JP2009100116A - 無線アクセスシステム、基地局装置及び移動局装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各基地局は共通の周波数帯域を使用するとともに、移動局における各基地局からの信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように同期されている。各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、ユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信する。移動局3は、自セル基地局1からの希望信号sと他セル基地局2からの干渉信号uを受信し、パイロット信号から取得したチャネル情報と受信した制御情報に基づいて、MLDなどのMIMOにおける信号分離技術を用いて希望信号sと干渉信号uを検出し、他セル基地局2からの干渉信号uを除去して自セル基地局1からの希望信号sを分離する。
【選択図】図1
Description
OFDMAシステムなどのサービスの面的展開をするときに、周波数の有効利用を図るための各種の方法が知られている。
図10は、同一周波数を用いる基地局間距離を多くとり、同一周波数干渉を軽減することにより、周波数の空間的利用率を向上させる方法の例を示す図であり、(a)はNセル周波数繰返し、(b)はFFR(Fractional Frequency Reuse)の図である。
図10の(a)は、N=3の場合のNセル周波数繰返しを示しており、この場合、周波数利用率は1/3となる。
図10の(b)に示すFFRの例は、共通の周波数帯域を3つに分割し、分割された各周波数帯域を繰返し利用するものであり、この場合も周波数利用率は1/3となる。
図11は、リピテーションの例を示す図である。リピテーションは、同じデータをM回繰返し送信してSIRを向上することにより、全セルで共通の周波数帯域を使用する1セル周波数繰返しを実現する方法である。図示する例の場合には、M=3とされているため、周波数利用率は1/3となる。
さらに、アダプティブアレーアンテナを用いて干渉波を抑圧する方法も知られている。これは、所望波方向の利得を増大させ、干渉波方向に対する利得を減少させる指向性パターンを適応的に制御することで、所望波を良好に受信する技術である。この方法は、第3世代以降の移動通信方式(DS−CDMA等)における周波数利用効率増大技術として大きな期待が寄せられている。
MIMO空間多重における信号分離技術の代表例として、空間フィルタリングによる方法(ZF(zero-forcing)法、MMSE(minimum mean square error)法など)、最尤判定(MLD:maximum likelifood detection)法及びMIMOチャネル行列のMMSE QR分解とMアルゴリズムを用いたMMSE QRD−Mアルゴリズムに基づきMLD法からの特性劣化を抑えながら、MLD法に対する演算量の大幅な削減を実現する方法(MMSE−QRM−MLD法)などが知られている(非特許文献2、3)。
また、OFDM方式にMIMOを適用したシステムも知られている(非特許文献2、6)。
しかしながら、上述のように、図10及び図11に示した方法では、周波数利用率1を実現することは困難である。
他セル干渉信号除去により、リピテーションを用いずに1セル(セクタ)周波数繰返しを実現することができれば、OFDMAシステムにおける周波数利用率は大きく向上する。
従来の干渉キャンセル技術を利用して他セル干渉除去を行う方法も考えられるが、従来の干渉キャンセル技術、例えば非特許文献1に記載の技術は、OFDM方式を前提としてない。また、アダプティブアレーアンテナ等の空間フィルタリングを用いた他セル干渉抑圧技術において、同時に打ち消すことが可能な干渉波数は、(アレーアンテナの素子数−1)、すなわち、アレーの自由度だけしかなく多数の干渉波を抑圧するためには多くの素子数を用意する必要がある。アンテナ設置スペースを広くとることができない移動局側にアダプティブアレーアンテナ等で用いられるMMSE法等の線形信号処理に基づく空間フィルタリング技術を適用する場合には、この制約は厳しいものとなる。特に、送受で複数のアンテナを用いるMIMO構成を採用した場合には、複数の信号が同時に送信されている場合が多く、線形信号処理に基づく空間フィルタリングを用いた干渉抑圧技術では他セルからの干渉波への対応が困難となる。そのため、送信側および受信側で用いられるアンテナ数について制約を受けない、最尤推定法等の非線形信号処理に基づく干渉除去法を適用する必要がある。
OFDMにおいて干渉除去を効果的に行うためには、希望信号と干渉信号の間で伝搬路におけるマルチパスを含めた受信タイミングずれ(タイミングオフセット)がOFDMのガードインターバル(GI)内に収まっていること、すなわちシンボル間同期がとれている必要がある。そのため、希望信号と干渉信号の受信タイミングずれがOFDMのガードインターバル(GI)を超えると復調精度が大きく劣化する。
