JP2006005874A - 移動通信システム、移動通信方法、無線基地局およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動局へ指向性送信するＨＳ−ＰＤＳＣＨと、無指向性送信するＰ−ＣＰＩＣＨとの回線品質の差異を補正する。
【解決手段】ＨＳＤＰＡ方式で移動局２００と無線基地局１００とが通信する移動通信システムであって、移動局２００は、無線基地局１００から無指向性送信された既知信号から下り回線品質情報１１３ａを測定し、無線基地局１００へ送信し、無線基地局１００は、下り回線品質情報１１３ａを、移動局２００からの受信信号より抜き取る復調手段１１３と、下り回線品質情報１１３ａを入力し、下り回線品質情報１１３ａを補正して補正後の下り回線品質情報１１４ａを生成する回線品質情報補正手段１１４と、補正後の下り回線品質情報１１４ａを入力してデータのスケジューリングを決定するスケジューラー１３０と、補正後の下り回線品質情報１１４ａを入力して変調方式および符号化率を決定する変調・符号化率決定手段１２１とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高速パケット通信に関し、特に、アレーアンテナを用いた移動通信システム、移動通信方法、無線基地局およびプログラムに関する。

符号分割多重方式（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用いた移動通信システムにおける下り回線において、将来高速パケットデータトラフィックの増加が予想されている。このため、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ）にて高速下りパケットデータ伝送方式（ＨＳＤＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が規定されている。（例えば、非特許文献１、２参照）
ＨＳＤＰＡにおいては、無線基地局から複数の移動局への下り回線の伝送のためＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）が用いられる。また、ＨＳＤＰＡでは、無線基地局から移動局へのデータ送信を制御するために、無線基地局と複数の移動局との間で上りの制御チャネルＨＳ−ＤＰＣＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を設定する。ＨＳ−ＤＰＣＣＨは、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報と回線品質情報とを移動局が無線基地局に通知するために用いられる。

このＨＳ−ＰＤＳＣＨは、データのみを伝送するチャネルであり、複数の移動局の各々にデータ送信を行うスケジューリングを決定して、移動局ごとに異なるタイミングでデータを送信することで、高速なデータ通信を可能とするチャネルである。つまり、複数の移動局への送信順序を時間的にシェアして移動局ごとにデータを送信する。

ＨＳ−ＰＤＳＣＨを使用する移動局は、一般にセクタごとに送信される第１共通パイロットチャネルＰ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）の既知信号を用いてパスサーチやチャネル推定を行う。この既知信号を用いて各移動局は下り回線の品質（例えば、搬送波干渉波比ＣＩＲ：Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を測定し、その下り回線の品質情報（下り回線品質情報）を無線基地局に通知する。無線基地局は各移動局の回線品質に応じて適応的に変調方式や符号化率を変えてＨＳ−ＰＤＳＣＨを送信する。

また、無線基地局は、各移動局への下り回線品質に応じてパケットデータ信号を送信する順番のスケジューリングを行う。これらの制御により、回線品質を保ちながら無線基地局から移動局への下り高速パケット伝送が可能となる。

一方、移動体通信システムでは、干渉を低減することを目的としてアレーアンテナを用いる場合がある。（例えば、特許文献１参照）
アレーアンテナを用いた無線基地局では、その複数のアンテナ素子からの出力信号にビームウェイト（振幅ウェイトと位相ウェイトの複素係数）を乗算することで、アンテナの指向性パターン（ビーム）を等価的に形成し、形成したビームを希望波到来方向に向けることで、希望波利得の向上と干渉波の抑圧を可能とする。ＨＳＤＰＡにこのアレーアンテナの指向性送信を組み合わせれば、ＨＳ−ＰＤＳＣＨの送信電力を大きくしても送信対象以外の移動局への干渉成分を抑制できるため、さらに高品質な高速パケット伝送が可能となる。

特開２００３−１７４４０２号公報（段落０００８、図８） ３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）勧告のＴＳ２５．２１１ Ｖ６．０．０（２００３−１２） Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｏｆ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｏｎｔｏ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌｓ （ＦＤＤ） ３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）勧告のＴＲ２５．８５８ Ｖ５．０．０（２００２−０３） Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ａｓｐｅｃｔｓ

