JP2006253951A

JP2006253951A - 基地局装置及び拡散符号割り当て方法

Info

Publication number: JP2006253951A
Application number: JP2005066005A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hoshino; 正幸星野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】コードリソースの利用効率を向上させ、通信中に拡散率を変更する場合に制御手順が煩雑となってしまう確率を抑えること。
【解決手段】拡散符号割り当て部１０６は、通信相手の端末装置の符号変更可能性の度合いを示す変更可能性情報を受信データから検出し、前記通信相手と通信開始する際に、前記変更可能性情報を参照して拡散符号を割り当てる。変調部１５３は、送信データに対して拡散符号割り当て部１０６が割り当てた拡散符号により拡散処理を行い、拡散チップを時間方向・周波数方向に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムに使用される基地局装置及び拡散符号割り当て方法に関する。

高速無線伝送に向けて、非特許文献１などで二次元拡散ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭが検討されている。２次元領域の直交符号を割り当てることで、フレーム内に複数の物理チャネルを柔軟にコード多重することが可能であり、以下のメリットを有している。
（１）直交符号の割り当てを変更するのみで、物理チャネルの設定、解放を柔軟に実現できる。
（２）異なるシンボルレートの複数の物理チャネルを、異なる拡散率の直交符号を割り当てることでフレーム内に柔軟に多重できる。
（３）拡散率を増大させることで低速のシンボルレートの物理チャネルを容易に実現できる。
（４）コード軸上で多重された物理チャネルごとに柔軟な送信電力の割り当てが可能である。
（５）コード多重のパイロットチャネルを実現できる。

例えば、時間方向拡散率１６、周波数方向拡散率１の物理チャネル（SF(16)＝SFTime×SFFreq＝１６×１）と、時間方向拡散率８、周波数方向拡散率２の物理チャネル（SF(8)＝８×２）を多重する場合、これら２つの物理チャネル間で直交化を実現するためには、直交可変拡散率（ＯＶＳＦ：Orthogonal Variable Spreading Factor）符号の割り当て法に基づいて２次元直交符号割り当てを行う。

以下、従来の２次元直交符号を用いた拡散符号割り当て方法について、拡散率１６の物理チャネルを多重する場合を例に図５を用いて説明する。図５のコードツリーは、時間方向拡散率ＳＦ＝４のレイヤ＃１１、時間方向拡散率ＳＦ＝８のレイヤ＃１２、時間方向拡散率ＳＦ＝１６のレイヤ＃１３のように拡散率毎に階層化されている。なお、図５では、C_1,0、C_2,0、C_2,1は用いず、レイヤ＃１１が最上位の階層となるものとする。

図５において、パイロットチャネルおよび制御チャネルがそれぞれC_16,0、C_16,1を割り当てられているとする。この場合に、ユーザ＃１の物理チャネルにSF(8)の拡散符号を割り当てるとすると、パイロットチャネルおよび制御チャネルと直交させるため、C_16,0、C_16,1の上位の符号C_8,0とは異なる符号C_8,1, C_8,2,…, C_8,7のいずれかを割り当てることになる。

このとき、従来の拡散符号割り当て方法では、他のパラメータを考慮せず、対象となる符号の中からランダムに割り当てる。図５では、ユーザ＃１の物理チャネルをC_8,1に割り当てたとする。同様に、ユーザ＃２、＃３、＃４の物理チャネルをそれぞれC_16,7, C_16,10, C_8,6に割り当てたとする。

次に、割り当てた物理チャネルの拡散率を通信中に変更する場合について説明する。図５で、C_8,1に割り当てられているユーザ＃１の物理チャネルを、同じ拡散率１６を保ったままで時間方向に４倍、周波数方向に４倍と変更する場合を考える。この場合、C_4,0は、その所属する下位の符号にパイロットチャネルおよび制御チャネルが割り当てられているため用いることができず、ユーザ＃１の物理チャネルには、例えばC_4,1を割り当てることになる。

この結果、直交性を保つために、C_4,1に所属する符号（C_16,7）が割り当てられているユーザ＃２の物理チャネルに対して他の符号（例えばC_16,11）を割り当て直す処理が必要となる。

このように、通信中にある物理チャネルの拡散率を変更する場合、通信開始時の符号割り当てのしかたによっては、コードリソースの利用効率が悪くなり、他の物理チャネルを再配置する必要が生じ、制御手順が煩雑となってしまう可能性がある。
NTT DoCoMoテクニカルジャーナルvol.11, no.2, pp.24-31"VSF-OFCDMおよびVSCRF-CDMAに基づくブロードバンド無線アクセス技術"（NTT DoCoMo）