また、高精度な干渉除去を実現するためには、受信側で検出すべき希望信号のパラメータ、すなわち自セル基地局における信号の変調方法・マルチアンテナ送信方法等の送信方式だけでなく、考慮すべき干渉信号に関するパラメータ、すなわち干渉となる他セル基地局の数や各他セル基地局における信号の変調方法・マルチアンテナ送信方法等の送信方式を事前に把握する必要がある。送信方式が固定されている簡易なシステムであれば、受信側で変調方法やマルチアンテナ送信方法等の情報を改めて取得する必要はないが、少なくとも希望信号の受信レベルと比較して無視できない受信レベルの干渉信号の数(以下、干渉信号数)に関する情報については、基地局配置や伝搬環境によって変化するため、動的に取得する必要がある。
干渉信号数の情報を取得する方法として、受信信号を解析することにより推定することも可能であるが、その情報を取得するための方法は簡素化できることが望ましい。
一方、近年、変調方法等の送信方式を伝搬路の状態に応じて適応的に切替制御を行う適応伝送を適用したシステムが増えつつあり、このようなシステムでは、適応的に切替わる送信方式を受信側で認識できるための仕組みは不可欠となっている。しかし、非特許文献1等に記載されている従来の干渉キャンセル技術を利用して他セル干渉除去を行う方法は、このような適応伝送を前提としていない。そのため、適応伝送を行うシステムにはそのまま適用できない問題がある。
また、前記信号分離手段は、前記信号分離手段は、最尤判定法又はこれに準ずる方法を用いるものとされている。
さらに、前記制御チャネルは、さらに下りリンクにおいて干渉となる各他セル基地局の制御情報も含むものである。
さらにまた、前記制御チャネルは、制御情報としてさらに各基地局が前記トラフィックチャネルに適用する送信方式に関する情報も含むものである。
さらにまた、本発明の移動局装置は、OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムにおける移動局装置であって、下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて、自セル基地局と自移動局装置との間、及び、干渉となる各他セル基地局と自移動局装置との間のチャネル情報を取得する手段と、制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる他セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各他セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、前記取得したチャネル情報と前記取得した自セル基地局及び干渉となる各他セル基地局の制御情報とに基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と他セル基地局からの干渉信号とを検出し、他セル基地局からの干渉信号を除去して自セル基地局からの希望信号を分離する信号分離手段とを有するものである。
すなわち、各基地局からの信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されていることにより、希望信号と干渉信号との間でシンボル同期がとれ、高精度な干渉除去が可能となる。
さらに、希望信号だけでなく干渉信号も検出して信号分離処理を行うことにより、高精度な干渉除去が可能となる。
さらにまた、自セルの基地局の制御チャネルを介して干渉となる各他セル基地局の送信ストリーム数を制御情報に含めて通知することにより、受信側において各他セル基地局からの制御チャネルを復号することなく干渉信号数を把握することが可能となる。
さらにまた、制御チャネルを介して変調方法やマルチアンテナ伝送方法などの送信方式に関する情報を通知することにより、適応伝送方式を行う場合にも適用することが可能となる。
図1において、1は移動局3が在圏する基地局(自セル基地局)、2は前記基地局1に隣接する基地局(他セル基地局)、3は移動局である。
本発明の無線アクセスシステムはOFDMを採用している。そして、図1に示すように、本システムを用いて全てのセルで共通の周波数帯域f0を使用する1セル周波数繰り返し方式とされている。そして、各基地局1、2は、移動局3における各基地局1、2から送信される信号の受信タイミングがOFDMのガードインターバル(GI)内に収まるように、同期制御されている。
図示するように、移動局3には、自セル基地局1から送信される希望信号sと他セル基地局2から送信される干渉信号uが同時に受信される。希望信号sと干渉信号uは同一周波数帯のOFDM信号である。本発明の無線アクセスシステムの移動局3は、この受信信号(s+u)からMIMOシステムにおける信号分離技術を用いて希望信号sと干渉信号uを共に推定した後、干渉信号uを除去して希望信号sを高精度に復号するようにしている。
