JP2009246502A - ユーザ装置及び基地局装置並びに通信制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】環境に応じて、カバレッジエリア及びデータレートを制御すること。
【解決手段】シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置は、無線アクセス方式を切り替える手段と、変調後のシンボル系列を切り替えられた無線アクセス方式に応じて離散フーリエ変換及び直並列変換の一方が行われた信号に対して、無線リソースを割り当て、周波数領域の信号を生成する手段と、無線アクセス方式に応じて、周波数領域の信号に対して波形整形を行うフィルタと、波形整形が行われた周波数領域の信号に対して高速逆フーリエ変換を行い、送信信号を生成する手段を有する。
【選択図】図5

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特にユーザ装置及び基地局装置並びに通信制御方法に関する。
W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)やHSPA(High Speed Packet Access)の後継となる通信方式、すなわちEvolved UTRA and UTRAN(別名: LTE(Long Term Evolution),或いは,Super 3G)が、W-CDMAの標準化団体3GPP(3rd Generation Partnership Project)により議論されている。例えば、E-UTRAでは、下りリンクについてはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、上りリンクについてはSC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)が採用されている。
OFDMAは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各周波数帯上にデータを載せて伝送を行う方式である。OFDMAは、サブキャリアを周波数上に、一部重なりあいながらも互いに干渉することなく密に並べることで、高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることができる。
SC-FDMAは、周波数帯域を分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送することで、端末間の干渉を低減することができる伝送方式である。SC-FDMAでは、送信電力の変動が小さくなる特徴を持つことから、端末の低消費電力化及び広いカバレッジを実現できる。
E-UTRAにおける上りリンクの無線アクセスに使用されるSC-FDMAについて、図1を参照して説明する。システムで使用可能な周波数帯域は、複数のリソースブロックに分割され、リソースブロックの各々は1以上のサブキャリアを含む。ユーザ装置(UE: User Equipment)には1以上のリソースブロックが割り当てられる。周波数スケジューリングでは、基地局装置で測定した各ユーザ装置の上りリンクのリソースブロック毎の受信信号品質又はチャネル状態情報(CQI: Channel Quality Indicator)に応じて、チャネル状態の良好なユーザ装置に優先的にリソースブロックを割り当てることにより、システム全体の伝送効率又はスループットを向上させる。また、使用可能な周波数ブロックを所定の周波数ホッピングパターンに従って変更する周波数ホッピングも適用されるようにしてもよい。
図1において、異なるハッチングは異なるユーザ装置に割り当てられる時間・周波数リソースを示す。UE2は、広めの帯域が割り当てられていたが、次のサブフレームでは狭い帯域が割り当てられる。各ユーザ装置には、重複しないように異なる周波数帯域が割り当てられる。
SC-FDMAでは、セル内の各ユーザ装置は、異なる時間・周波数リソースを用いて送信する。このようにして、セル内のユーザ装置間の直交が実現される。SC-FDMAでは、連続する周波数を割り当てることにより、低ピーク電力対平均電力比(PAPR: Peak-to-Average Power ratio)のシングルキャリア伝送が実現される。このため、送信電力に対する制限が厳しい上りリンクにおいて、カバレッジエリアを増大できる。SC-FDMAでは、割り当てる時間・周波数リソースは、基地局装置のスケジューラが、各ユーザの伝搬状況、送るべきデータのQoS(Quality of Service)に基づいて決定する。ここで、QoSにはデータレート、所要の誤り率、遅延が含まれる。このように、伝搬状況のよい時間・周波数リソースを各ユーザに割り当てることによりスループットを増大できる。
R.Dinis et al., "A Multiple Access Scheme for the Uplink of Broadband Wireless Access," IEEE Globecom, Dec. 2004
Evolved UTRA and UTRANの次世代の無線通信システムにおける通信方式の検討が開始されようとしている。この次世代の通信方式は、IMT-Advanced(International Mobile Telecommunication- Advanced)、あるいは4G(4th generation)と呼ばれてもよい。
次世代の無線通信システムには、様々な環境下における通信がサポートされるべきである。例えば、様々な環境のうち、主要な展開環境には、マイクロセル、屋内セル、ホットスポットセルが含まれる。
また、次世代の無線通信システムには、様々な環境及び要求されるQoS等に応じて、サービスを提供することが要求される。ここで、サービスには、データレートの高速化、QoS要求条件により要求される様々なトラヒックへの対応等が含まれる。また、カバレッジエリアを増大させることが要求される。例えば、様々な環境には、図2に示すように、マクロセル、マイクロセル、屋内セル、ホットスポットセルが含まれる。図2には、屋内セル/ホットスポットセルが含まれる屋内/ホットスポットレイヤ、マイクロセルが含まれるマイクロレイヤ、マクロセルが含まれるマクロレイヤが示される。次世代の無線通信システムでは、これらの様々な環境下における通信がサポートされるべきである。また、QoSには、データレート、所要の誤り率、遅延等が含まれる。また、データレートは、ユーザスループットと呼ばれてもよい。
また、次世代の無線通信システムには、ネットワークコストの低減が要求される。例えば、伝送容量の大容量化、広いカバレッジエリアを実現することにより達成される。
また、次世代の無線通信システムには、3G(3rd Generation)システムとの互換性をもつことが望ましい。例えば、E-UTRAのフルサポート、W-CDMAやE-UTRAなどの既存の3Gシステムとのハンドオーバを実現できることが望ましい。
