JP2007336499A

JP2007336499A - 基地局装置

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Publication number: JP2007336499A
Application number: JP2006169454A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Tanno; 元博丹野; Yoshihisa Kishiyama; 祥久岸山; Kenichi Higuchi; 健一樋口; Mamoru Sawahashi; 衛佐和橋
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: EP2031892A1; KR20090031361A; WO2007148612A1; TW200807977A; EP2031892A4; US20090185541A1; CN101473586A; JP4732967B2

Abstract

【課題】移動局における初期セルサーチの処理量を低減できる基地局装置を提供する。
【解決手段】送信帯域のうちの所定の周波数帯域を用いて移動局と直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式により通信を行う基地局に、初期セルサーチを行う移動局に対して、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、システムで用意される複数の受信可能な帯域幅の異なる端末のうち、最小の能力の端末の受信帯域幅の第２の帯域で同期チャネルを多重する多重手段とを備え、前記多重手段は、周辺セルサーチを行う移動局に対して、前記第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、前記第２の帯域幅以上の第３の帯域で同期チャネルを多重することにより達成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、同期チャネルを生成する基地局に関する。

Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division multiple Access）では、同期チャネル（ＳＣＨ：Synchronization Channel）と呼ばれる下り物理チャネルを使用して移動局がセルサーチを行う。同期チャネルはＰ−ＳＣＨ（Primary SCH）とＳ−ＳＣＨ（Secondary SCH）との２つのサブチャネルから構成される（例えば、非特許文献１参照）。

Ｐ−ＳＣＨは、移動局がスロットタイミングを検出するために使用される。Ｓ−ＳＣＨは、移動局がフレームタイミングおよびスクランブルコードグループを検出するために使用される。これらの２つの同期チャネルを使用することで高速セルサーチを実現している。

Ｐ−ＳＣＨとＳ−ＳＣＨとは時間領域でコード多重されて送信される。移動局ではＰ−ＳＣＨとＳ−ＳＣＨとを逆拡散して分離する。このように、Ｐ−ＳＣＨとＳ−ＳＣＨとが同じタイミングでコード多重されて送信されるため、Ｐ−ＳＣＨとＳ−ＳＣＨとが受けるチャネル変動は同じである。従って、Ｓ−ＳＣＨの相関検出時に、既に検出したＰ−ＳＣＨをリファレンス信号（パイロット信号）として利用し、Ｓ−ＳＣＨを同期検波することができる。これにより、精度の高いＳ−ＳＣＨ検出を実現する。
Ｗ−ＣＤＭＡ移動通信方式、立川敬二監修、平成１４年３月１５日第４刷発行、１１２ページ

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

次世代の無線アクセス方式では、マルチパスに対する耐性がより高いＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式の無線アクセス方式が用いられる。

このような無線アクセス方式が適用される無線通信システムでは、例えば２０ＭＨｚのような広帯域とその一部の帯域（例えば５ＭＨｚ）とが、移動局の装置構成、基地局の装置構成およびアプリケーション等に応じて使い分けられ、多様なオペレータがサービスを提供できるように配慮されている。

例えば、図１に示すように、複数の帯域幅を有するＯＦＤＭ方式の無線通信システムに関するスペクトルは、送信帯域幅、例えば２０ＭＨｚに対して、２０ＭＨｚの広い帯域幅でも５ＭＨｚの狭い帯域幅でもＯＦＤＭ方式の通信がそれぞれ行われる。

このような無線通信システムには、基地局の送信帯域幅よりも狭い受信可能帯域幅を有する端末が存在する。例えば、５ＭＨｚの狭い受信可能帯域幅を有する端末は、周波数軸上で２０ＭＨｚの広い帯域幅の中心を含む周波数帯域を使用して通信を行う。

ＯＦＤＭ変調された信号は、時間領域では、様々なサブキャリアの信号が加算されている。様々なサブキャリアの信号が加算されたときであっても、移動局で同期チャネルを迅速且つ容易に検出できることが望まれる。特に、セルサーチでは、移動局の処理量が問題であり、この処理量をいかに小さくできるかによって、移動局のバッテリー持続時間が大きく変わってくる。