すなわち、本発明の移動局3は、OFDMの各サブキャリアごとに、前記自セル基地局1から送信された希望信号と前記他セル基地局2から送信された干渉信号をMIMOシステムにおける複数のアンテナから送信された信号とみなしてMIMOシステムにおける信号分離技術を適用することにより、希望信号と干渉信号を推定し他セル基地局2からの干渉信号を除去して自セル基地局1からの希望信号を復調する。
これにより、リピテーションを用いることなく、1セル周波数繰返しを実現できる。
図2の(a)は従来より知られているMIMOシステムの構成を示す図であり、(b)は本発明の無線アクセスシステムの構成を示す図である。
図2の(a)に示すように、MIMOシステムにおいては、MIMO送信機101のNt(Nt:2以上の整数)本の送信アンテナから送信された信号は、無線伝搬路を介して、MIMO受信機102のNr本の受信アンテナで受信される。
MIMO送信機101の各送信アンテナから送信される信号を要素とする送信信号ベクトルs(t)は、次式で表される。ここで、Tは転置を表す。
前記非特許文献2〜6などに記載されているように、MIMO受信機102では、ZF(Zero Forcing)法、MMSE(Minimum Mean Square Error)法などの線形信号処理による空間フィルタリング、又は、MLD法やMMSE−QRM−MLD法などのMLDに準ずる方法といった信号分離技術を用いて前記複数の送信アンテナから送信された複数の信号を分離して出力する。
自セル基地局1のNt1本(Nt1:1以上の整数)の送信アンテナから送信される信号を要素とする送信信号ベクトルs1(t,k)、及び、他セル基地局2のNt2本(Nt2:1以上の整数)の送信アンテナから送信される信号を要素とする送信信号ベクトルs2(t,k)は、次のように表される。ここで、kはサブキャリア番号である。
ところで、希望信号の受信レベルと比較して無視できない受信レベルの干渉信号数が受信アンテナ数以上存在する環境下へ適用する場合、線形処理を用いるZF法やMMSE法では干渉抑圧能力が大きく劣化し、希望信号の検出精度が大きく劣化するため、このような環境への適用は困難である。一方、MLD法やMMSE−QRM−MLD法を用いる場合、適用できる干渉信号数の制限はない。従って、MLD法やMMSE−QRM−MLD法では受信側のアンテナ数が1本の場合でも希望信号と干渉信号の分離が可能である。MLD法やMMSE−QRM−MLD法では、自セル基地局1の各送信アンテナから送信された希望信号と他セル基地局2の各送信アンテナから送信された干渉信号を共に推定した後、最終的に干渉信号の推定結果は切り捨て、希望信号の推定結果のみを取り出すことにより、希望信号をZF法やMMSE法に比べて高い精度で検出することができる。
なお、以上の説明では、他セル基地局2が一つであるものとして説明したが、他セル基地局2の数は複数であっても同様に取り扱うことができる。
図3において、(a)は本発明の無線アクセスシステムの第1の実施の形態の構成を示す図であり、(b)は基地局から送信される信号のフォーマットの一例を示す図である。この形態では、変調方法やマルチアンテナ送信方法等の送信方式が固定された適応伝送を用いない簡易なシステムについて示したものである。
図3の(a)に示すように、自セル基地局1には1又は複数本のアンテナ4が設けられており、他セル基地局2には1又は複数本のアンテナ5が設けられている。自セル基地局1のアンテナ4及び他セル基地局2のアンテナ5から送信された信号は、移動局3に設けられた1又は複数本のアンテナ6で受信される。また、各基地局間は、コアネットワーク7で接続されている。各基地局1、2は、コアネットワーク7を介して各種情報を共有することができる。また、各基地局間では、例えば、GPSを用いて基地局間の同期制御が行われており、移動局3におけるマルチパスを含めた各基地局からの信号の受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル以内となるように送信タイミングが制御されている。
パイロットチャネル11は、送信側及び受信側に既知のパイロット信号を送信するためのチャネルであり、各基地局及び送信アンテナごとに固有のパイロットシンボルが各サブキャリアで送信される。移動局3は、パイロット信号を受信することにより、信号の受信タイミングの検出、及び、無線伝搬路における振幅及び位相の変動量の推定(チャネル推定)を行うことができる。
制御チャネル12は制御情報を通知するためのチャネルである。他セル干渉信号除去を行うためには、事前に検出すべき希望信号のパラメータだけでなく、除去すべき干渉信号のパラメータを把握する必要がある。少なくとも、送信方式が固定されている簡易なシステムであっても、自セル基地局と移動局の通信に必要な最低限の制御情報及び除去すべき干渉信号数を事前に把握する必要がある。そこで、本発明の第1の実施の形態においては、自基地局の送信信号数の情報を制御チャネル12を用いて移動局に送信するようにしている。また、本発明の他の実施の形態においては、この制御チャネル12を介して、干渉となる他セル基地局の送信信号数の情報などが送信されるが、これらについては後述する。