上述した要求条件のうち、E-UTRAが適用されるシステムよりも、ユーザスループットをさらに高速にする観点からは、上りリンクにおいては、E-UTRAで適用されるシングルキャリア方式よりも、マルチキャリア方式の方が好ましい。例えば、高速伝送を実現するためにシングルユーザMIMO(Multiple Input Multiple Output)を適用する場合には、マルチパス干渉への耐性に優れたOFDMベースのマルチキャリア方式の方が優れるためである。
一方、広いカバレッジエリアを実現する観点からは、PAPRを低減することができるシングルキャリア方式の方が好ましい。また、E-UTRAをフルサポートする要求条件を満足させる観点からは、シングルキャリア方式の方が好ましい。
そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、その目的は、環境に応じて、カバレッジエリア及びデータレートを制御することができるユーザ装置及び基地局装置並びに通信制御方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本ユーザ装置は、
シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置であって:
無線アクセス方式を切り替える切り替え手段;
変調後のシンボル系列を切り替えられた無線アクセス方式に応じて離散フーリエ変換及び直並列変換の一方が行われた信号に対して、無線リソースを割り当て、周波数領域の信号を生成する周波数領域信号生成手段;
前記切替手段において切り替えられた無線アクセス方式に応じて、前記周波数領域の信号に対して波形整形を行う波形整形フィルタ;
前記波形整形が行われた周波数領域の信号に対して高速逆フーリエ変換を行い、送信信号を生成する送信信号生成手段;
を有する。
本基地局装置は、
シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置と通信を行う基地局装置であって:
ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定する無線アクセス方式決定手段;
決定された無線アクセス方式に従って、前記ユーザ装置が波形整形を行うための波形整形条件を決定する波形整形条件決定手段;
前記無線アクセス方式決定手段において決定された無線アクセス方式及び前記波形整形条件決定手段において決定された波形整形条件を示す情報を通知する通知手段;
を有する。
本通信制御方法は、
シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置と、該ユーザ装置と通信を行う基地局装置とを有する無線通信システムにおける通信制御方法であって:
基地局装置が、ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定するステップ;
前記基地局装置が、決定された無線アクセス方式に従って、前記ユーザ装置が波形整形を行うための波形整形条件を決定するステップ;
前記基地局装置が、前記無線アクセス方式を決定するステップにおいて決定された無線アクセス方式及び前記波形整形条件を決定するステップにおいて決定された波形整形条件を示す情報を通知するステップ;
前記ユーザ装置が、前記基地局装置により通知された無線アクセス方式に切り替えるステップ;
前記ユーザ装置が、変調後のシンボル系列を切り替えられた無線アクセス方式に応じて離散フーリエ変換及び直並列変換の一方が行われた信号に対して、無線リソースを割り当て、周波数領域の信号を生成するステップ;
前記ユーザ装置が、切り替えられた無線アクセス方式に応じて、前記周波数領域の信号に対して波形整形を行うステップ;
前記波形整形が行われた周波数領域の信号に対して高速逆フーリエ変換を行い、送信信号を生成するステップ;
を有する。
本発明の実施例によれば、環境に応じて、カバレッジエリア及びデータレートを制御することができるユーザ装置及び基地局装置並びに通信制御方法を実現することができる。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。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。
(第1の実施例)
本発明の実施例に係るユーザ装置及び基地局装置を有する無線通信システムについて、図3を参照して説明する。
無線通信システム1000は、例えばEvolved UTRA and UTRAN(別名: Long Term Evolution,或いは,Super 3Gが包含されるシステムである。この無線通信システムは、IMT-Advancedと呼ばれてもよいし、4Gと呼ばれてもよい。
無線通信システム1000は、基地局装置(eNB: eNodeB)200と、基地局装置200と通信する複数のユーザ装置(UE: User Equipment)100(100、100、100、・・・100、nはn>0の整数)とを備える。eNB及びUEは、次世代の無線通信システムの通信方式の議論に応じて異なる名称となる場合がある。その場合には、その名称で呼ばれてもよい。基地局装置200は上位局と接続され、アクセスゲートウェイ装置300はコアネットワーク400と接続される。例えば、上位局には、アクセスゲートウェイ装置300が含まれるようにしてもよい。また、上位局は、次世代の無線通信システムの通信方式の議論に応じて、適宜変更される場合がある。この場合には、その上位局と接続される。
各ユーザ装置(100、100、100、・・・100)は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下では特段の断りがない限りユーザ装置100として説明を進める。
無線通信システム1000、例えば、Evolved UTRWでは、下りリンクについてはOFDMA(直交周波数分割多元接続)が、上りリンクについてはSC-FDMA(シングルキャリア−周波数分割多元接続)が含まれる。上述したように、OFDMAは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。SC-FDMAは、周波数帯域をユーザ装置毎に分割し、複数のユーザ装置が互いに異なる周波数帯域を用いることで、ユーザ装置間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。このようにすることにより、本無線通信システムでは、E-UTRAのフルサポートを実現できる。
ここで、Evolved UTRA and UTRANにおける通信チャネルについて説明する。これらの通信チャネルは、本実施例に係る無線通信システムに適用するようにしてもよい。