セルサーチは、初期セルサーチ、通信中のセルサーチ、待ち受け時におけるセルサーチに分類できる。初期セルサーチとは移動局に電源が入れられた時に行うセルサーチであり、待ち受け時におけるセルサーチとは、あるセルに在圏し、そのセルの報知チャネルを受信している移動局が、待ち受け中にセル端に移動し、次のセルを探すために行うセルサーチであり、通信中のセルサーチとは、通信中にセル端に移動したためにハンドオーバのために次のセルを探すために行うセルサーチである。通信中のセルサーチ、待ち受け時におけるセルサーチを、周辺セルサーチという。

移動局は、電源が投入された時点では、在圏するエリアをカバーする基地局のシステム帯域幅を知ることができず、同期チャネルの帯域幅の検出を行って初期セルサーチを行う。

例えば、基地局は、送信帯域のうちの所定の周波数帯域を用いて下り信号を送信する。例えば、基地局は、送信信号帯域のラスタ上の中心周波数を含み、全端末の最低の受信可能帯域幅で、同期チャネルを送信する。移動局は、該下りリンク信号を受信する。

例えば、移動局は、２０ＭＨｚのスペクトラムのうち、該２０ＭＨｚの中心周波数を含む１．２５ＭＨｚ以上帯域、例えば１．２５ＭＨｚまたは５ＭＨｚを検出する。

初期セルサーチでは、高い送信電力で送信された同期チャネルを検出するため、高い受信電力となる。

一方、周辺セルサーチでは、あるセルに在圏する移動局が次に移動するセルを探すことになるので、自セルよりも受信電力の弱いセルを探すことになる。この場合、在圏するセルから送信される同期チャネルが干渉となるため、ＳＮＲが大きくなる。

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、移動局における初期セルサーチの処理量を低減でき、かつ周辺セルサーチにおける同期チャネルの受信品質を向上させることができる基地局装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の基地局装置は、
送信帯域のうちの所定の周波数帯域を用いて移動局と直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式により通信を行う基地局であって：
初期セルサーチを行う移動局に対して、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、システムで用意される複数の受信可能な帯域幅の異なる端末のうち、最小の能力の端末の受信帯域幅の第２の帯域で同期チャネルを多重する多重手段；
を備え、
前記多重手段は、周辺セルサーチを行う移動局に対して、前記第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、前記第２の帯域幅以上の第３の帯域で同期チャネルを多重することを特徴の１つとする。

このように構成することにより、移動局はシステム帯域幅によらず、システムで用意される複数の受信可能な帯域幅の異なる端末のうち、最小の能力の端末の受信帯域幅、例えば１．２５ＭＨｚの同期チャネルを想定してセルサーチを行うことができ、同期チャネルの帯域幅の検出を不要にできる。また、周辺セルサーチを行う移動局が受信する同期チャネルは、前記第２の帯域幅以上の第３の帯域で送信されるため、受信品質を向上させることができる。

本発明の実施例によれば、移動局における初期セルサーチの処理量を低減でき、かつ周辺セルサーチにおける同期チャネルの受信品質を向上させることができる基地局装置を実現できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の実施例にかかる無線通信システムは、基地局装置と移動局装置とを備える。

基地局は、送信帯域のうちの所定の周波数帯域を用いて移動局と直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式により通信を行う。

本実施例においては、一例として、基地局が２０ＭＨｚの帯域幅を利用し、移動局が５ＭＨｚの帯域幅を利用する場合について説明するが、端末が基地局の送信帯域のある一部を使って通信を行う場合に適用できる。

最初に、通信を開始する場合におけるセルサーチの方法について、図２および図３を参照して説明する。

基地局および移動局は、広狭様々な周波数帯域の何れかで通信を行うことができる。本実施例においては、移動局が、基地局の送信帯域幅よりも狭い受信可能帯域幅を有する場合について説明する。本実施例において、第１の帯域とは基地局の送信信号帯域幅を示し、第２の帯域とは端末の最低の受信可能帯域幅、例えば１．２５ＭＨｚを示す。したがって、第１の帯域の帯域幅は、第２の帯域の帯域幅以上となる。第２の帯域の帯域幅は、基地局で、同期チャネルの送信帯域幅である。また、第２の帯域幅は、システムによってあらかじめ決められる。

移動局は同期チャネル（ＳＣＨ）を利用してセルサーチを行う。例えば、基地局は、送信帯域のうちの所定の周波数帯域を用いて下り信号を送信する。例えば、基地局は、初期セルサーチを行う移動局に対しては第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含む第２の帯域で同期チャネルを送信し、周辺セルサーチを行う移動局に対しては第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、第２の帯域幅以上の第３の帯域で同期チャネルを送信する。