トラフィックチャネル13は、ユーザデータの伝送に用いられるチャネルであり、サブキャリア単位でI/Qマッピングされたユーザデータが時間領域の信号に変換されトラフィックチャネル13を介して移動局3に送信される。
なお、前記パイロットチャネル11及び前記制御チャネル12の信号は、自セル基地局1から送信される信号も他セル基地局から送信される信号もともに復調することができることが必要とされる。したがって、パイロットチャネル11及び制御チャネル12は、互いに送信タイミングをずらすTDMA的な技術を用いたり、これらのチャネルを互いに異なる符号を用いて拡散するCDMA的な技術などを用いて、これらのチャネルが基地局間及び送信アンテナ間の干渉量を減らし、各基地局及び各送信アンテナからの信号が識別可能となるように送信される必要がある。
そして、チャネル推定の結果に基づいて自セル基地局1及び他セル基地局2からそれぞれ送信される制御チャネル12の信号を受信し復調することにより、自セル基地局1と移動局3の通信に必要な最低限の制御情報及び他セル基地局2から送信された信号のパラメータを認識する。これにより、希望信号数と干渉信号数をそれぞれ認識し、取得することができる。なお、自セル基地局1と移動局3の通信に必要な最低限の制御情報としては、例えば、自セル基地局1の移動局3に対するOFDMのサブキャリア割当情報やMIMO伝送をはじめとするマルチアンテナ送信を適用する場合には、送信に用いるアンテナ数、即ち送信アンテナ数の情報等が考えられる。
次に、上述のようにして得られたチャネル行列H(k)と、取得した希望信号数と干渉信号数の情報とに基づいて、MIMOシステムにおける信号分離技術を用いて希望信号と干渉信号を推定し、他セル基地局2からの干渉信号を除去して、自セル基地局1からの希望信号を復調する。
信号分離方法としては、ZF(Zero Forcing)法、MMSE(Minimum Mean Square Error)法、最尤判定(MLD:Maximum Likelihood Detection)法及び最尤判定(MLD)法に準ずる方法であるMMSE−QRM−MLD法などを用いることができる。信号分離技術として、MLD法やMMSE−QRM−MLD法を用いる場合、適用できる干渉信号数の制限はない。しかし、ZF法やMMSE法は、希望信号の受信レベルと比較して無視できない受信レベルの干渉信号数が受信側におけるアンテナ数以上となる場合、信号分離精度が大きく劣化するため、適用が困難であることに注意する必要がある。
この実施の形態においては、前記自セル基地局1が、自局の送信信号数の情報に加えて、干渉となる他セル基地局2の送信信号数の情報を前記制御チャネル12を介して移動局3に通知するようにしている。各基地局が前記コアネットワーク7経由で同一周波数を用いる送信信号数(送信側でビームフォーミングを用いない簡易な空間分割多重方式では、送信アンテナ数に対応)などの情報を相互に交換し、自セル基地局1は、前記コアネットワーク7を介して他セル基地局2の各サブキャリアで使用される送信信号数の情報を得ることができる。
これにより、移動局3は、自セル基地局1からの制御チャネルに含まれている情報を復調することにより干渉局(他セル基地局)2の送信信号数の情報を取得することが可能となる。前記図3に示した実施の形態においては、基地局2と移動局3の間のチャネル推定及び他セル基地局2からの制御チャネルの情報を復調後、復号する処理が必要であったのに対し、これらの処理を行うことなく他セル基地局2の送信信号数の情報を得ることができるため、受信信号処理が簡易となり、干渉信号数の情報の取得が容易となる。
この実施の形態においては、各基地局1、2は、前記制御チャネル12を介して、制御情報として自局の送信信号数の情報(及び干渉局の送信信号数の情報)に加えて、自局の送信方式(変調方法やマルチアンテナ送信方法など)の情報を送信する。これにより、移動局3は、自セル基地局1からの制御チャネル12の情報及び他セル基地局2からの制御チャネル12の受信信号を復号することにより、自セル基地局1及び他セル基地局2からのそのサブキャリアの送信信号の変調方法やマルチアンテナ送信方法などの送信方式の情報を取得することが可能となる。
これにより、移動局側で希望信号のみならず、干渉源となる他セル基地局2で用いられている送信方式(変調方法やマルチアンテナ送信方法など)の情報を事前に把握することができ、高精度な干渉信号除去を行うことが可能となる。また、伝搬路の状態に応じて最適な送信方式を選択して伝送を行う適応伝送を適用する場合には、移動局側で干渉信号の送信方式を識別することが高精度な干渉信号除去のために必要である。このような場合には、この実施の形態のように、各基地局が送信方式を通知するシンボルを制御チャネル内に挿入し、移動局側で干渉信号に含まれる制御チャネルも復号することにより、希望信号だけでなく干渉信号の送信方式を識別することが必要となる。