下りリンクについては、各ユーザ装置100で共有される物理下りリンク共有チャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)と、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)とが用いられる。物理下りリンク制御チャネルは下りL1/L2制御チャネルとも呼ばれる。上記物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。
上りリンクについては、各ユーザ装置100で共有して使用される物理上りリンク共有チャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)と、物理上りリンク制御チャネルとが用いられる。上記物理上りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、通常のデータ信号が伝送される。また、物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクにおける共有物理チャネルのスケジューリング処理や適応変復調及び符号化(AMC: Adaptive Modulation and Coding)に用いるための下りリンクの品質情報(CQI: Channel Quality Indicator)、及び、物理下りリンク共有チャネルの送達確認情報(Acknowledgement Information)が伝送される。送達確認情報の内容は、送信信号が適切に受信されたことを示す肯定応答(ACK: Acknowledgement)又はそれが適切に受信されなかったことを示す否定応答(NACK: Negative Acknowledgement)の何れかで表現される。
物理上りリンク制御チャネルでは、CQIや送達確認情報に加えて、上りリンクの共有チャネルのリソース割り当てを要求するスケジューリング要求(Scheduling Request)や、パーシステントスケジューリング(Persistent Scheduling)におけるリリース要求(Release Request)等が送信されてもよい。ここで、上りリンクの共有チャネルのリソース割り当てとは、あるサブフレームの物理下りリンク制御チャネルを用いて、後続のサブフレームにおいて上りリンクの共有チャネルを用いて通信を行ってよいことを基地局装置200がユーザ装置100に通知することを意味する。
本実施例に係る無線通信システムでは、ユーザ装置100は、複数の無線アクセス方式が適用される。例えば、無線アクセス方式には、シングルキャリア方式とマルチキャリア方式とが含まれる。この場合、ユーザ装置100は、シングルキャリア方式又はマルチキャリア方式で、データ伝送を行うことができる。
図4に示すように、シングルキャリア方式は、低PAPRの特性を有する。このため、広いカバレッジエリア環境への適用に適する。一方、マルチキャリア方式は、MIMOの適用において利点があるため、高速データレートが要求される環境への適用に適する。また、マルチキャリア方式は、マルチパス干渉への耐性に優れる。
また、ユーザ装置100は、ロールオフ率を制御する。ロールオフ率とは、波形整形フィルタの特性を示す値であり、波形整形の度合いを意味する。ロールオフ率が大きいほどPAPRの大きな低減が可能である。しかし、波形整形によりデータ伝送に用いることができるサブキャリア数が減少する。このため、周波数利用効率は低下し、ピークデータレート(最大伝送速度)は低くなる。従って、PAPRの低減と周波数利用効率の増大との間にはトレードオフの関係がある。本実施例では、PAPRと周波数利用効率とを制御するために、ロールオフ率を用いる。このようにすることにより、カバレッジエリアとデータレートとを制御できる。
本実施例に係るユーザ装置100は、在圏するエリアをカバーする基地局装置200がサポートする環境に応じて、無線アクセス方式及びロールオフ率が適応制御される。このようにすることにより、カバレッジエリア及びピークデータレートを最適に制御できる。例えば、ロールオフ率は、後述するが、割り当てられたリソースブロックの帯域幅、チャネル符号化率、変調方式に基づいて、制御されてもよい。
次に、本実施例に係るユーザ装置100について、図5を参照して説明する。
本実施例に係るユーザ装置100は、送信データ生成部102と、チャネル符号化部104と、データ変調部106と、無線アクセス方式切替部108と、直並列変換部(S/P)110と、DFT-Spread OFDM処理部112と、CP(cyclic Prefix)付与部122と、多重部124と、復調部126と、復号部128とを有する。また、DFT-Spread OFDM処理部112は、離散フーリエ変換部(DFT: Discrete Fourier Transform)114と、サブキャリアマッピング部116と、波形整形フィルタ118と、高速逆フーリエ変換部(IFFT)120とを有する。
基地局装置200により送信された下りリンクの信号は、復調部126に入力される。復調部126は、入力されたOFDMA信号を復調する。そして、復調部126は、復調されたOFDMA信号を復号部128に入力する。復号部128は、復調部126により入力されたOFDMA信号を復号する。このOFDMA信号は、報知チャネルで伝送される信号であってもよいし、下りリンク制御チャネルにより送信される信号であってもよい。このOFDMA信号には、無線アクセス方式切替え信号と、ロールオフ率と、リソースブロック番号と、伝送フォーマットとが含まれるようにしてもよい。ここで、伝送フォーマットには、符号化率と、変調方式とが含まれるようにしてもよい。復号部128は、送信データ生成部102、チャネル符号化部104及びデータ変調部106に、伝送フォーマットを入力する。また、復号部128は、無線アクセス方式切替え信号を無線アクセス方式切替部108に入力する。また、復号部128は、リソースブロック番号をサブキャリアマッピング部116に入力する。また、復号部128は、ロールオフ率を波形整形フィルタ118に入力する。
送信データ生成部102は、上りリンクで送信するデータを生成する。送信データ生成部102は、生成した上りリンクで送信するデータをチャネル符号化部104に入力する。
チャネル符号化部104は、送信データ生成部102により入力された送信データを、復号部128により入力された伝送フォーマットに基づいてチャネル符号化処理を行う。チャネル符号化部104は、チャネル符号化処理が行われた送信データを、データ変調部106に入力する。例えば、チャネル符号化部104は、伝送フォーマットに含まれる符号化率により、チャネル符号化処理を行う。