３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、無線基地局からセル全体に既知信号Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）を送信する。移動局が、このＰ−ＣＰＩＣＨから下り回線品質を測定し無線基地局に通知する（この通知は、例えば、上りの制御チャネルＨＳ−ＤＰＣＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）を用いる）ことで、無線基地局は、移動局ごとの下り回線品質を知る。この下り回線品質の情報をもとにパケットデータ（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）の変調方式、符号化率および送信優先順位を決めることで、高速パケットデータ伝送を可能にするＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）を規定している。

しかしながら、特許文献１のように、ＨＳＤＰＡにアレーアンテナを適用すると、各移動局に個別の指向性で送信が行われるＨＳ−ＰＤＳＣＨと、無指向性で送信が行われる既知信号の第１共通パイロットチャネルＰ−ＣＰＩＣＨとでは、回線品質が異なってしまう。なぜなら、指向性送信されるＨＳ−ＰＤＳＣＨより無指向性送信されるＰ−ＣＰＩＣＨのほうが、送信利得が低く、両者の回線品質が異なっているからである。

従って、Ｐ−ＣＰＩＣＨを用いて測定した下り回線品質に基づいて、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ送信のスケジューリングや適応変調、適応符号化を行うと、指向性送信には適さない送信方法を選択することになる。このような場合、移動局での誤り率が増加し再送回数が増え、伝送効率が低下する問題がある。

このためアレーアンテナを用いて指向性を持たせる（ビームを形成する）場合は、Ｐ−ＣＰＩＣＨの代わりに指向性送信可能な第２共通パイロットチャネルＳ−ＣＰＩＣＨ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）を用いることが考えられる。しかしながら、Ｓ−ＣＰＩＣＨを指向性送信する場合に、全ての方向にＳ−ＣＰＩＣＨを送信することは、拡散コード数の限界から困難である。また、Ｓ−ＣＰＩＣＨ自体がＨＳ−ＰＤＳＣＨへの干渉ともなり下りパケット伝送の効率を下げる要因ともなる。

本発明は、ＨＳＤＰＡにアレーアンテナを適用する場合において、各移動局へ個別の指向性で送信するＨＳ−ＰＤＳＣＨと、無指向性で送信するＰ−ＣＰＩＣＨとの回線品質の差異を補正し、移動局での誤り率の増加を防ぐことを課題とする。

本発明による移動通信システムは、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と無線基地局とが通信する移動通信システムであって、前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号の回線品質と前記移動局へ無指向性送信する既知信号の回線品質との差異を補正して補正後の回線品質情報とし、前記補正後の回線品質情報を基に前記パケットデータ信号を指向性送信する。

本発明による移動通信システムは、前記無線基地局にアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナを用いて、前記パケットデータ信号を指向性送信し、前記既知信号を無指向性送信してもよい。

本発明による移動通信システムは、前記パケットデータ信号を、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信し、前記既知信号を、Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信してもよい。

本発明による移動通信システムは、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と複数のアンテナ素子を有する無線基地局とが通信する移動通信システムであって、前記移動局は、前記無線基地局から無指向性送信された既知信号から下り回線品質情報を測定し、測定した前記下り回線品質情報を前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記移動局からの受信信号より算出した上りビームウェイトおよび前記上りビームウェイトを基に前記アンテナ素子ごとの受信信号を加算合成して加算合成信号を出力する上りビーム形成手段と、前記加算合成信号を復調して前記下り回線品質情報を出力する復調手段と、前記上りビームウェイトに基づいて、前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成する回線品質情報補正手段と、前記補正後の下り回線品質情報に基づいてパケットデータ信号のスケジューリングを決定するスケジューラーと、前記補正後の下り回線品質情報に基づいて変調方式を決定する変調方式決定手段とを備える。

本発明による移動通信システムは、前記補正後の下り回線品質情報に基づいて符号化率を決定する符号化率決定手段をさらに、備えてもよい。

本発明による移動通信システムは、前記回線品質情報補正手段が、前記移動局からの受信信号より算出した上りビームウェイトを入力し指向性パターンを生成する指向性パターン生成手段と、前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化して正規化指向性パターンを出力する正規化手段と、前記正規化指向性パターンから最大利得を検出する最大値検出手段と、前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正して前記補正後の下り回線品質情報を生成する補正手段とを備えてもよい。