図6の(a)は前記基地局1及び2における送信機の構成例を示すブロック図である。図6の(a)では、本発明に直接係る部分を中心に図示し、実際の通信において当然必要となる部位(フィルタ等)については省略している。
図6の(a)において、送信すべきユーザデータは、データ変調部21でデータ変調される。なお、移動局3において各基地局からの信号の受信タイミングずれがマルチパスを含めてOFDMのGI内に収まるように送信タイミングを容易に制御するため、この図の例では、ユーザデータを一時的にバッファリングするバッファ部26を設け、送信タイミング制御部27により、各基地局間でバッファリングされたユーザデータの送信タイミングを制御する。バッファ部26および送信タイミング制御部は、基地局の送信機内に設けてもよい。特に、送信タイミング制御部27については、複数基地局の送信タイミングの制御を容易に実現するため、集中制御により実現する場合には、コアネットワーク側に設けるのが望ましいと考えられる。また、適応変調を用いる場合には、基地局1および2は、それぞれ下りリンクのCQI (Channel Quality Indicator)を各基地局が通信の対象としている移動局からの上りリンクを用いたフィードバック等により取得し、前記CQIに基づきデータ変調部21において各サブキャリアに対する変調方法が制御される。送信方式が固定される場合には、前記CQIの情報は必要としない。変調されたユーザデータは、直並列変換又は時空間符号化部22に入力されて、シリアルパラレル変換又は時空間符号化される。直並列変換又は時空間符号化部22からは、この基地局に設けられている送信アンテナの数Ntに対応するNt個の信号が並列に出力され、それぞれ対応する送信部23−1,23−2,・・・,23−Ntに供給される。送信部23−1〜23−Ntは同一の構成とされている。
各送信部23−1〜23−Ntにおいて、前記直並列変換又は時空間符号化部22から入力されたユーザデータの信号は、マルチプレクサ31に供給され、ここで、前記パイロットチャネル11のパイロット信号及び前記制御チャネル12の制御信号と多重化され、前記図3の(b)に示したチャネル構成とされる。マルチプレクサ31から出力された信号は、直並列変換器32で並列信号に変換され逆フーリエ変換部33に入力される。逆フーリエ変換部33は、入力された信号に対して逆フーリエ変換を行い、逆フーリエ変換部33から並列に出力された時間信号は、並直列変換器34によりシリアル信号に変換される。並直列変換器34から出力された信号はガードインターバル付加部35に入力され、ここでガードインターバル(GI)が付加される。ガードインターバル付加部35の出力信号はD/A変換器36でアナログ信号に変換されて混合器37に入力されて、局部発振器24からの信号と混合され、搬送波周波数fcにアップコンバートされ、電力増幅器38で増幅されて対応する送信アンテナ25−1〜25−Ntから送信される。なお、Ntは、自セル基地局1のときはNt1、他セル基地局2のときはNt2である。
Nr本の受信アンテナ41−1,41−2,・・・,41−Nrの受信信号は、それぞれに対応して設けられた信号受信部42−1〜42−Nrに入力される。各信号受信部42−1〜42−Nrは同一の構成とされている。
信号受信部42−1〜42−Nrにおいて、対応するアンテナ41−1〜41−Nrで受信された信号は、低雑音増幅器51で増幅された後、混合器52で局部発振器43からの搬送波周波数fcの信号と乗算されて、ベースバンドにダウンコンバートされ、A/D変換器53に入力される。A/D変換器53でデジタルデータに変換された受信信号は、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部44に入力されるとともに、ガードインターバル除去部54に入力される。
前述のように、パイロット信号は、各基地局の送信アンテナごとに固有のシンボルであり、このパイロットチャネルの信号を復調することにより、各基地局の各送信アンテナからの信号の受信タイミングを検出し、その送信アンテナからその受信アンテナまでのサブキャリアごとの伝達関数(振幅及び位相の変動)が推定される。そして、前記制御チャネルの受信信号を復調し、該制御チャネルに含まれている当該基地局の送信信号数の情報を復号することにより、自セル基地局1及び他セル基地局2のそれぞれの送信信号数の情報を取得する。これにより、チャネル行列H(k)を得ることができ、また、希望信号数と干渉信号数の情報や各基地局の送信方法の情報等、希望信号及び干渉信号のパラメータを取得することができる。