データ変調部106は、チャネル符号化部104により入力されたチャネル符号化処理が行われた送信データを、復号部128により入力された伝送フォーマットに基づいて変調する。データ変調部106は、変調されたチャネル符号化処理が行われた送信データを、無線アクセス方式切替部108に入力する。例えば、データ変調部106は、伝送フォーマットに含まれる変調方式により、データ変調を行う。
無線アクセス方式切替部108は、データ変調部106により入力された変調されたチャネル符号化処理が行われた送信データを、復号部128により入力された無線アクセス方式切替え信号に基づいて、シングルキャリア方式により送信するシングルキャリアモード又はマルチキャリア方式により送信するマルチキャリアモードに切り替える。無線アクセス方式切替部108は、無線アクセス方式切替え信号にシングルキャリア方式を示す情報が含まれる場合には、入力された変調された送信データを離散フーリエ変換部114に入力する。また、無線アクセス方式切替部108は、無線アクセス方式切替信号にマルチキャリア方式を示す情報が含まれる場合には、入力された変調されたチャネル符号化処理が行われた送信データを直並列変換部(S/P)110に入力する。
離散フーリエ変換部114は、入力された送信データの系列をQシンボル毎にブロック化して高速フーリエ変換を行うことにより、周波数領域に変換する。そして、離散フーリエ変換部114は、周波数領域において得られたQ個のシングルキャリアの信号をサブキャリアマッピング部116に入力する。
直並列変換部(S/P)110は、入力された送信データの系列を並列的な複数の信号系列に変換する。そして、直並列変換部110は、並列的な複数の信号系列を、サブキャリアマッピング部116に入力する。
サブキャリアマッピング部116は、離散フーリエ変換部114により入力されたシングルキャリアの信号又は直並列変換部110により入力された並列的な複数の信号系列に変換された各信号を、復号部128により入力されたリソースブロック番号に基づいて、各サブキャリアに割り当て、周波数領域の信号を生成する。例えば、サブキャリアマッピング部116は、シングルキャリアの信号をリソースブロック番号に該当するサブキャリアに割り当てる。また、例えば、サブキャリアマッピング部116は、並列的な複数の信号系列に変換された各信号を、リソースブロック番号に該当するサブキャリアに割り当てる。例えば、割り当てられるサブキャリアは、飛び飛びのサブキャリアであってもよいし、連続したサブキャリアであってもよい。サブキャリアマッピング部116は、サブキャリアにマッピングされた信号を、波形整形フィルタ118に入力する。
波形整形フィルタ118は、復号部128により入力されたロールオフ率に基づいて、入力された信号の波形整形を行う。そして、波形整形された信号は、IFFT120に入力される。
IFFT120では、入力された信号を高速逆フーリエ変換し、OFDM方式の変調を行う。OFDM方式の変調が行われた信号は、CP付与部122に入力される。
CP付与部122は、OFDM方式の変調が行われた信号にサイクリックプリフィックスを付加し、OFDM方式におけるシンボルを作成する。CP付与部122は、作成したOFDM方式におけるシンボルを多重部124に入力する。
多重部124は、OFDM方式におけるシンボルとパイロット信号とを多重する。多重された信号は、送信無線機に入力される、送信無線機は、OFDM方式におけるシンボルとパイロット信号とが多重された信号を送信する。
次に、本実施例に係る基地局装置200について、図6を参照して説明する。
本実施例に係る基地局装置200は、スケジューラ202と、上り無線アクセス方式、リソースブロック割り当て情報信号生成部204と、OFDM信号生成部206と、同期検出・チャネル推定部208と、CP除去部210と、高速フーリエ変換部212と、サブキャリアデマッピング部214と、無線アクセス方式切替部216と、周波数領域等化部218と、逆離散フーリエ変換部(IDFT: inverse discrete Fourier transform)220と、チャネル等化部222と、並直列変換部(P/S)224と、無線アクセス方式切替部226と、データ復調部228と、データ復号部230とを有する。
ユーザ装置100は、上りリンクで送信するデータが生じた場合に、該データを送信するための無線リソースの割り当ての要求信号を基地局装置200に送信する。この要求信号は、スケジューリングリクエストであってもよい。例えば、この要求信号には、送信するデータに要求されるQoSが含まれるようにしてもよい。例えばQoSには、データレートが含まれるようにしてもよい。また、このQoSには、所要誤り率が含まれるようにしてもよい。また、このQoSには、遅延に関して要求される情報が含まれるようにしてもよい。ユーザ装置100により送信された無線リソースの割り当ての要求信号に含まれるQoSは、スケジューラ202に入力される。
基地局装置200は、ユーザ装置100により送信されたパイロット信号に基づいて、受信品質を測定する。この上りリンクのチャネル品質情報は、スケジューラ202に入力される。また、基地局装置200は、パスロスを測定する。このパスロスは、スケジューラ202に入力される。
スケジューラ202は、入力されたQoSと、上りリンクのチャネル受信品質と、パスロスとに基づいて、無線リソースを割り当てるユーザ装置と、該ユーザ装置に割り当てるリソースブロックとを決定する。また、スケジューラ202は、無線リソースを割り当てるユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定する。例えば、スケジューラ202は、無線リソースを割り当てるユーザ装置に対して、上りリンクの信号を、シングルキャリア方式により送信させるかマルチキャリア方式により送信させるかを決定する。
また、スケジューラ202は、無線リソースを割り当てるユーザに対して、ユーザ装置に適用させるロールオフ率を決定する。このロールオフ率は、1つの値であってもよいし、複数の値をとるようにしてもよい。例えば、スケジューラ202は、在圏するユーザ装置の位置に基づいて、異なるロールオフ率を決定するようにしてもよい。
例えば、スケジューラ202は、当該基地局装置200におけるサイト間距離に基づいて、在圏するユーザ装置100に対して、上りリンクのデータをシングルキャリア方式により送信させるかマルチキャリア方式により送信させるかを決定する。言い換えれば、スケジューラ202は、当該基地局装置の近傍に位置する他の基地局装置との間の距離に基づいて、在圏するユーザ装置100に使用させる無線アクセス方式を決定する。具体的には、サイト間距離が所定の距離未満である場合には、マルチキャリア方式により送信させると決定する。このようにすることにより、ピークデータレートを向上させることができる。また、サイト間距離が所定の距離以上である場合には、シングルキャリア方式により送信させると決定する。このようにすることにより、カバレッジを確保することができる。ここで、所定の距離は、PAPRと、データレートとに基づいて決定されてもよい。