本発明による移動通信方法は、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と無線基地局とが通信する移動通信方法であって、前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号の回線品質と前記移動局へ無指向性送信する既知信号の回線品質との差異を補正して補正後の回線品質情報とし、前記補正後の回線品質情報を基に前記パケットデータ信号を指向性送信する。

本発明による移動通信方法は、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と無線基地局とが通信する移動通信方法であって、前記移動局へ前記無線基地局から既知信号を無指向性送信し、前記無線基地局において、前記移動局からの受信信号より上りビームウェイトを算出し、前記無線基地局において、前記移動局からの受信信号より前記移動局が前記既知信号を受信したときの下り回線品質情報を抜き取り、前記無線基地局において、前記上りビームウェイトに基づいて、前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成し、前記無線基地局において、前記補正後の下り回線品質情報を基にしてパケットデータ信号を変調・符号化し、前記無線基地局において、前記上りビームウェイトを上りと下りの周波数誤差分修正してビームウェイトとし、前記変調・符号化した前記パケットデータ信号に前記ビームウェイトを乗算して下りビームを形成し、前記無線基地局から前記移動局へ前記下りビームを用いて指向性送信する。

本発明による移動通信方法は、前記パケットデータ信号を、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信し、前記既知信号を、Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信してもよい。

本発明による移動通信方法は、前記無線基地局にアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナを用いて、前記パケットデータ信号を指向性送信し、前記既知信号を無指向性送信してもよい。

本発明による移動通信方法は、前記補正後の下り回線品質情報が、前記上りビームウェイトを基に指向性パターンを生成し、前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化して正規化指向性パターンとし、前記正規化指向性パターンから最大利得を検出し、前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正することによって生成してもよい。

本発明による無線基地局は、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局であって、前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号の回線品質と前記移動局へ無指向性送信する既知信号の回線品質との差異を補正して補正後の回線品質情報とし、前記補正後の回線品質情報を基に前記パケットデータ信号を指向性送信する。

本発明による無線基地局は、前記パケットデータ信号を、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信し、前記既知信号を、Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信してもよい。

本発明による無線基地局は、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局であって、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記移動局からの受信信号より算出した上りビームウェイトおよび前記上りビームウェイトを基に前記アンテナ素子ごとの受信信号を加算合成して加算合成信号を出力する上りビーム形成手段と、前記加算合成信号を入力して下り回線品質情報を出力する復調手段と、前記上りビームウェイトに基づいて前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成する回線品質情報補正手段と、前記補正後の下り回線品質情報を用いて、パケットデータ信号をスケジューリングするスケジューラーと、前記補正後の下り回線品質情報を入力して変調方式を決定する変調方式決定手段とを備える。

本発明による無線基地局は、前記補正後の下り回線品質情報に基づいて符号化率を決定する符号化率決定手段をさらに、備えてもよい。

本発明による無線基地局は、前記回線品質情報補正手段が、前記上りビームウェイトを入力し指向性パターンを生成する指向性パターン生成手段と、前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化した正規化指向性パターンを出力する正規化手段と、前記正規化指向性パターンから最大利得を検出する最大値検出手段と、前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正し、補正後の下り回線品質情報を生成する補正手段とを備える。

本発明によるプログラムは、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局に備えたコンピュータに、前記無線基地局が有するアレーアンテナから前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号と、前記アレーアンテナから前記移動局へ無指向性送信する既知信号との回線品質の差異を補正する機能を実現させる。

本発明によるプログラムは、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局に備えたコンピュータに、前記移動局からの受信信号より、上りビームウェイトを算出する機能、前記移動局からの受信信号より、前記移動局が既知信号を受信したときの下り回線品質情報を抜き取る機能、前記上りビームウェイトに基づいて、前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成する機能、前記補正後の下り回線品質情報を基にしてパケットデータ信号を変調・符号化する機能、前記上りビームウェイトを上りと下りの周波数誤差分修正してビームウェイトとし、前記変調・符号化した前記パケットデータ信号に前記ビームウェイトを乗算して下りビームを形成する機能を実現させる。

本発明によるプログラムにおいては、前記補正後の下り回線品質情報を生成する機能が、前記上りビームウェイトを基に指向性パターンを生成する機能、前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化して正規化指向性パターンとする機能、前記正規化指向性パターンから最大利得を検出する機能、前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正する機能を備えてもよい。