また、前記図5に示した第3の実施の形態の場合には、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部44は、各基地局からの受信信号に含まれている制御チャネルの情報を復号することにより、各基地局の送信方式に関する情報を取得することができる。
このようにして、タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部44により、チャネル行列及び自セル基地局及び他セル基地局の送信信号数の情報を取得することができる。さらに、第3の実施の形態の場合には、変調方法やマルチアンテナ送信方法などの送信方式に関する情報も取得することができる。これらの情報は、後述する信号分離部45−1〜45−Nsubに供給され、信号分離処理に使用される。
各サブキャリア対応に信号分離部45−1,45−2,・・・,45−Nsubが設けられており、各信号受信部42−1〜42−Nrからそれぞれ出力される各サブキャリアの信号は、対応する信号分離部45−1,45−2,・・・,45−Nsubに供給される。各信号分離部45−1〜45−Nsubには、前記タイミング検出、チャネル推定及び制御信号復調部44から対応するサブキャリアのチャネル行列の情報、送信信号数の情報、及び第3の実施の形態の場合には、送信方式の情報が供給されており、各信号分離部45−1〜45−Nsubは、これらの情報に基づいて、サブキャリア単位で信号分離処理を行う。すなわち、信号分離部45−1〜45−Nsubが、それぞれ、そのサブキャリアにおけるMIMOシステムに対応した受信機として動作する。前述のように、信号分離処理のアルゴリズムは各種のものを使用することができるが、MLD法又はこれに準じるMMSE−QRM−MLD法などを用いることで、より高精度な信号分離を行うことができる。
前記自セル基地局1の送信アンテナ4(送信アンテナ数をNt1とする)にそれぞれ対応して並直列変換器46−1〜46−Nt1が設けられており、前記信号分離部45−1〜45−Nsubから出力されるそれぞれのサブキャリアの送信アンテナごとに分離された信号は、対応する並直列変換器46−1〜46−Nt1に入力され、それぞれシリアル信号に変換されて出力される。
各並直列変換器46−1〜46−Nt1からの各送信アンテナ4に対応するシリアル信号は、並直列変換又は時空間復号部47においてパラレルシリアル変換又は時空間復号処理され、データ復調部48で復調されて、送信されたユーザデータとして出力される。
図7の(a)に評価用システムモデルを示し、(b)に計算機シミュレーション諸元を示す。
本発明における、受信機では複数の基地局を仮想的な一つのマルチアンテナ構成の送信機とみなして処理が行われる。複数の基地局から同時に送信された信号を処理するため、通常の単一局送信によるMIMOシステムでは考慮する必要のない、基地局間の局部発信器の周波数ずれ(基地局間周波数オフセット)を考慮して評価する必要がある。
図7の(a)及び(b)に示すように、基地局アンテナ数Nt=2、移動局アンテナ数Nr=2、基地局数NB=2、1次変調方式:QPSK(誤り訂正なし)、時空間符号化方式:AlamoutiのSTBC(Space Time Block Code:時空間ブロック符号、非特許文献4参照)、OFDMサブキャリア数Nsub=256、OFDMサブキャリア間隔Δf0=15kHz、ガードインターバル長:Ts/4(Ts:OFDMシンボル長)、両基地局からの信号の先頭波の受信タイミングずれである受信タイミングオフセットをTs/8とした。また、パスモデルは、パス数が5、傾きが3dBの等間隔指数減衰関数モデルを用い、各パスは準静的レイリーフェージングに従うものとし、遅延スプレッドは1.1μsとした。さらに、アンテナ間フェージング相関は無相関、局部発信器の基地局間周波数オフセットをΔfc、チャネル推定は完全とした。なお、図7(a)では、送信タイミング制御部を、複数基地局の送信タイミングを集中制御するため、コアネットワーク側に設けられているイメージで表記している。
このような条件で、(1)他セル干渉信号検出なしのMLD法(最大比合成により、基地局1からの信号のみを検出する検出法、)の場合(他セル干渉信号除去機能を有しない信号検出法)と、(2)他セル干渉信号検出つきのMLD法の場合(基地局1からの信号と基地局2からの信号をMLD法で検出し、希望信号のみを取り出す本発明の信号検出法)について計算機シミュレーションを行った。
図8の(a)より、干渉信号検出を行わないMLD検出法では、希望信号に対して、干渉信号の受信レベルが高くなるほど、BER特性のエラーフロアが上昇し、希望信号の検出精度が大きく劣化することがわかる。一方、図8(b)により、本発明のように、希望信号と他セル干渉信号を同時に検出するMLD法の場合には、BER特性のエラーフロアは見られず、他セル干渉信号下でも高精度な復調が可能であることが示されている。これにより、1セル周波数繰返しOFDMAシステムを実現することができることがわかる。
