムのデータパート伝送容量はパイロットパー
ト伝送容量より大きい。したがって、パイロットパート
の伝送よりデータパートの伝送において干渉の影響が大
きくなりやすいが、例えば、移動端末装置Ｍ等の受信端
末装置において、コヒーレントＯＦＤＭ復調を行うため
の非常に信頼性が高い正確なチャンネル推定を実行する
ことができる。
【００２２】図１及び図２に示す無線セルラＯＦＤＭ通
信システムにおいて、データパート用の周波数再利用係
数は３であり、パイロットパート用の周波数再利用係数
は９である。周波数再利用係数は、システムの全周波数
帯を分割する周波数サブバンドの数及び１個のセル内で
使用される周波数サブバンドの数に基づいて決定され
る。例えば、図１に示すデータパートの周波数再利用パ
ターンについては、全周波数帯域内の周波数サブバンド
の数は３個であり、データパートの伝送のために各セル
の中で使用される周波数サブバンドの数は３個である。
これにより、周波数再利用係数ＦＲＦ＝３となる。
【００２３】一方、図２に示すパイロットパートに対す
る周波数再利用パターンでは、各セル内で使用される周
波数サブバンドは、１つだけであるので、このシステム
におけるパイロットパートに関する周波数再利用係数
は、ＦＲＦ＝９となる。
【００２４】データパートの周波数再利用係数及びパイ
ロットパートの周波数再利用係数として使用された３及
び９の数値は単なる例であり、これら周波数再利用係数
は、システムの特定の状態に応じて変更してもよい。
【００２５】具体例として図１及び図２に示す無線セル
ラＯＦＤＭ通信システムのセル構造においては、上述の
ような周波数再利用係数により、正確なチャンネル推定
を実現することができるとともに、データ伝送レートを
高く維持することができるため、上述のような周波数再
利用係数は効果的である。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るセルラ通信
システムは、各セルに少なくとも１つ割り当てられ、デ
ータパートとパイロットパートを含む情報を送信する複
数の基地局を備える。データパートの周波数再利用係数
とパイロットパートの周波数再利用係数とは異なる。こ
れにより、パイロットデータの干渉が低減又は抑制さ
れ、移動端末装置側で信頼性が高く正確なチャンネル推
定を行うことができる。
【００２７】また、本発明に係る情報伝送方法では、無
線通信におけるセルラ通信システムのセル内で伝送され
る情報は、データパートとパイロットパートを有し、デ
ータパートの周波数再利用係数はパイロットパートの周
波数再利用係数とは異なる。これにより、パイロットデ
ータの干渉が低減又は抑制され、移動端末装置側で信頼
性が高く正確なチャンネル推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくセルラ通信システムのデータパ
ートに対する周波数再利用パターンの例を示す図であ
る。
【図２】本発明に基づくセルラ通信システムのパイロッ
トパートに対する周波数再利用パターンの例を示す図で
ある。
【図３】従来のセルラ通信システムのデータパート及び
パイロットパートに対する周波数再利用パターンを示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワン、チャオチュン ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルトヘデルフィンガー シュトラーセ 61 ソニー インターナショナル（ヨー ロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシュ レンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥットゥ ガルト内 (72)発明者 ステアリング−ギャラハー、リチャード ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルトヘデルフィンガー シュトラーセ 61 ソニー インターナショナル（ヨー ロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシュ レンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥットゥ ガルト内 (72)発明者 ドレ、トーマス ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルトヘデルフィンガー シュトラーセ 61 ソニー インターナショナル（ヨー ロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシュ レンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥットゥ ガルト内 (72)発明者 ボンケ、ラルフ ドイツ連邦共和国 70327 シュトゥット ゥガルトヘデルフィンガー シュトラーセ 61 ソニー インターナショナル（ヨー ロッパ）ゲゼルシャフト ミット ベシュ レンクテル ハフツング アドバンスド テクノロジー センター シュトゥットゥ ガルト内 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD18 5K067 AA03 CC02 EE10 EE45 EE46 JJ12 JJ13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直交周波数分割多重方式に基づく無線通
    信におけるセルラ通信システムにおいて、 各セルに少なくとも１つ割り当てられ、データパートと
    パイロットパートとを有する情報を送信する複数の基地
    局を備え、 上記データパートの周波数再利用係数と上記パイロット
    パートの周波数再利用係数とは異なることを特徴とする
    セルラ通信システム。
  2. 【請求項２】 上記データパートの周波数再利用係数
    は、上記パイロットパートの周波数再利用係数より小さ
    いことを特徴とする請求項１記載のセルラ通信システ
    ム。
  3. 【請求項３】 上記データパートの周波数再利用係数は
    ３であり、上記パイロットパートの周波数再利用係数は
    ９であることを特徴とする請求項１又は２記載のセルラ
    通信システム。
  4. 【請求項４】 直交周波数分割多重方式に基づく無線通
    信におけるセルラ通信システムにおいて情報を伝送する
    情報伝送方法において、 データパートとパイロットパートとを有する情報を上記
    セルラ通信システムのセル内で伝送し、 上記データパートの周波数再利用係数と上記パイロット
    パートの周波数再利用係数とは異なることを特徴とする
    情報伝送方法。
  5. 【請求項５】 上記データパートの周波数再利用係数
    は、上記パイロットパートの周波数再利用係数より小さ
    いことを特徴とする請求項４記載の情報伝送方法。
  6. 【請求項６】 上記データパートの周波数再利用係数は
    ３であり、上記パイロットパートの周波数再利用係数は
    ９であることを特徴とする請求項４又は５記載の情報伝
    送方法。
JP2001233989A 2000-08-01 2001-08-01 セルラ通信システム及び情報伝送方法 Withdrawn JP2002111627A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00116636A EP1178641B1 (en) 2000-08-01 2000-08-01 Frequency reuse scheme for OFDM systems
EP00116636.2 2000-08-01

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