JP2011040832A - 通信システム、通信方法及び基地局 - Google Patents

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Abstract

【課題】上りリンクの協調通信において、通常より長いCP長の追加することなく、良好な伝送特性が得られる通信システム等を提供すること。
【解決手段】データ信号を送信する移動局と、当該移動局が送信したデータ信号を受信する複数の基地局とを含む通信システムにおいて、前記基地局として、前記移動局が送信したデータ信号を検出する第1の信号検出部を備える第1の基地局と、前記第1の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果を用いて、自局が受信したデータ信号の検出を行う第2の信号検出部を備える第2の基地局とを少なくとも一つずつ含むことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、データ信号を送信する移動局と、当該移動局が送信したデータ信号を受信する複数の基地局とを含む通信システム等に関する。
移動無線通信システムでは、基地局(eNodeB)がカバーするエリアをセル状に複数配置するセルラー構成とすることにより、通信エリアを拡大することができる(セルラーシステムと呼ぶ。)。移動局(移動端末、UE(User Equipment))は、通例、通信品質(伝搬路状況)の良い一つの基地局を選択し、接続することになる。
上りリンクにおいて、基地局は自基地局と接続することを選択した複数の移動局から送信されるデータ信号の到来時間をある所定の時間範囲に収める必要がある。例えば、LTE(Long Term Evolution)、LTE−AdvancedのようなOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、SC−FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)、DFT−spread OFDM(Discrete Fourier Transform-spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、DFT−precoded OFDM(Discrete Fourier Transform-precoded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、を用いる移動無線通信システムでは、基地局に到来する各移動局のデータ信号の到来時間差をCP(Cyclic Prefix)の長さ以内に収めることにより、到来時間差に起因するシンボル干渉、キャリア間干渉を抑えることができる。
CPとは、OFDM伝送などのマルチキャリア伝送においてマルチパスフェージングの影響を避けるために有効シンボルの先頭に付加するガードインターバルであり、前記OFDMAおよびSC−FDMAでは、OFDMAシンボルおよびSC−FDMAシンボルの先頭に付加されるガードインターバルである。
また、これらの通信方式では、周波数方向や時間方向にリソースを分割した領域(例えば、リソースブロック)に基づいて、移動局間の多重(マルチプルアクセス)を行うことができる。そのため、上り回線では、基地局と移動局の相対位置によって、各移動局の基地局に対する伝搬距離が異なることになる。
図24は、移動局1000−1および移動局1000−2が基地局2000に接続することを選択し、移動局1000−3、移動局1000−4が基地局3000に接続することを選択した場合の例である。t12は移動局1000−1が送信した信号が基地局2000に到来する時刻、t22は移動局1000−2が送信した信号が基地局2000に到来する時刻、t33は移動局1000−3が送信した信号が基地局3000に到来する時刻、t43は移動局1000−4が送信した信号が基地局3000に到来する時刻である。
移動局1000−1及び移動局1000−2が基地局2000に送信するデータ信号に付加されているCP長がtcpの場合、基地局2000は、各移動局に対して、|t12−t22|<tcpを満たすデータ信号の送信タイミングを通知する制御信号(タイミング調整信号、Timing Advance command)を送信し、各移動局は前記送信タイミングに基づいてデータ信号を基地局2000に送信する。
その場合、各移動局が送信したデータ信号が基地局2000に同時に到達するように、各移動局の送信タイミングを制御することが好ましい。なお、|x|はxの絶対値を表す。
同様に、移動局1000−3及び移動局1000−4は、基地局3000に対して|t33−t43|<tcpを満たすタイミングでデータ信号を送信する。これらの送信タイミング制御は移動局毎に行い、各移動局から送信されるデータ信号を同時に基地局が受信することで、移動局間で干渉しないようにすることが可能となる。
なお、基地局管理部10は、基地局2000及び基地局3000を管理している装置であり、有線回線網等で基地局と接続されている。例えば、基地局間で協調した通信を行うための制御やハンドオーバ制御などの機能を有する。なお、基地局2000及び/または基地局3000が基地局管理部10の機能を有してもよい。