ここでは、各基地局での変調方法やマルチアンテナ伝送法等の送信方法を固定した場合のシミュレーション評価結果について示した。なお、適応伝送を用いる場合には、各基地局が使用した送信方法の情報を移動局(受信側)で取得できるようにすることにより、MLD法やMMSE−QRM−MLD法等を用いて、希望信号と干渉信号の分離を行うことができるため、高精度な信号検出が可能である。
Claims (6)
- OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムであって、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、互いに干渉となる全ての基地局の送信タイミングが、移動局における各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように制御されており、
各基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、ユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信し、
移動局は、
各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に含まれる前記パイロット信号に基づいて自セル基地局と自移動局との間、及び干渉となる各他セル基地局と自移動局との間のチャネル情報を取得する手段と、
前記制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる他セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各他セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、
前記取得したチャネル情報と前記取得した自セル基地局及び干渉となる各他セル基地局の制御情報とに基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と他セル基地局からの干渉信号とを検出し、他セル基地局からの干渉信号を除去して自セル基地局からの希望信号を分離する信号分離手段と
を有することを特徴とする無線アクセスシステム。 - 前記信号分離手段は、最尤判定法又はこれに準ずる方法を用いるものであることを特徴とする請求項1記載の無線アクセスシステム。
- 前記制御チャネルは、さらに下りリンクにおいて干渉となる各他セル基地局の制御情報も含むことを特徴とする請求項1又は2記載の無線アクセスシステム。
- 前記制御チャネルは、制御情報としてさらに各基地局が前記トラフィックチャネルに適用する送信方式に関する情報も含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の無線アクセスシステム。
- OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムにおける基地局装置であって、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、移動局における互いに干渉となる各基地局からの信号のマルチパスを含めた受信タイミングのずれがOFDMのガードインターバル内に収まるように、送信タイミングを制御する手段と、
パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、ユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号を送信する手段と
を有することを特徴とする基地局装置。 - OFDMにより基地局と移動局が通信を行う無線アクセスシステムにおける移動局装置であって、
前記基地局は、パイロット信号を含むパイロットチャネルと、少なくとも移動局との通信に必要な制御情報を含む制御チャネルと、ユーザデータの情報を含むトラフィックチャネルとが多重されたOFDM信号が送信するものであり、
下りリンクの伝送において複数の基地局で共通の周波数帯域を使用する際、各基地局からの信号のパイロット信号区間における受信信号に基づいて、自セル基地局と自移動局装置との間、及び、干渉となる各他セル基地局と自移動局装置との間のチャネル情報を取得する手段と、
制御チャネルを自セル基地局及び干渉となる他セル基地局について復調し、自セル基地局及び干渉となる各他セル基地局の前記制御情報を取得する手段と、
前記取得したチャネル情報と前記取得した自セル基地局及び干渉となる各他セル基地局の制御情報とに基づいて、受信信号から自セル基地局からの希望信号と他セル基地局からの干渉信号とを検出し、他セル基地局からの干渉信号を除去して自セル基地局からの希望信号を分離する信号分離手段と
を有することを特徴とする移動局装置。
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