スケジューラ202は、マルチキャリア方式により送信させると決定した場合には、ロールオフ率をゼロとするようにしてもよい。このようにすることにより、高速伝送を実現できる。一方、シングルキャリア方式により送信させると決定した場合には、スケジューラ202は、当該基地局装置200のカバーするセルの半径に応じて、ロールオフ率を決定するようにしてもよい。例えば、セル半径が大きくなるに従って、ロールオフ率を大きくするようにしてもよい。このようにすることにより、PAPRを低減でき、カバレッジエリアを広くできる。このため、セル端に位置するユーザ装置から送信される上りリンクの信号の受信品質を向上させることができる。
また、例えば、スケジューラ202は、当該基地局装置200のセルの構成に基づいて、在圏するユーザ装置100に対して、上りリンクのデータをシングルキャリア方式により送信させるかマルチキャリア方式により送信させるかを決定するようにしてもよい。具体的には、セル構成が屋内セル又はホットスポットセルである場合には、マルチキャリア方式により送信させると決定する。セル半径が小さいので、カバレッジエリアよりも、ピークデータレートの方を優先させるためである。また、セル構成がマクロセル又はマイクロセルである場合には、シングルキャリア方式により送信させると決定する。屋内セル又はホットスポットセルと比べて、カバレッジエリアを確保する必要があるためである。
スケジューラ202は、マルチキャリア方式により送信させると決定した場合には、ロールオフ率をゼロとするようにしてもよい。このようにすることにより、高速伝送を実現できる。一方、シングルキャリア方式により送信させると決定した場合には、スケジューラ202は、当該基地局装置200のカバーするセルの半径に応じて、ロールオフ率を決定するようにしてもよい。例えば、セル半径が大きくなるに従って、ロールオフ率を大きくするようにしてもよい。このようにすることにより、PAPRを低減でき、カバレッジエリアを広くできる。このため、セル端に位置するユーザ装置から送信される上りリンクの信号の受信品質を向上させることができる。
また、例えば、スケジューラ202は、物理チャネルの種類に応じて、シングルキャリア方式により送信させるかマルチキャリア方式により送信させるかを決定するようにしてもよい。具体的には、データチャネルは、マルチキャリア方式により送信させると決定する。このようにすることにより、高速伝送を実現できる。また、制御チャネルは、シングルキャリア方式により送信させると決定する。このようにすることにより、基地局装置200は、ユーザ装置100により送信される制御チャネルの受信誤りを低減できる。
スケジューラ202は、マルチキャリア方式により送信させると決定した場合には、ロールオフ率をゼロとするようにしてもよい。このようにすることにより、マルチキャリア方式において高速伝送を実現できる。一方、シングルキャリア方式により送信させると決定した場合には、スケジューラ202は、当該基地局装置200のカバーするセルの半径に応じて、ロールオフ率を決定するようにしてもよい。例えば、セル半径が大きくなるに従って、ロールオフ率を大きくするようにしてもよい。このようにすることにより、PAPRを低減でき、カバレッジエリアを広くできる。このため、セル端に位置するユーザ装置から送信される上りリンクの信号の受信品質を向上させることができる。
スケジューラ202は、決定した無線アクセス方式、ロールオフ率、該ユーザに割り当てるリソースブロック、MCSセットを、上り無線アクセス方式、リソースブロック割り当て情報信号生成部204に入力する。また、スケジューラ202は、該ユーザに割り当てるリソースブロックを示す情報をサブキャリアデマッピング部214に入力する。例えば、リソースブロックを示す情報には、リソースブロック番号が含まれるようにしてもよい。また、決定した無線アクセス方式が含まれる無線アクセス方式切替え信号を、無線アクセス方式切替部216及び226に入力する。また、スケジューラ202は、ロールオフ率をサブキャリアデマッピング部214に入力する。また、スケジューラ202は、MCSセットをデータ復調部228及びデータ復号部230に入力する。
上り無線アクセス方式、リソースブロック割り当て情報信号生成部204は、スケジューラ202により入力された情報に基づいて、無線アクセス方式切替え信号、ロールオフ率、リソースブロック番号、伝送フォーマットが含まれる情報信号を生成する。そして、上り無線アクセス方式、リソースブロック割り当て情報信号生成部204は、生成した情報信号を、OFDM信号生成部206に入力する。
OFDM信号生成部206は、入力された情報信号からOFDM信号を生成し、送信無線機に入力する。送信無線機は、OFDM信号を送信する。例えば、制御情報は報知チャネルによりセル内の全ユーザに通知されるようにしてもよい。
ユーザ装置100により送信された上りリンクの信号は、基地局装置200に受信される。基地局装置200は、上りリンクの信号に含まれるパイロット信号を同期検出・チャネル推定部208に入力する。
同期検出・チャネル推定部208は、入力されたパイロット信号の同期検出を行い、受信タイミングを推定し、該推定した受信タイミングをCP除去部210に入力する。また、同期検出・チャネル推定部208は、入力されたパイロット信号に基づいて、チャネル推定を行い、その結果を周波数領域等化部218及びチャネル等化部222に入力する。
CP除去部210は、入力された受信タイミングに基づいて、受信信号からCPを除去する。そして、CPが除去された受信信号は、FFT212に入力される。
FFT212は、CPが除去された受信信号に対して、フーリエ変換を行い、時系列の情報を周波数領域の情報に変換する。該周波数領域の情報は、サブキャリアデマッピング214に入力される。
サブキャリアデマッピング214は、入力されたリソースブロック番号に基づいて、周波数領域でのデマッピングを行う。この処理は個々のユーザ装置で行われた周波数領域でのマッピングに対応して行われる。また、サブキャリアデマッピング214は、ロールオフ率に基づいて、デマッピングを行う。デマッピング処理が行われた周波数領域の信号は、無線アクセス方式切替部216に入力される。
無線アクセス方式切替部216は、入力された無線アクセス方式切替え信号に基づいて、該無線アクセス方式切替え信号がシングルキャリア方式を示す信号である場合には、入力されたデマッピング処理が行われた周波数領域の信号を周波数領域等化部218に入力する。また、無線アクセス方式切替部216は、入力された無線アクセス方式切替え信号に基づいて、該無線アクセス方式切替え信号がマルチキャリア方式を示す信号である場合には、入力されたデマッピング処理が行われた周波数領域の信号をチャネル等化部222に入力する。