この同期チャネルの基本構成は、図３に示すように、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含む１．２５ＭＨｚの第２の帯域幅と、第２の帯域幅に対して低い周波数帯域の帯域３−１と、第２の帯域幅に対して高い周波数帯域の帯域３−２とから構成される。第３の帯域幅は、第２の帯域幅と帯域３−１と帯域３−２とをあわせた帯域となる。

例えば、１．２５ＭＨｚのシステム帯域幅を有する基地局は、第２の帯域幅、すなわち１．２５ＭＨｚの周波数帯域で同期チャネルＡを送信する。

また、１．２５ＭＨｚ以上のシステム帯域幅を有する基地局は、第２の帯域幅で同期チャネルＡを送信するとともに、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含む５ＭＨｚの帯域のうち、第２の帯域以外の帯域、すなわち帯域３−１および帯域３−２で同期チャネルＢおよびＣを送信する。この場合、第３の帯域は５ＭＨｚとなる。

移動局は、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含む１．２５ＭＨｚの帯域Ａを想定して初期セルサーチを行う。このようにすることにより、移動局において、同期チャネルの帯域幅の検出処理を無くすことができる。このため、処理セルサーチの処理量を低減でき、高速セルサーチを実現できる。

例えば、移動局は、２０ＭＨｚのスペクトラムのうち、該２０ＭＨｚの中心周波数を含む帯域、例えば１．２５ＭＨｚを検出する。基地局が２０ＭＨｚの帯域を利用し、移動局も同じ２０ＭＨｚの帯域を利用する場合でも、移動局は該２０ＭＨｚの帯域の中心周波数を含む１．２５ＭＨｚの帯域を初期セルサーチで容易に発見できる。

一方、待受中や通信中に周辺セルサーチを行う場合には、移動局は、在圏しているセルのＢＣＨから周辺セルの帯域幅情報を得ることができる。したがって、１．２５ＭＨｚのシステム帯域幅を有する基地局がカバーするセルにおいては、移動局は、１．２５ＭＨｚの同期チャネルを用いて周辺セルサーチを行うことができる。また、５ＭＨｚ以上のシステム帯域幅を有する基地局がカバーするセルにおいては、移動局は、第３の帯域、すなわち５ＭＨｚの同期チャネルを用いて周辺セルサーチを行うことができる。

同期チャネルでは、タイミング情報の他に、セルＩＤグループ（またはセルＩＤ）、帯域幅情報、基地局の送信アンテナ数などの情報が通知される。このため、初期セルサーチのときも、同期チャネルから必要な情報を取得できる必要がある。したがって、第２の帯域で、タイミング情報と、セルＩＤグループ、帯域幅情報および送信アンテナのうち少なくとも１つの制御情報とを含む同期チャネルが送信される。

次に、本実施例にかかる送信装置の構成について、図４を参照して説明する。送信装置は、例えば基地局に設けられる。

基地局１００は、同期チャネル生成部１０２、共有データチャネル生成部１０４、多重部１０６、逆フーリエ変換部１０８およびＣＰ付加部１１０から構成される。

同期チャネル生成部１０２は、移動局がセルサーチ、すなわち初期セルサーチと、周辺セルサーチを行うための同期チャネル（ＳＣＨ：Synchronization Channel）を生成する。例えば、同期チャネル生成部１０２は、タイミング情報を生成する。

上述したように、ＳＣＨにはＰ−ＳＣＨ（Primary SCH）とＳ−ＳＣＨ（Secondary SCH）とが存在する。Ｐ−ＳＣＨは、移動局がスロットタイミングを検出するために使用される。Ｓ−ＳＣＨは、移動局がフレームタイミングおよびスクランブルコードグループを検出するために使用される。また、同期チャネル生成部１０２は、タイミング情報のほかに、セルＩＤグループ（または、セルＩＤ）、帯域幅情報、基地局送信アンテナ数の情報を生成するようにしてもよい。このようにすることにより、移動局は、初期セルサーチのときも、同期チャネルから必要な情報を取得できる。

同期チャネル生成部１０２から生成された同期チャネルは共有データチャネル生成部１０４から生成された共有データチャネルと多重部１０６で多重される。

例えば、多重部１０６は、初期セルサーチを行う移動局に対して、第２の帯域で同期チャネルを多重する。また、多重部１０６は、周辺セルサーチを行う移動局に対して、第２の帯域幅以上の第３の帯域で同期チャネルを多重する。例えば、図３に示すように、第２の帯域幅で同期チャネルＡを多重するとともに、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含む第３の帯域のうち、第２の帯域以外の帯域、すなわち帯域３−１および帯域３−２で同期チャネルＢおよびＣを多重する。この場合、初期セルサーチに必要な情報、例えばタイミング情報と、セルＩＤグループ（または、セルＩＤ）、帯域幅情報および基地局送信アンテナ数のうちの少なくとも１つの制御情報とが、同期チャネルＡで送信される。