本発明は、アレーアンテナを適用したＨＳＤＰＡにおいて、下り回線品質の測定にＰ−ＣＰＩＣＨを用いてもＨＳ−ＰＤＳＣＨの最適な送信のスケジューリングを行うことができるという効果がある。

また、ＨＳ−ＰＤＳＣＨを最適な符号化率、変調方式を適応的に用いることも可能となるという効果がある。

さらに、従来のＨＳＤＰＡより伝送効率の高い下り高速パケット通信を実現することができるという効果がある。

本発明は、符号分割多重方式（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用いた移動体通信システムにおける高速下りパケット伝送方式において、無線基地局にアレーアンテナを適用した場合の移動通信システム、移動通信方法、無線基地局およびプログラムに関するものである。本発明では、無指向性で送信した下り回線品質測定用の既知信号と指向性送信されるパケットデータとの間で発生する誤差を補正することで、下りパケットデータを常に最適な変調方式、符号化率およびスケジューリングで送信することを可能とする。この結果、伝送効率を向上させた高速パケット送信を行うことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る移動通信システムの概略的な構成図である。移動通信システムは、無線基地局１００と、移動局２００を含む。無線基地局１００は、アレーアンテナ１０１を備えることで、指向性パターンおよび無指向性パターンを形成する。指向性パターンは、パケットデータＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）の送信に使用される。無指向性パターンは、既知信号Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）の送信に使用される。

なお、ここでは、指向性パターンを用いる送信を指向性送信、無指向性パターンを用いる送信を無指向性送信としている。

図２は、本発明の実施形態の無線基地局１００の構成を示すブロック図である。無線基地局１００は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ１０１と、ＲＦ信号をディジタルベースバンド信号に、またディジタルベースバンド信号からＲＦ信号への変換を行う無線部１０２と、上り信号を復調する受信器１１０とを含む。さらに、ＨＳ−ＰＤＳＣＨの送信スケジューリングを行うスケジューラー１３０と、ＨＳ−ＰＤＳＣＨの送信データを生成し送信すべきデータを選択するＨＳ−ＰＤＳＣＨデータ生成部１３１と、下り信号の変調、符号化を行う送信器１２０とを含む。さらに、Ｐ−ＣＰＩＣＨのデータを生成するＰ−ＣＰＩＣＨデータ生成部１０５と、Ｐ−ＣＰＩＣＨの変調および符号化を行う変調・符号化部１０６と、下り信号の全てを拡散処理し、アンテナ素子ごとに加算合成する送信処理部１０７とを含む。

受信器１１０と送信器１２０は、無線基地局１００が通信可能な移動局２００の数だけ設けられている。この説明では、移動局２００の１台だけであるが、移動局は２台以上であってもよい。

一つの受信器１１０は、各アンテナ素子から無線部１０２を経由した信号を受信し、それぞれに対して、同期捕捉と逆拡散処理を行う受信処理部１１１と、上り信号に対して到来方向推定を行い指向性パターン（ビーム）を形成する上りビーム形成部１１２と、上りビーム形成部１１２からの出力信号を復調する復調部１１３とを有する。さらに、受信器１１０は、復調部１１３から出力された下り回線品質情報１１３ａを入力し、上りビーム形成部１１２から得た上りビームウェイト１１２ａを基に下り回線品質情報１１３ａを補正する回線品質情報補正部１１４を有する。ここで、上りビームウェイト１１２ａとは、アレーアンテナ１０１の各アンテナ素子に対する指向性を表す情報で、指向性情報、複素係数、ウェイト情報などとも称する。

一つの送信器１２０は、変調・符号化率決定部１２１と、適応変調・適応符号化部１２２と、下りビーム形成部１２３とを有する。変調・符号化率決定部（変調方式決定部および符号化率決定部）１２１は、回線品質情報補正部１１４からの補正後の下り回線品質情報１１４ａをもとにＨＳ−ＰＤＳＣＨの変調方式および符号化率を決定する。適応変調・適応符号化部１２２は、ＨＳ−ＰＤＳＣＨデータ生成部１３１から出力されたＨＳ−ＰＤＳＣＨを変調・符号化率決定部１２１で決定された変調方式および符号化率で変調・符号化を行う。下りビーム形成部１２３は、変調、符号化されたＨＳ−ＰＤＳＣＨに指向性を持たせる（ビームを形成する）。