従来の拡散符号割り当て方法では、各通信端末装置の符号を変更する可能性の高さを考慮せず、通信開始時にランダムに拡散符号割り当てを行っているため、通信中に拡散率を変更する場合に、コードリソースの利用効率が悪くなり、制御手順が煩雑となってしまう確率が高くなってしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、コードリソースの利用効率を向上させ、通信中に拡散率を変更する場合に制御手順が煩雑となってしまう確率を抑えることができる基地局装置及び拡散符号割り当て方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明の基地局装置は、通信相手における拡散率の変更可能性の高さを示す変更可能性情報を受信データから検出し、前記通信相手と通信開始する際に前記変更可能性情報を参照して拡散符号を割り当てる拡散符号割り当て手段と、送信データに対して前記拡散符号割り当て手段が割り当てた拡散符号により拡散処理を行い、拡散チップを時間方向・周波数方向に配置する変調手段と、前記変調手段が処理した送信信号を前記通信相手に送信する送信手段と、を具備する構成をとる。

本発明の符号割り当て方法は、通信相手における拡散率の変更可能性の高さを示す変更可能性情報を受信データから検出する工程と、前記通信相手と通信開始する際に前記変更可能性情報を参照して拡散符号を割り当てる工程と、を具備する方法をとる。

本発明によれば、拡散符号を割り当てる際に拡散率の変更可能性を考慮することにより、コードリソースの利用効率を向上させ、通信中に拡散率を変更する場合に制御手順が煩雑となってしまう確率を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成について図１のブロック図を用いて説明する。図１の基地局装置１００は、複数の通信端末装置と同時に無線通信を行う。各通信端末装置から基地局装置１００に送信される信号には、通信開始を要求する通信開始要求情報、時間方向・周波数方向への拡散率を示す拡散率情報、拡散率の変更可能性の高さを示す変更可能性情報、通信端末装置における受信時の無線品質を示す無線品質情報が含まれる場合がある。

共用器１０２は、アンテナ１０１に受信された信号を受信無線部１０３に出力する。また、共用器１０２は、送信無線部１５４から出力された信号をアンテナ１０１から無線送信する。

受信無線部１０３は、共用器１０２から出力された無線周波数の受信信号をベースバンド信号に変換して復調部１０４に出力する。復調部１０４は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、受信ベースバンド信号に対して逆拡散、ＲＡＫＥ合成等の復調処理を行い、復調後の信号を誤り訂正復号部１０５に出力する。誤り訂正復号部１０５は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、復調後の信号に対して誤り訂正復号処理を行い、復号結果である受信データを得る。そして、誤り訂正復号部１０５は、拡散符号割り当て部１０６、送信パラメータ設定部１０７及び図示しない後工程に受信データを出力する。

拡散符号割り当て部１０６は、受信データに含まれる通信開始要求情報、拡散率情報及び変更可能性情報を検出する。そして、拡散符号割り当て部１０６は、通信開始要求情報を検出した場合には、変更可能性情報を参照し、拡散率情報に示される拡散率の拡散符号を割り当てる。また、拡散符号割り当て部１０６は、通信中に新たに拡散率情報を検出した場合には、拡散率情報に示される新たな拡散率の拡散符号に割り当て直す。拡散符号割り当て部１０６は、割り当てた拡散符号を示す符号割り当て情報を多重部１５１及び変調部１５３に出力する。なお、拡散符号割り当て部１０６における拡散符号割り当て処理の具体例については後述する。

送信パラメータ設定部１０７は、受信データに含まれる無線品質情報を検出し、無線品質情報に基づいて各通信端末装置宛の送信データの変調多値数、符号化率を設定する。そして、送信パラメータ設定部１０７は、設定した符号化率を示す情報を誤り訂正符号化部１５２に出力し、設定した変調多値数を示す情報を変調部１５３に出力する。

多重部１５１は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、各通信端末装置について送信データに符号割り当て情報、パイロット信号及びその他の制御信号を多重し、多重後のデータを誤り訂正符号化部１５２に出力する。

誤り訂正符号化部１５２は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、多重部１５１の出力データに対して送信パラメータ設定部１０７が設定した符号化率で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化後のデータを変調部１５３に出力する。