このようなセルラーシステムでは、隣接するセル(セクタ)間で異なる周波数を用いることでセルエッジ(セル端)領域にいる移動局が隣接セルからの干渉を受けることなく通信を行なうことができるが、周波数利用効率が低下するという課題があった。そのため、それぞれのセル(セクタ)において同一周波数を繰返し利用することで、周波数利用効率を大幅に向上させることができるが、セルエッジ領域にいる移動局に対する隣接セルからの干渉対策が必要となる。また、移動局は送信電力が制限され、セルエッジ領域にいる場合に基地局へ到達する信号電力レベルは低いため、低データレートでの通信となる。
そのような中で、隣接セル間で互いに協調するセル間協調通信を行なうことにより、セルエッジ領域の移動局に対する干渉を軽減または抑圧する方法、到達する信号電力レベルを補足する方法が検討されている。例えば、非特許文献1にそのような方式として、CoMP(Cooperative Multipoint)伝送方式などが検討されている。
図25は、上り回線におけるCoMP伝送方式として、セルエッジ領域に位置する移動局100−1が協調通信を行なっている一例を示す図である。移動局100−1は、基地局200及び基地局300とで協調通信を行う移動局である。t’12は移動局100−1が送信した信号が基地局200に到来する時刻、t’13は移動局100−1が送信した信号が基地局300に到来する時刻である。
なお、移動局100−2は基地局200のみと通信している移動局(t’22は移動局100−2が送信した信号が基地局200に到来する時刻)、移動局100−3は基地局300のみと通信している移動局(t’33は移動局100−3が送信した信号が基地局300に到来する時刻)である。
移動局100−1は、基地局200及び基地局300の両方に同一のデータ信号を送信する。基地局300は、受信した移動局100−1のデータ信号を基地局200に光ファイバなどの有線回線を用いて送信し(例えば、LTEにおけるX2インターフェース)、基地局200は、移動局100−1から直接受信した移動局100−1のデータ信号と基地局300から送信された移動局100−1のデータ信号とを用いて、復号処理等の信号検出処理を行う。
これにより、移動局100−1が送信するデータ信号は、基地局200及び基地局300の両方の回線状況(セル環境)を考慮したリソース割当スケジューリングおよびサイトダイバーシチ効果により、セル間干渉の低減およびデータ信号検出時における信号電力の増加でき、セルエッジ領域に位置する移動局の伝送特性を向上できる。
なお、複数の基地局にデータ信号を送信している移動局に対して、通信を行うための様々な制御を行う基地局をアンカー基地局と呼び、それ以外の基地局を協調基地局とよぶ。なお、アンカー基地局はPDCCH (Physical Downlink Control CHannel)を通じてダウンリンク制御信号(DCI:Downlink Control Information)を送信している基地局としてもよい。
しかしながら、このような上りリンクのセル間協調通信において、移動局100−1と基地局200との間の伝搬路状況と移動局100−1と基地局300との間の伝搬路状況とが異なることにより、|t’12‐t’22|<tcp及び|t’13‐t’33|<tcpを同時に満たせない場合が生じる。
例えば、移動局100−1のデータ信号送信タイミングが移動局100−1と基地局200との間の伝搬路状況に基づいて設定された場合、基地局200と接続する移動局100−1と移動局100−2との到来時間差はCP長以下の時間範囲に収めることができる。しかし、前記送信タイミングは、移動局100−1と基地局300との伝搬路状況を考慮していないので、基地局300に到来する移動局100−1のデータ信号と移動局100−3のデータ信号との到来時間差がCP長以上となる場合がある。これにより、OFDM伝送では、シンボル間干渉、キャリア間干渉により特性劣化するという問題があった。さらに、SC−FDMA伝送では、FFT(DFT)の周期性の崩れに起因する特性劣化およびFFT区間の信号間の干渉(ブロック間干渉)に起因する特性劣化が生じる。
この問題にたいして、非特許文献2では、上り回線で協調通信を行う場合において、上記遅延に関する問題が生じないように、協調通信を想定した新しい送信タイミング制御方法と共に、さらにCP長を延伸させる方法が記載されている。この方法により、前記到来時間差がCP長以内に収めるようにすることで、干渉を抑圧している。
3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Further Advancements for E-UTRA Physical Layer Aspects (Release 9)、 3GPP TR 36.814 V1.1.1 (2009-06)、2009年6月 Huawei, "System modeling and performance evaluation for uplink CoMP considering delay spread issue," 3GPP R1-092368, TSG RAN WG1 Meeting #57bis, Los Angeles, CA USA, June 2009.