図３は、回線品質情報補正部１１４のブロック図である。回線品質情報補正部１１４は、指向性パターン生成部３０１と、正規化部３０２と、最大値検出部３０３と、補正部３０４とを含んで構成される。指向性パターン生成部３０１は、上りビームウェイト１１２ａを入力し指向性パターン３０１ａを生成する。正規化部３０２は、指向性パターン３０１ａを無指向性送信時の値で正規化し、正規化指向性パターン３０２ａを出力する。最大値検出部３０３は、正規化指向性パターン３０２ａから最大利得３０３ａを検出する。補正部３０４は、最大利得３０３ａから下り回線品質情報１１３ａを補正し、補正後の下り回線品質情報１１４ａとして出力する。なお、これらの各処理は、回線品質情報補正部１１４に備えた図示しないコンピュータまたはそれぞれの構成ブロックに備えた図示しないコンピュータによって実行してもよい。

次に、本発明を実施するための最良の形態の動作について図面を参照して説明する。

図４は、無線基地局における動作の流れを示すフローチャートであり、図５は、正規化指向性パターンである。適宜、図１〜図３も参照して動作を説明する。

無線基地局１００は、下り回線品質を測定する既知信号Ｐ−ＣＰＩＣＨを移動局２００へ無指向性送信する。また、パケットデータ信号ＨＳ−ＰＤＳＣＨを移動局２００へ指向性送信する（Ｓ１０１）。

無線基地局１００は、移動局２００が、既知信号Ｐ−ＣＰＩＣＨから測定した下り回線品質情報を、上り制御チャネルＨＳ−ＤＰＣＣＨにて移動局２００から受信する（Ｓ１０２）。

アレーアンテナ１０１で受信されたＲＦ信号は、アンテナ素子ごとに無線部１０２にて、増幅処理および周波数変換処理された後、Ｉ／Ｑチャネルのベースバンド信号に直交検波され、Ａ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換される。受信処理部１１１は、無線部１０２から出力されたベースバンド信号（受信信号）に対して同期捕捉と逆拡散を行う（Ｓ１０３）。

上りビーム形成部１１２は、受信処理部１１１から出力された逆拡散後の信号に対して到来方向推定を行い、上りビームウェイト１１２ａを算出する。この上りビームウェイト１１２ａを逆拡散後の信号に対して乗算した後に、アンテナ素子ごとに加算合成する（加算合成信号１１２ｂ）ことで上り信号に対して等価的に指向性パターン（ビーム）を形成する。さらに、上りビーム形成部１１２は、この加算合成後の信号である加算合成信号１１２ｂを復調部１１３に出力するとともに、算出した上りビームウェイト１１２ａを下りビーム形成部１２３と回線品質情報補正部１１４に対して出力する（Ｓ１０４）。

復調部１１３は、上りビーム形成部１１２からの加算合成信号１１２ｂを復調し、復調した信号から移動局２００が測定した下りの回線品質を示す情報（下り回線品質情報１１３ａ）を抜き取り、回線品質情報補正部１１４に対して出力する（Ｓ１０５）。

回線品質情報補正部１１４に入力された上りビームウェイト１１２ａが、図３に示す指向性パターン生成部３０１に入力されると、それに基づいて指向性パターン生成部３０１は、ＨＳ−ＰＤＳＣＨに対して応答した移動局２００に対する指向性パターン３０１ａ（現在の下りパケットデータの指向性パターン）を生成する（Ｓ１０６）。

生成されたＨＳ−ＰＤＳＣＨの指向性パターン３０１ａは、正規化部３０２で予め決められた無指向性送信時の値で正規化され、正規化指向性パターン３０２ａとなる（Ｓ１０７）。正規化指向性パターン３０２ａは、最大値検出部３０３で最大利得３０３ａが検出される。この最大利得３０３ａがＨＳ−ＰＤＳＣＨとＰ−ＣＰＩＣＨ（既知信号）との送信利得差となり、これを補正部３０４に通知する（Ｓ１０８）。補正部３０４は、復調部１１３から出力された下り回線品質情報１１３ａを最大値検出部３０３から得た値（最大利得３０３ａ）で補正を行い、補正後の下り回線品質情報１１４ａとして、変調・符号化率決定部１２１とスケジューラー１３０に送信する（Ｓ１０９）。