周波数領域等化部218は、入力されたチャネル推定値に基づいて、デマッピング処理が行われた周波数領域の信号に対して、周波数領域における等化処理を行う。そして、周波数領域等化部218は、等化処理が行われた信号をIDFT220に入力する。
IDFT220は、等化処理が行われた信号に対して逆離散フーリエ変換を行う。そして、逆離散フーリエ変換が行われた信号を無線アクセス方式切替部226に入力する。
チャネル等化部222は、入力されたチャネル推定値に基づいて、デマッピング処理が行われた周波数領域の信号に対して、チャネル等化処理を行う。そして、チャネル等化部222は、チャネル等化処理が行われた信号をP/S224に入力する。
P/S224は、チャネル等化処理が行われた信号に対して、並直列変換処理を行う。そして、並直列変換が行われた信号を無線アクセス方式切替部226に入力する。
無線アクセス方式切替部226は、入力された逆離散フーリエ変換が行われた信号又は並直列変換が行われた信号をデータ復調部228に入力する。
データ復調部228は、入力された伝送フォーマットに基づいて、逆離散フーリエ変換が行われた信号又は並直列変換が行われた信号の復調を行う。そして、データ復調部228は、復調が行われた信号をデータ復号部230に入力する。
データ復号部230は、入力された伝送フォーマットに基づいて、復調が行われた信号を復号する。その結果、送信データが得られる。
本実施例に係る通信制御方法について、図7を参照して説明する。
ユーザ装置100は、基地局装置200に対して、無線リソースの割り当て要求を行う(ステップS702)。例えば、ユーザ装置100は、上りリンクの信号が生じた場合に、該上りリンクの信号を送信するために、基地局装置200に対して、無線リソースの割り当て要求を行う。
基地局装置200は、ユーザ装置100により送信された無線リソースの割り当て要求に基づいてスケジューリングを行う。そして、基地局装置200は、該ユーザ装置100に無線リソースを割り当てると決定した場合、該ユーザ装置100に割り当てるリソースブロック、伝送フォーマットを決定する。また、基地局装置200は、該ユーザ装置100に適用する無線アクセス方式を決定する。例えば、スケジューラ202は、該ユーザ装置100が送信する上りリンクのデータに要求されるQoS、上りリンクのチャネルの品質情報、パスロスなどに基づいてスケジューリングを行う。そして、スケジューラ202は、上述した方法のいずれかにより、該ユーザ装置100に適用する無線アクセス方式を決定する。また、スケジューラ202は、上述した方法のいずれかにより、ロールオフ率を決定する。
基地局装置200は、無線アクセス方式切替え信号を送信する(ステップS706)。例えば、基地局装置200は、報知チャネルにより、無線アクセス方式切換え信号を送信するようにしてもよい。この無線アクセス方式切換え信号に、ユーザ装置100に適用する無線アクセス方式の情報が含まれる。
ユーザ装置100は、基地局装置200により送信された無線アクセス方式切換え信号に基づいて、該無線アクセス方式切換え信号に含まれる無線アクセス方式に切り替える(ステップS708)。例えば、無線アクセス切換部108は、入力された無線アクセス方式切換え信号に含まれる無線アクセス方式に切り替える。
ユーザ装置100は、無線アクセス方式切換え信号に含まれる無線アクセス方式に従って、上りリンクの信号を送信する(ステップS710)。
基地局装置200は、ステップS704において決定された無線アクセス方式に従って、ユーザ装置100により送信された上りリンクの信号の受信処理を行う(ステップS712)。
上述した実施例において、ユーザ装置にマルチキャリア方式により上りリンクの信号を送信させるように決定した場合には、システム上でロールオフ率がゼロであると規定するようにしてもよい。このようにすることにより、基地局装置は、ユーザ装置にマルチキャリア方式により上りリンクの信号を送信させるように決定した場合には、ロールオフ率を通知する必要がない。このため、伝送する情報量を低減できる。
本実施例によれば、上りリンクにおいて、サポートすべき環境に応じて、無線アクセス方式を切り替えることができる。例えば、サポートすべき環境には、セル構成が含まれる。また、マルチキャリア方式を適用するようにした場合でも、シングルキャリア方式の送信機にS/Pを追加することで実現できる。
また。無線アクセス方式及び波形整形フィルタのロールオフ率を、サポートすべき環境に応じて適応的に制御することができる。このため、PAPR及びピークデータレートを最適化できる。
(第2の実施例)
本発明の実施例に係るユーザ装置及び基地局装置を有する無線通信システムは、図3を参照して説明したユーザ装置及び基地局装置と同様である。
本実施例に係る無線通信システムでは、基地局装置200は、在圏するユーザ装置に対して、個別に無線アクセス方式を決定する。
スケジューラ202は、QoS、チャネル品質などの情報に応じて,ユーザ装置毎に固有の制御を行う。ここで、QoSには、伝送すべきデータのデータレート、所要の誤り率、遅延に関して要求される情報が含まれるようにしてもよい。また、チャネル品質には、CQI( Channel Quality Indicator)、パスロスが含まれるようにしてもよい。
また、例えば、スケジューラ202は、割り当てるリソースブロック(RB: Resource Block)の数に応じて、シングルキャリア方式により送信させるかマルチキャリア方式により送信させるかを決定するようにしてもよい。具体的には、当該ユーザ装置100に割り当てるリソースブロックの数が所定の数以上である場合には、マルチキャリア方式により送信させると決定する。ピークデータレートの方を優先するためである。また、当該ユーザに割り当てられるリソースブロックの数が所定の数未満である場合には、シングルキャリア方式により送信させると決定する。
スケジューラ202は、マルチキャリア方式により送信させると決定した場合には、ロールオフ率をゼロとするようにしてもよい。このようにすることにより、マルチキャリア方式において高速伝送を実現できる。一方、シングルキャリア方式により送信させると決定した場合には、スケジューラ202は、当該ユーザ装置100に割り当てるリソースブロックの数に応じて、ロールオフ率を決定するようにしてもよい。例えば、当該ユーザ装置100に割り当てるリソースブロックの数が多くなるに従って、ロールオフ率を大きくするようにしてもよい。このようにすることにより、PAPRを低減でき、カバレッジエリアを広くできる。このため、セル端に位置するユーザ装置から送信される上りリンクの信号の受信品質を向上させることができる。