変調部１５３は、無線通信を行う通信端末装置の数だけ用意され、誤り訂正符号化部１５２の出力データに対して拡散、逆フーリエ変換等を含む変調処理を行い、変調処理後の信号を送信無線部１５４に出力する。具体的には、変調部１５３は、送信パラメータ設定部１０７が設定した変調多値数の方式で変調を行い、さらに符号割り当て情報に示される拡散符号により拡散処理を行い、拡散チップを時間方向・周波数方向に配置する。

送信無線部１５４は、変調部１５３の出力信号を無線周波数の信号に変換して共用器１０２に出力する。

次に、本実施の形態に係る通信端末装置の構成について図２のブロック図を用いて説明する。図２の通信端末装置２００は、図１に示した基地局装置１００と無線通信を行う。

共用器２０２は、アンテナ２０１に受信された信号を受信無線部２０３に出力する。また、共用器２０２は、送信無線部２５４から出力された信号をアンテナ２０１から無線送信する。

受信無線部２０３は、共用器２０２から出力された無線周波数の受信信号をベースバンド信号に変換して復調部２０４に出力する。復調部２０４は、受信ベースバンド信号に対して符号割り当て情報に示される拡散符号によりフーリエ変換、逆拡散、ＲＡＫＥ合成等の復調処理を行い、復調処理後の信号を誤り訂正復号部２０５に出力する。また、復調部２０４は、復調処理の過程で得られる希望波電力、干渉波電力等の無線品質測定に必要な情報を無線品質測定部２０６に出力する。

誤り訂正復号部２０５は、復調後の信号に対して誤り訂正復号処理を行い、復号結果である受信データを図示しない後工程に出力する。また、誤り訂正復号部２０５は、受信データに含まれる符号割り当て情報を復調部２０４に出力する。

無線品質測定部２０６は、復調部２０４から出力された情報に基づいてＳＩＮＲ及び遅延スプレッド（無線品質）を測定し、測定値を示す無線品質情報を移動速度推定部２０７、拡散率情報生成部２１０及び多重部２５１に出力する。

移動速度推定部２０７は、無線品質情報に基づいて時間変動の状況を観測して移動速度を推定する。具体的には、移動速度推定部２０７は、ＳＩＮＲの時間変動が大きいほど移動速度も速いと推定する。移動速度推定部２０７は、推定した移動速度を示す情報を変更可能性情報生成部２０９及び拡散率情報生成部２１０に出力する。

接続時間推定部２０８は、送信すべきデータのサイズの大きさを、平均的な伝送速度で割る等の方法により、基地局装置と接続する時間を推定し、推定した接続時間を示す情報を変更可能性情報生成部２０９に出力する。

変更可能性情報生成部２０９は、移動速度及び／あるいは接続時間に基づいて、拡散率の変更可能性が「高い」か「高くない」かの２値情報である変更可能性情報を生成し、多重部２５１に出力する。例えば、変更可能性情報生成部２０９は、移動速度が所定の閾値よりも速い場合には、拡散率の変更可能性が「高い」と判断する。あるいは、変更可能性情報生成部２０９は、接続時間が所定の閾値よりも長い場合には、拡散率の変更可能性が「高い」と判断する。

拡散率情報生成部２１０は、通信開始時に、遅延スプレッドの大きさと移動速度の大きさとを考慮して直交性が崩れにくい拡散率を設定し、設定した拡散率を示す拡散率情報を生成する。例えば、遅延スプレッドが大きな環境では周波数選択性が顕著になるため周波数領域の拡散率が大きいと直交性が崩れやすくなることから、拡散率情報生成部２１０は遅延スプレッドが大きいほど時間領域の拡散率を大きく設定する。一方、移動速度が大きい場合には時間変動の影響が顕著となるため時間領域の拡散率が大きいと直交性が崩れやすくなるから、拡散率情報生成部２１０は移動速度が大きいほど周波数領域の拡散率を大きく設定する。また、直交性の崩れる程度によって自セル干渉の影響およびダイバーシチ効果が変わってくるため、拡散コードの利用率に応じて時間領域拡散と周波数領域拡散の優位性が変化することになることから、拡散率情報生成部２１０は、拡散率を適宜変更する。例えば、拡散率情報生成部２１０は、遅延スプレッドや移動速度が所定の閾値を超える、あるいは、下回った場合に拡散率の変更を要求すべく拡散率情報を生成する。拡散率情報生成部２１０は、通信開始時及び拡散率変更時に拡散率情報を生成し、多重部２５１に出力する。