今、正規化部３０２における、この正規化後の指向性パターン（正規化指向性パターン３０２ａ）が図５のようになったとすると、指向性送信されるＨＳ−ＰＤＳＣＨは、無指向性で送信されるＰ−ＣＰＩＣＨから６．０ｄＢ（図５の＋１５度において）の利得差があることになる。つまり、下り回線品質情報１１４ａは、６．０ｄＢ補正されることになる。この補正により、例えば、ＣＩＲが６．０ｄＢ向上する。

この補正後の下り回線品質情報１１４ａは、指向性送信されるＨＳ−ＰＤＳＣＨの回線品質情報と等しくなるため、適切なＨＳ−ＰＤＳＣＨのスケジューリング、変調方式および符号化率を選択することが可能となる。

スケジューラー１３０は、この補正後の下り回線品質情報１１４ａを基にどの移動局のＨＳ−ＰＤＳＣＨを優先して送信するか（つまり、スケジューリング）を決定する（Ｓ１１０）。ＨＳ−ＰＤＳＣＨデータ生成部１３１は、スケジューラー１３０で決定された優先順序に従ってデータを生成し適応変調・適応符号化部１２２に出力する（Ｓ１１１）。

一方、変調・符号化率決定部１２１は、回線品質情報補正部１１４から得た補正後の下り回線品質情報１１４ａを基に該当の移動局に対するＨＳ−ＰＤＳＣＨの変調方式および符号化率を決定する（Ｓ１１２）。適応変調・適応符号化部１２２は、ＨＳ−ＰＤＳＣＨデータ生成部１３１から送られたＨＳ−ＰＤＳＣＨデータを変調・符号化率決定部１２１にて決定された変調方式で変調し、同じく決定された符号化率で符号化を行う（Ｓ１１３）。

変調および符号化されたＨＳ−ＰＤＳＣＨデータは、下りビーム形成部１２３に入力され、ここでビームウェイトを乗算され、アンテナ素子ごとのデータへと変換される。下りビーム形成部１２３で使用されるビームウェイト（下りビームウェイト）は、上りビーム形成部１１２にて到来方向推定で得られた上りビームウェイト１１２ａを上りと下りの周波数誤差分修正して使用する。つまり、上りと下りの周波数誤差分修正した上りビームウェイト１１２ａを、ビームウェイト（下りビームウェイト）として使用する。これによりＨＳ−ＰＤＳＣＨは、該当の移動局方向に等価的に上りと同様の指向性パターン（ビーム）を形成することができる。アンテナ素子ごとのデータとなったＨＳ−ＰＤＳＣＨデータは、送信処理部１０３に送られる（Ｓ１１４）。

一方、Ｐ−ＣＰＩＣＨは、Ｐ−ＣＰＩＣＨデータ生成部１０５にてＰ−ＣＰＩＣＨデータが生成され、変調・符号化部１０６で符号化および変調されて送信処理部１０７に全アンテナ素子同一のデータとして入力される。

送信処理部１０７は、全ＨＳ−ＰＤＳＣＨパケットデータとＰ−ＣＰＩＣＨデータとをそれぞれ拡散処理した後に加算合成して無線部１０２にアンテナ素子ごとのデータとして下りの送信信号を出力する。無線部１０２は、下りの送信信号を入力し、周波数変換および増幅処理を行ってアレーアンテナ１０１に出力する。Ｐ−ＣＰＩＣＨデータは、下りビーム形成部１２３を経由しないので無指向性送信となり、Ｐ−ＣＰＩＣＨデータは、アレーアンテナ１０１の各アンテナ素子へ、同相・同振幅で給電される。