また、同期チャネルＡで送信される制御情報と同様の情報を、同期チャネルＢおよびＣで送信するようにしてもよい。すなわち、同期チャネルＡで送信される制御情報を、同期チャネルＢおよびＣで冗長に送信する。このようにすることにより、５ＭＨｚで送信される周辺セルサーチを行う移動局は、冗長性を利用して、同期チャネルの受信品質を高めることができる。この場合、同期チャネルＢおよびＣは、同期チャネルＡと信号系列としては異なってもよいが、それらの上で通知される制御情報はいずれも同じとする。

多重されたチャネルは逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１０８で直交マルチキャリア信号に変換される。ＣＰ付加部１１０は、このマルチキャリア信号にＣＰ（サイクリックプリフィックス）を挿入する。

次に、本発明の実施例にかかる基地局１００の同期チャネル生成部２００について、図５を参照して説明する。

同期チャネル生成部２００は、Ｐ−ＳＣＨ基本波形生成部２０２、Ｓ−ＳＣＨ生成部２０４、２１０および２１６、スクランブルコード生成部２０８、２１４および２２０、スクランブルコード乗算部２０６、２１２および２１８、Ｓ−ＳＣＨ制御情報生成部２２２、多重部２２４、周波数−時間変換部２２６、符号系列乗算部２２８、時間−周波数変換部２３０およびフィルタ２３２から構成される。後述するように、フィルタ２３２は存在しなくてもよい。ここで、周波数−時間変換部２２６、符号系列乗算部２２８、時間−周波数変換部２３０、フィルタ２３２は任意に選択可能である。

Ｐ−ＳＣＨ基本波形生成部２０２は、移動局がスロットタイミングを検出するために使用する情報を、周波数領域でのＮサブキャリアおきの信号を基本波形として生成する。例えば、Ｐ−ＳＣＨ基本波形生成部２０２は、タイミング検出に用いるＰ−ＳＣＨを、周波数領域でのＮサブキャリアおきの信号を基本波形として生成する。この信号は、例えば、ＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero AutoCorrelation sequence）符号等の周波数領域で一定振幅の符号を用いて生成される。

Ｓ−ＳＣＨ制御情報生成部２２２は、移動局がフレームタイミングおよびスクランブルコードグループを検出するために使用するＳ−ＳＣＨ制御情報を生成し、Ｓ−ＳＣＨ生成部２０４、２１０および２１６に入力する。例えば、Ｓ−ＳＣＨ制御情報生成部２２２は、セル固有制御情報を生成する。

Ｓ−ＳＣＨ生成部２０４、２１０および２１６は、入力されたＳ−ＳＣＨ制御情報に基づいて、Ｓ−ＳＣＨを生成し、必要に応じて、スクランブルコード生成部２０８、２１４および２２０で生成されたスクランブルコードをスクランブルコード乗算部２０６、２１２および２１８で乗算する。スクランブルコードを乗算することにより、時間領域のピークの発生を抑えることができる（ＰＡＰＲ（peak-to-average power ratio）が小さくなる）。

多重部２２４は、周波数領域に再変換された信号のうち、電力がゼロに近いサブキャリアの全て又は一部にＳ−ＳＣＨを多重する。

例えば、多重部２２４は、第２の帯域で、タイミング検出に用いるＰ−ＳＣＨとセル固有制御情報を通知するＳ−ＳＣＨとを多重する。

また、多重部２２４は、さらに、第３の帯域のうち、第２の帯域以外の帯域、すなわち帯域３−１および３−２で、セル固有制御情報を通知するＳ−ＳＣＨを多重する。

または、多重部２２４は、図６に示すように、第３の帯域のうち、第２の帯域以外の帯域で、タイミング検出に用いるＰ−ＳＣＨを多重するようにしてもよい。このようにすることにより、第２の帯域以外の第３の帯域で送信されるタイミング検出に用いるＰ−ＳＣＨにより、タイミング検出精度を向上させることができる。