多重部２５１は、送信データに、通信開始要求情報、拡散率情報、変更可能性情報、無線品質情報、パイロット信号及びその他の制御信号を多重し、多重後のデータを誤り訂正符号化部２５２に出力する。

誤り訂正符号化部２５２は、多重部２５１の出力信号に対して誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化後のデータを変調部２５３に出力する。変調部２５３は、誤り訂正符号化部２５２の出力信号に対して拡散を含む変調処理を行い、変調処理後の信号を送信無線部２５４に出力する。送信無線部２５４は、変調部２５３の出力信号を無線周波数の信号に変換して共用器２０２に出力する。

次に、本実施の形態に係る基地局装置（ＢＳ）と通信端末装置（ＭＳ＃１、ＭＳ＃２）との間の通信順序について図３のシーケンス図を用いて説明する。

まず、通信端末装置は、基地局装置と通信を準備するための処理である通信開始処理（Ｓ３０１）及び符号変更可能性を推定する処理である状況調査処理（Ｓ３０２）を行い、基地局装置に対して通信開始要求情報を送信するとともに（Ｓ３０３）、変更可能性情報及び拡散率情報を送信する（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。

次に、基地局装置は、通信開始要求があった通信端末装置に対し、変更可能性情報を参照して拡散率情報に示される拡散率の拡散符号を割り当て、通信端末装置に符号割り当て情報を送信する（Ｓ３０６、Ｓ３０７）。そして、基地局装置は、割り当てた拡散符号を用いて拡散した信号を通信端末装置に送信する（Ｓ３０８、Ｓ３０９、３１０）。

次に、通信端末装置ＭＳ＃１が、無線品質の測定結果に基づいて拡散比率の変更を決定したとする（Ｓ３１１）。この場合、通信端末装置ＭＳ＃１は、新たな拡散率情報を基地局装置に送信する（Ｓ３１２）。

基地局装置は、拡散率情報を送信した通信端末装置ＭＳ＃１に対し、拡散率情報に示される拡散率の拡散符号を割り当て直す（Ｓ３１３）。そして、基地局装置は、通信端末装置ＭＳ＃１に対する信号の送信を一旦停止し（Ｓ３１４）、通信端末装置ＭＳ＃１に新たな符号割り当て情報を送信する（Ｓ３１５）。そして、基地局装置は、割り当てた拡散符号を用いて拡散した信号を通信端末装置ＭＳ＃１に送信する（Ｓ３１６、Ｓ３１７、３１８）。

次に、本実施の形態に係る拡散符号割り当て部１０６の拡散符号割り当て方法の具体例について、図４を用いて詳細に説明する。

図４は、拡散率１６の物理チャネルを多重する場合のコードツリーであり、時間方向拡散率ＳＦ＝４のレイヤ＃１１、時間方向拡散率ＳＦ＝８のレイヤ＃１２、時間方向拡散率ＳＦ＝１６のレイヤ＃１３のように拡散率毎に階層化されている。なお、図４では、C_1,0、C_2,0、C_2,1は用いず、レイヤ＃１１が最上位の階層となるものとする。

図４において、パイロットチャネルおよび制御チャネルがそれぞれC_16,0、C_16,1に割り当てられているとする。この場合において、ユーザ＃１の物理チャネルにSF(8)の拡散符号を割り当てることを考える。

ここで、ユーザ＃１は、拡散率の変更可能性が高いユーザであるとする。この場合、拡散符号割り当て部１０６は、C_16,0、C_16,1の最上位であるC_4,0に所属するC_8,0, C_8,1を割り当て対象から除き、ユーザ＃１の物理チャネルにC_8,2, C_8,3,…, C_8,7のいずれかの符号を割り当てる。図４では、ユーザ＃１の物理チャネルにC_8,2を割り当てたとする。このように、本実施の形態では、変更可能性が所定のレベルより高いユーザに拡散符号を割り当てる場合、他に割り当て可能な符号があれば、既に割り当てられている符号の最上位に位置する符号に所属する符号を割り当て対象から除く。