また、スケジューラ202は、無線リソースを割り当てるユーザ装置に適用する変調方式・チャネル符号化率(MCS: Modulation and channel Coding scheme)セットを決定する。この場合、MCSセットとロールオフ率とを関連付けるようにしてもよい。例えば、決定されたMCSが伝送効率の高い変調方式・チャネル符号化率である高効率MSCである場合には、ロールオフ率を小さい値にする。また、決定されたMCSが伝送効率の低い変調方式・チャネル符号化率である低効率MCSである場合には、ロールオフ率を大きい値にする。リソースブロック数及びMCSは、RB数が大きい程、また選択されたMCSが伝送効率の高い変調方式・チャネル符号化率である程、該ユーザ装置100は基地局装置200に近い位置に在圏すると想定される。このため、カバレッジエリアよりも、ピークデータレートを優先する。一方、RB数及びMCSは、RB数が小さい程、また、選択されたMCSが伝送効率の低い変調方式・チャネル符号化率である程、該ユーザ装置100はセル端側に位置すると想定される。このため、ピークデータレートよりも、カバレッジエリアを優先する。
また、例えば、スケジューラ202は、伝送データのデータレートに応じて、シングルキャリア方式により送信させるかマルチキャリア方式により送信させるかを決定するようにしてもよい。具体的には、スケジューラ202は、パスロスに基づいて、基地局装置近傍に位置するユーザに対しては、高速データレートを実現できるマルチキャリア方式を適用すると決定する。また、送信可能な電力などの情報に基づいて、基地局装置近傍に位置するユーザに対しては、高速データレートを実現できるマルチキャリア方式を適用すると決定するようにしてもよい。また、セル端のユーザに対しては,シングルキャリア方式を適用すると決定する。さらに、シングルキャリア方式を適用するユーザに対して、ロールオフ率を大きくする制御を行うことにより、カバレッジエリアの増大を実現するようにしてもよい。
本実施例では、無線アクセス方式切替え信号は、物理下りリンク制御チャネルによりユーザ毎に通知されるようにしてもよい。例えば、物理下りリンク制御チャネルには、L1/L2制御チャネルが含まれるようにしてもよい。
また、上述した第1の実施例と組み合わせるようにしてもよい。例えば、セル固有の制御情報により無線アクセス方式・ロールオフ率が決定される。例えば、基地局装置200は、このセル固有の情報を報知チャネルにより、在圏するユーザ装置100に通知する。その後に、ユーザ装置毎の個別の制御情報に従って、無線アクセス方式・ロールオフ率が制御されてよい。例えば、基地局装置200は、このユーザ装置毎の固有の情報を物理下りリンク制御チャネルにより、該当するユーザ装置100に通知する。
例えば、サイト間距離が大きい環境やマクロセルにおいては、カバレッジエリアの観点からシングルキャリア方式の適用が考えられるが、基地局装置200の近傍のユーザ装置に対しては、マルチキャリア方式を適用して、高速データ伝送を実現可能とするように制御を行うようにしてもよい。特に、基地局装置200の近傍のユーザ装置から高速データ伝送の要求があった場合に好ましい。
また、例えば、逆に、セル端に位置するユーザに対しては、チャネルの品質に応じて、シングルキャリア方式で大きなロールオフ率を適用する制御を行うようにしてもよい。
本実施例に係る通信制御方法は、図7を参照して説明した通信制御方法において、ステップS706が、ユーザ装置に個別のL1/L2制御チャネルにより、ユーザ毎に通知される点で異なる。
上述した実施例において、ユーザ装置にマルチキャリア方式により上りリンクの信号を送信させるように決定した場合には、システム上でロールオフ率がゼロであると規定するようにしてもよい。このようにすることにより、基地局装置は、ユーザ装置にマルチキャリア方式により上りリンクの信号を送信させるように決定した場合には、ロールオフ率を通知する必要がない。このため、伝送する情報量を低減できる。
本実施例によれば、上りリンクにおいて、サポートすべき環境に応じて、ユーザ装置毎に、無線アクセス方式を切り替えることができる。例えば、サポートすべき環境には、セル構成が含まれる。また、マルチキャリア方式を適用するようにした場合でも、シングルキャリア方式の送信機にS/Pを追加することで実現できる。
また。無線アクセス方式及び波形整形フィルタのロールオフ率を、サポートすべき環境に応じて適応的に制御することができる。このため、PAPR及びピークデータレートを最適化できる。
説明の便宜上、本発明を幾つかの実施例に分けて説明したが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明したが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてよい。
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
シングルキャリア−FDMAを示す説明図である。 上りリンクに対する要求条件を示す説明図である。 一実施例に係る無線通信システムを示す説明図である。 アクセス方式の適応制御の一例を示す説明図である。 一実施例に係るユーザ装置を示す部分ブロック図である。 一実施例に係る基地局装置を示す部分ブロック図である。 一実施例に係る通信制御方法を示すフロー図である。
符号の説明
50 セル
100、100、100、100 ユーザ装置
102 送信データ生成部
104 チャネル符号化部
106 データ変調部
108 無線アクセス方式切替部
110 直並列変換部
112 DFT-Spread OFDM処理部
114 離散フーリエ変換部(DFT)
116 サブキャリアマッピング部
118 波形整形フィルタ
120 逆高速フーリエ変換部
122 CP付与部
124 多重部
126 復調部
128 復号部
200 基地局装置
202 スケジューラ
204 上り無線アクセス方式、リソースブロック割り当て情報信号生成部204
206 OFDM信号生成部
208 同期検出・チャネル推定部
210 CP除去部
212 高速フーリエ変換部
214 サブキャリアデマッピング部
216 無線アクセス方式切替部
218 周波数領域等化部
220 逆離散フーリエ変換部
222 チャネル等化部
224 並直列変換部
226 無線アクセス方式切替部
228 データ復調部
230 データ復号部
300 上位局
400 コアネットワーク

Claims (19)

  1. シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置であって:
    無線アクセス方式を切り替える切り替え手段;
    変調後のシンボル系列を切り替えられた無線アクセス方式に応じて離散フーリエ変換及び直並列変換の一方が行われた信号に対して、無線リソースを割り当て、周波数領域の信号を生成する周波数領域信号生成手段;
    前記切替手段において切り替えられた無線アクセス方式に応じて、前記周波数領域の信号に対して波形整形を行う波形整形フィルタ;