この場合、サブキャリア間で送信電力のアンバランスが生じるが、帯域全体としての送信電力が変わらなければ問題ない。ここでは、Ｐ−ＳＣＨとＳ−ＳＣＨとが周波数多重される場合について説明したが、符号分割多重（ＣＤＭ）されるようにしてもよいし、時間分割多重（ＴＤＭ）されるようにしてもよい。

周波数−時間変換部２２６は、Ｐ−ＳＣＨ基本波形生成部２０２で生成された信号を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して、時間領域に変換する。周波数−時間変換部２２６で変換された波形は、Ｎ回の繰り返し波形になる。

符号系列乗算部２２８は、周波数−時間変換部２２６で時間領域に変換された信号にＣＡＺＡＣ系列等の符号系列を乗算する。或いは、符号系列乗算部２２８は時間領域に変換された信号を符号反転してもよい。このようにすることで、移動局でＰ−ＳＣＨのレプリカ相関が可能になり、移動局での処理量を削減することができる。また、Ｐ−ＳＣＨの時間領域での自己相関特性が改善される（鋭いピークが得られる）。

時間−周波数変換部２３０は、符号系列乗算部２２８で符号系列を乗算した信号をフーリエ変換（ＦＦＴ）して、周波数領域に再変換する。周波数領域に再変換すると、完全ではないが、ほぼＮサブキャリアおきの信号になる。また、符号系列の乗算又は符号反転により、帯域外成分が生じる。帯域外成分は、フィルタ２３２を適用して除去してもよい。フィルタ２３２を適用することにより、帯域外の他チャネルへの影響を軽減することができる（ただし、ＳＣＨ信号に歪みが生じる）。また、帯域外の他チャネルへの影響は軽微であるため、フィルタ２３２を適用しなくてもよい。フィルタ２３２を適用しないことで、ＳＣＨ信号の歪みが生じなくなる。

本発明にかかる基地局装置は、無線通信システムに適用できる。

複数の帯域幅を有するＯＦＤＭ方式の無線通信システムに関するスペクトルを示す説明図である。初期セルサーチを示す説明図である。初期セルサーチ用と周辺セルサーチ用のＳＣＨの共存例を示す説明図である。本発明の一実施例にかかる基地局装置を示す部分ブロック図である。本発明の一実施例にかかる同期チャネル生成部を示す部分ブロック図である。初期セルサーチ用と周辺セルサーチ用のＳＣＨの他の共存例を示す説明図である。

符号の説明

１００基地局装置
２００同期チャネル生成部
３００移動局装置

Claims

送信帯域のうちの所定の周波数帯域を用いて移動局と直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式により通信を行う基地局であって：
初期セルサーチを行う移動局に対して、第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、システムで用意される複数の受信可能な帯域幅の異なる端末のうち、最小の能力の端末の受信帯域幅の第２の帯域で同期チャネルを多重する多重手段；
を備え、
前記多重手段は、周辺セルサーチを行う移動局に対して、前記第１の帯域のラスタ上の中心周波数を含み、前記第２の帯域幅以上の第３の帯域で同期チャネルを多重することを特徴とする基地局。
請求項１に基地局において：
前記第１の帯域の帯域幅は、基地局の送信信号帯域幅であることを特徴とする基地局。
請求項１に記載の基地局でおいて：
前記多重手段は、前記第２の帯域で、タイミング情報と、セルＩＤグループ、帯域幅情報および送信アンテナのうち少なくとも１つの制御情報とを含む同期チャネルを多重することを特徴とする基地局。
請求項３に記載の基地局において：
前記多重手段は、前記第３の帯域のうち、前記第２の帯域以外の帯域で、タイミング情報と、セルＩＤグループ、帯域幅情報および送信アンテナのうち少なくとも１つの制御情報とを含む同期チャネルを多重することを特徴とする基地局。
請求項１に記載の基地局において：
前記多重手段は、前記第２の帯域で、タイミング検出に用いるＰ−ＳＣＨとセル固有制御情報を通知するＳ−ＳＣＨとを多重することを特徴とする基地局。
請求項５に記載の基地局において：
前記多重手段は、前記第３の帯域のうち、前記第２の帯域以外の帯域で、タイミング検出に用いるＰ−ＳＣＨを多重することを特徴とする基地局。
請求項５に記載の基地局において：
前記多重手段は、前記第３の帯域のうち、前記第２の帯域以外の帯域で、セル固有制御情報を通知するＳ−ＳＣＨを多重することを特徴とする基地局。