次に、ユーザ＃２、＃３の物理チャネルにともにSF(16)の拡散符号を割り当てることを考える。ここで、ユーザ＃２、＃３は、いずれも拡散率の変更可能性が高くないユーザであるとする。この場合、拡散符号割り当て部１０６は、C_16,0、C_16,1、及び、ユーザ＃１の物理チャネルが割り当てられたC_8,2の上位であるC_4,1に所属するC_16,4, C_16,5,…, C_16,7を割り当て対象から外し、ユーザ＃２、＃３の物理チャネルにC_16,2, C_16,3, C_16,8, C_16,9,…, C_16,15のいずれかの符号を割り当てる。図４では、ユーザ＃２の物理チャネルにC_16,2を割り当て、ユーザ＃３の物理チャネルにC_16,10を割り当てたとする。このように、本実施の形態では、変更可能性が所定のレベルより高くないユーザに拡散符号を割り当てる場合、他に割り当て可能な符号があれば、既に変更可能性が所定のレベルより高いユーザに割り当てられている符号の最上位に位置する符号に所属する符号を割り当て対象から除く。

次に、ユーザ＃４の物理チャネルにSF(8)の拡散符号を割り当てることを考える。ここで、ユーザ＃４は、拡散率の変更可能性が高いユーザであるとする。この場合、拡散符号割り当て部１０６は、C_16,0、C_16,1、C_16,2の上位であるC_4,0に所属するC_8,0, C_8,1、C_8,2の上位であるC_4,1に所属するC_8,2, C_8,3、C_16,10の上位であるC_4,2に所属するC_8,4, C_8,5を割り当て対象から外し、ユーザ＃４の物理チャネルにC_8,6、C_8,7のいずれかの符号を割り当てる。図４では、ユーザ＃４の物理チャネルにC_8,6を割り当てたとする。

次に、割り当てた物理チャネルの拡散率を通信中に変更する場合について説明する。図４で、C_8,2に割り当てられているユーザ＃１の物理チャネルを、同じ拡散率１６を保ったままで時間方向に４倍、周波数方向に４倍と変更する場合を考える。この場合、ユーザ＃１の物理チャネルにC_4,1を割り当てれば、他の物理チャネルに符号を再割り当て直す必要がない。

このように、本実施の形態によれば、拡散符号を割り当てる際に拡散率の変更可能性を考慮することにより、コードリソースの利用効率を向上させ、通信中に拡散率を変更する場合に制御手順が煩雑となってしまう確率を抑えることができる。

本発明は、２次元拡散を行う無線通信装置に用いるに好適である。

本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図上記実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図上記実施の形態に係る基地局装置及び通信端末装置との間の通信順序を示すシーケンス図上記実施の形態に係る基地局装置の拡散符号割り当て方法を説明する図従来の拡散符号割り当て方法を説明する図

符号の説明

１００基地局装置
１０４復調部
１０５誤り訂正復号部
１０６拡散符号割り当て部
１０７送信パラメータ設定部
１５１多重部
１５２誤り訂正符号化部
１５３変調部
２００通信端末装置
２０４復調部
２０５誤り訂正復号部
２０６無線品質測定部
２０７移動速度推定部
２０８接続時間推定部
２０９変更可能性情報生成部
２１０拡散率情報生成部
２５１多重部
２５２誤り訂正符号化部
２５３変調部

Claims

通信相手における拡散率の変更可能性の高さを示す変更可能性情報を受信データから検出し、前記通信相手と通信開始する際に前記変更可能性情報を参照して拡散符号を割り当てる拡散符号割り当て手段と、
送信データに対して前記拡散符号割り当て手段が割り当てた拡散符号により拡散処理を行い、拡散チップを時間方向・周波数方向に配置する変調手段と、
前記変調手段が処理した送信信号を前記通信相手に送信する送信手段と、を具備する基地局装置。
請求項１記載の基地局装置の通信相手となる通信端末装置であって、
所定の条件に基づいて拡散率の変更可能性の高さを判定し、前記変更可能性情報を生成する変更可能性情報生成手段と、
前記変更可能性情報を前記基地局装置に送信する送信手段と、を具備する通信端末装置。
移動速度を推定する移動速度推定手段を具備し、
前記変更可能性情報生成手段は、移動速度に基づいて拡散率の変更可能性の高さを判定する請求項２に記載の通信端末装置。
送信データの接続時間を推定する接続時間推定手段を具備し、
前記変更可能性情報生成手段は、送信データの接続時間に基づいて拡散率の変更可能性の高さを判定する請求項２又は請求項３に記載の通信端末装置。
通信相手における拡散率の変更可能性の高さを示す変更可能性情報を受信データから検出する工程と、
前記通信相手と通信開始する際に前記変更可能性情報を参照して拡散符号を割り当てる工程と、を具備する拡散符号割り当て方法。