    前記波形整形が行われた周波数領域の信号に対して高速逆フーリエ変換を行い、送信信号を生成する送信信号生成手段;
    を有することを特徴とするユーザ装置。
  2. 請求項1に記載のユーザ装置において:
    前記波形整形フィルタは、基地局装置により通知されるロールオフ率に従って、波形整形を行うことを特徴とするユーザ装置。
  3. 請求項1又は2に記載のユーザ装置において:
    前記切り替え手段は、基地局装置から送信された切替信号に従って、無線アクセス方式を切り替えることを特徴とするユーザ装置。
  4. 請求項3に記載のユーザ装置において:
    前記切替信号は、報知チャネルに含まれることを特徴とするユーザ装置。
  5. 請求項3に記載のユーザ装置において:
    前記切替信号は、物理下りリンク制御チャネルに含まれることを特徴とするユーザ装置。
  6. シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置と通信を行う基地局装置であって:
    ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定する無線アクセス方式決定手段;
    決定された無線アクセス方式に従って、前記ユーザ装置が波形整形を行うための波形整形条件を決定する波形整形条件決定手段;
    前記無線アクセス方式決定手段において決定された無線アクセス方式及び前記波形整形条件決定手段において決定された波形整形条件を示す情報を通知する通知手段;
    を有することを特徴とする基地局装置。
  7. 請求項6に記載の基地局装置において:
    前記無線アクセス方式決定手段は、当該基地局装置の近傍に位置する他の基地局装置との間の距離に基づいて、ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定することを特徴とする基地局装置。
  8. 請求項6に記載の基地局装置において:
    前記無線アクセス方式決定手段は、当該基地局装置のカバーするセルの構成に基づいて、ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定することを特徴とする基地局装置。
  9. 請求項8に記載の基地局装置において:
    前記セルの構成には、マクロセルと、マイクロセルと、屋内セルと、ホットスポットセルとが含まれることを特徴とする基地局装置。
  10. 請求項6に記載の基地局装置において:
    前記無線アクセス方式決定手段は、物理チャネルの種類に応じて、ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定することを特徴とする基地局装置。
  11. 請求項6ないし10のいずれか1項に記載の基地局装置において:
    前記通知手段は、前記無線アクセス方式決定手段において決定された無線アクセス方式及び前記波形整形条件決定手段において決定された波形整形条件を示す情報を、報知チャネルにより通知することを特徴とする基地局装置。
  12. 請求項6に記載の基地局装置において:
    前記無線アクセス方式決定手段は、ユーザ装置に割り当てる無線リソースに基づいて、該ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定することを特徴とする基地局装置。
  13. 請求項6ないし12のいずれか1項に記載の基地局装置において:
    前記無線アクセス方式決定手段は、前記ユーザ装置が上りリンクのデータの送信を要求した場合に、該上りリンクの要求されるQoSと、前記ユーザ装置の上りリンクの受信品質に基づいて、前記ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定することを特徴とする基地局装置。
  14. 請求項6ないし13のいずれか1項に記載の基地局装置において:
    前記波形整形条件決定手段は、前記無線アクセス方式決定手段により決定された無線アクセス方式に従って、ロールオフ率を決定することを特徴とする基地局装置。
  15. 請求項14に記載の基地局装置において:
    前記波形整形条件決定手段は、前記無線アクセス方式決定手段により決定された無線アクセス方式がマルチキャリア方式である場合に、ロールオフ率をゼロとすることを特徴とする基地局装置。
  16. 請求項14に記載の基地局装置において:
    前記波形整形条件決定手段は、前記無線アクセス方式決定手段により決定された無線アクセス方式がシングルキャリア方式である場合に、当該基地局装置がカバーするセルの半径に基づいてロールオフ率を決定することを特徴とする基地局装置。
  17. 請求項14に記載の基地局装置において:
    前記波形整形条件決定手段は、前記無線アクセス方式決定手段により決定された無線アクセス方式がシングルキャリア方式である場合に、該ユーザ装置に使用させる伝送フォーマットに基づいてロールオフ率を決定することを特徴とする基地局装置。
  18. 請求項12ないし18のいずれか1項に記載の基地局装置において:
    前記通知手段は、前記無線アクセス方式決定手段において決定された無線アクセス方式及び前記波形整形条件決定手段において決定された波形整形条件を示す情報を、物理下りリンク制御チャネルにより通知することを特徴とする基地局装置。
  19. シングルキャリア方式及びマルチキャリア方式の無線アクセス方式が適用されたユーザ装置と、該ユーザ装置と通信を行う基地局装置とを有する無線通信システムにおける通信制御方法であって:
    基地局装置が、ユーザ装置が使用する無線アクセス方式を決定するステップ;
    前記基地局装置が、決定された無線アクセス方式に従って、前記ユーザ装置が波形整形を行うための波形整形条件を決定するステップ;
    前記基地局装置が、前記無線アクセス方式を決定するステップにおいて決定された無線アクセス方式及び前記波形整形条件を決定するステップにおいて決定された波形整形条件を示す情報を通知するステップ;
    前記ユーザ装置が、前記基地局装置により通知された無線アクセス方式に切り替えるステップ;
    前記ユーザ装置が、変調後のシンボル系列を切り替えられた無線アクセス方式に応じて離散フーリエ変換及び直並列変換の一方が行われた信号に対して、無線リソースを割り当て、周波数領域の信号を生成するステップ;
    前記ユーザ装置が、切り替えられた無線アクセス方式に応じて、前記周波数領域の信号に対して波形整形を行うステップ;
    前記波形整形が行われた周波数領域の信号に対して高速逆フーリエ変換を行い、送信信号を生成するステップ;
    を有することを特徴とする通信制御方法。
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