本実施形態における各処理は、無線基地局１００を構成する受信器１１０、回線品質情報補正部１１４、送信器１２０、スケジューラー１３０が有するコンピュータに格納されたプログラムにより実行してもよい。このプログラムは、光記録媒体、磁気記録媒体および半導体などの記録媒体に格納され、これらの記録媒体からロードされるようにしてもよい。または、図示しない通信回線を介して無線基地局１００に接続されている図示しない外部装置からロードしてもよい。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。例えば、本発明におけるアレーアンテナ１０１のアンテナ素子の数量、受信器１１０の数量、送信器１２０、移動局２００の数量は任意の数量に設定することが可能で、特定の数量に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る移動通信システムの概略的な構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局１００の構成を示すブロック図である。 回線品質情報補正部１１４のブロック図である。 無線基地局１００における動作の流れを示すフローチャートである。 正規化後の指向性パターンを示す図である。

符号の説明

１００ 無線基地局
１０１ アレーアンテナ
１０２ 無線部
１０５ Ｐ−ＣＰＩＣＨデータ生成部
１０６ 変調・符号化部
１０７ 送信処理部
１１０ 受信器
１１１ 受信処理部
１１２ 上りビーム形成部
１１２ａ 上りビームウェイト
１１２ｂ 加算合成信号
１１３ 復調部
１１３ａ 下り回線品質情報
１１４ 回線品質情報補正部
１１４ａ 補正後の下り回線品質情報
１２０ 送信器
１２１ 変調・符号化率決定部
１２２ 適応変調・適応符号化部
１２３ 下りビーム形成部
１３０ スケジューラー
１３１ ＨＳ−ＰＤＳＣＨデータ生成部
２００ 移動局
３０１ 指向性パターン生成部
３０１ａ 指向性パターン
３０２ 正規化部
３０２ａ 正規化指向性パターン
３０３ 最大値検出部
３０３ａ 最大利得
３０４ 補正部

Claims (19)

1. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と無線基地局とが通信する移動通信システムであって、
   前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号の回線品質と前記移動局へ無指向性送信する既知信号の回線品質との差異を補正して補正後の回線品質情報とし、
   前記補正後の回線品質情報を基に前記パケットデータ信号を指向性送信することを特徴とする移動通信システム。
2. 前記無線基地局にアレーアンテナを備え、前記アレーアンテナを用いて、前記パケットデータ信号を指向性送信し、前記既知信号を無指向性送信することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記パケットデータ信号を、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信し、
   前記既知信号を、Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
4. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と複数のアンテナ素子を有する無線基地局とが通信する移動通信システムであって、
   前記移動局は、前記無線基地局から無指向性送信された既知信号から下り回線品質情報を測定し、測定した前記下り回線品質情報を前記無線基地局へ送信し、
   前記無線基地局は、
   前記移動局からの受信信号より算出した上りビームウェイトおよび前記上りビームウェイトを基に前記アンテナ素子ごとの受信信号を加算合成して加算合成信号を出力する上りビーム形成手段と、
   前記加算合成信号を復調して前記下り回線品質情報を出力する復調手段と、
   前記上りビームウェイトに基づいて、前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成する回線品質情報補正手段と、
   前記補正後の下り回線品質情報に基づいてパケットデータ信号のスケジューリングを決定するスケジューラーと、
   前記補正後の下り回線品質情報に基づいて変調方式を決定する変調方式決定手段と
   を備えることを特徴とする移動通信システム。
5. 前記補正後の下り回線品質情報に基づいて符号化率を決定する符号化率決定手段を
   さらに、備えることを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
6. 前記回線品質情報補正手段が、
   前記移動局からの受信信号より算出した上りビームウェイトを入力し指向性パターンを生成する指向性パターン生成手段と、
   前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化して正規化指向性パターンを出力する正規化手段と、
   前記正規化指向性パターンから最大利得を検出する最大値検出手段と、
   前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正して前記補正後の下り回線品質情報を生成する補正手段と
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
7. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と無線基地局とが通信する移動通信方法であって、
   前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号の回線品質と前記移動局へ無指向性送信する既知信号の回線品質との差異を補正して補正後の回線品質情報とし、
   前記補正後の回線品質情報を基に前記パケットデータ信号を指向性送信することを特徴とする移動通信方法。
8. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と無線基地局とが通信する移動通信方法であって、
   前記移動局へ前記無線基地局から既知信号を無指向性送信し、
   前記無線基地局において、前記移動局からの受信信号より上りビームウェイトを算出し、
   前記無線基地局において、前記移動局からの受信信号より前記移動局が前記既知信号を受信したときの下り回線品質情報を抜き取り、
   前記無線基地局において、前記上りビームウェイトに基づいて、前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成し、
   前記無線基地局において、前記補正後の下り回線品質情報を基にしてパケットデータ信号を変調・符号化し、
   前記無線基地局において、前記上りビームウェイトを上りと下りの周波数誤差分修正してビームウェイトとし、前記変調・符号化した前記パケットデータ信号に前記ビームウェイトを乗算して下りビームを形成し、
   前記無線基地局から前記移動局へ前記下りビームを用いて指向性送信することを特徴とする移動通信方法。
9. 前記パケットデータ信号を、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信し、
   前記既知信号を、Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信することを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の移動通信方法。
10. 前記無線基地局にアレーアンテナを備え、
    前記アレーアンテナを用いて、前記パケットデータ信号を指向性送信し、前記既知信号を無指向性送信することを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の移動通信方法。
11. 前記補正後の下り回線品質情報が、
    前記上りビームウェイトを基に指向性パターンを生成し、
    前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化して正規化指向性パターンとし、
    前記正規化指向性パターンから最大利得を検出し、
    前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正することによって生成される
    ことを特徴とする請求項８に記載の移動通信方法。
12. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局であって、
    前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号の回線品質と前記移動局へ無指向性送信する既知信号の回線品質との差異を補正して補正後の回線品質情報とし、
    前記補正後の回線品質情報を基に前記パケットデータ信号を指向性送信することを特徴とする無線基地局。
13. 前記パケットデータ信号を、ＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信し、
    前記既知信号を、Ｐ−ＣＰＩＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）で送信することを特徴とする請求項１２に記載の無線基地局。
14. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局であって、
    複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
    前記移動局からの受信信号より算出した上りビームウェイトおよび前記上りビームウェイトを基に前記アンテナ素子ごとの受信信号を加算合成して加算合成信号を出力する上りビーム形成手段と、
    前記加算合成信号を入力して下り回線品質情報を出力する復調手段と、
    前記上りビームウェイトに基づいて前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成する回線品質情報補正手段と、
    前記補正後の下り回線品質情報を用いて、パケットデータ信号をスケジューリングするスケジューラーと、
    前記補正後の下り回線品質情報を入力して変調方式を決定する変調方式決定手段と
    を備えることを特徴とする無線基地局。
15. 前記補正後の下り回線品質情報に基づいて符号化率を決定する符号化率決定手段を
    さらに、備えることを特徴とする請求項１４に記載の無線基地局。
16. 前記回線品質情報補正手段が、
    前記上りビームウェイトを入力し指向性パターンを生成する指向性パターン生成手段と、
    前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化した正規化指向性パターンを出力する正規化手段と、
    前記正規化指向性パターンから最大利得を検出する最大値検出手段と、
    前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正し、補正後の下り回線品質情報を生成する補正手段と
    を備えることを特徴とする請求項１４に記載の無線基地局。
17. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局に備えたコンピュータに、
    前記無線基地局が有するアレーアンテナから前記移動局へ指向性送信するパケットデータ信号と、前記アレーアンテナから前記移動局へ無指向性送信する既知信号との回線品質の差異を補正する機能
    を実現させることを特徴とするプログラム。
18. ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）方式で移動局と通信する無線基地局に備えたコンピュータに、
    前記移動局からの受信信号より、上りビームウェイトを算出する機能、
    前記移動局からの受信信号より、前記移動局が既知信号を受信したときの下り回線品質情報を抜き取る機能、
    前記上りビームウェイトに基づいて、前記下り回線品質情報を補正して補正後の下り回線品質情報を生成する機能、
    前記補正後の下り回線品質情報を基にしてパケットデータ信号を変調・符号化する機能、
    前記上りビームウェイトを上りと下りの周波数誤差分修正してビームウェイトとし、前記変調・符号化した前記パケットデータ信号に前記ビームウェイトを乗算して下りビームを形成する機能
    を実現させることを特徴とするプログラム。
19. 前記補正後の下り回線品質情報を生成する機能が、
    前記上りビームウェイトを基に指向性パターンを生成する機能、
    前記指向性パターンを無指向性送信時の値で正規化して正規化指向性パターンとする機能、
    前記正規化指向性パターンから最大利得を検出する機能、
    前記最大利得で前記下り回線品質情報を補正する機能
    を備えることを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。
    

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