しかしながら、非特許文献2では協調通信を行う場合に通常より長いCPを用いるため、CPの挿入損失が増大し、伝送効率が低下してしまうといった問題点を有していた。また、CP長の切替に伴う制御信号の追加による伝送効率の低下及び制御の複雑化が生じるといった問題点も生じていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上りリンクの協調通信において、通常より長いCP長の追加することなく、良好な伝送特性が得られる通信システム等を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明が目的とする通信システムは、データ信号を送信する移動局と、当該移動局が送信したデータ信号を受信する複数の基地局とを含む通信システムにおいて、前記基地局として、前記移動局が送信したデータ信号を検出する第1の信号検出部を備える第1の基地局と、前記第1の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した検出結果を用いて、前記移動局が送信したデータ信号の検出を行う第2の信号検出部を備える第2の基地局とを少なくとも一つずつ含むことを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の信号検出部は、前記第1の基地局が検出した前記検出結果を用いて、前記第2の基地局が受信したデータ信号のうち、前記移動局が送信したデータ信号を除去することを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記第2の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果に対して復号処理を行う復号部を更に備え、前記第2の信号検出部は、前記復号処理の検出結果を用いて、前記移動局が送信したデータ信号の検出を行うことを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第1の基地局は、前記第1の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果と、前記第2の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果とを合成する合成部を更に備えることを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記第1の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果と前記第2の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果とを合成する合成部を更に備えることを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記移動局は、自局がデータ信号を送信するタイミングを測定するための送信タイミング測定信号を前記第1の基地局及び前記第2の基地局に送信することを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第1の基地局は、前記移動局がデータ信号を送信するタイミングの補正情報を、前記第1の基地局が保持する基準タイミングに基づいて生成する制御信号生成部と、前記タイミングの補正情報を含む制御信号を送信する無線部と、を備え、前記移動局は、前記制御信号で通知された送信タイミング補正情報に基づいたリソース割り当て情報に従ってデータ信号を送信することを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記リソース割り当て情報を用いて移動局が送信したデータ信号を受信するタイミングがGI長を超えるか否かの判定することを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記第1の基地局に、前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果の送信を要求すること、を特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記移動局がデータ信号を送信するタイミングの補正情報を、前記第1の基地局が保持する基準タイミングに基づいて生成する制御信号生成部と、前記タイミングの補正情報を含む制御信号を送信する無線部と、を備え、前記移動局は、前記制御信号で通知された送信タイミング補正情報に基づいたリソース割り当て情報に従ってデータ信号を送信することを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記リソース割り当て情報を用いて移動局が送信したデータ信号を受信するタイミングがGI長を超えるか否かの判定を行うことを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の基地局は、前記第1の基地局に移動局が送信したデータ信号を検出した結果の送信を要求すること、を特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第1の基地局は、前記第1の信号検出部が検出した結果に対して復号処理を行う復号部と、前記復号部が復号処理した結果であって、前記移動局が送信したデータ信号に対する復号処理結果を前記第2の基地局に転送する上位レイヤと、を更に備えることを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の信号検出部は、前記第1の基地局が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果から自局が受信した移動局のデータ信号の受信信号レプリカを生成するレプリカ生成部と、前記データ信号から前記受信信号レプリカを減算する干渉除去部と、を更に有することを特徴とする。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第2の信号検出部は、前記復号部の復号処理の結果から自局が受信した移動局以外の通信装置のデータ信号の受信信号レプリカを生成するレプリカ生成部と、前記データ信号から前記受信信号レプリカを減算する干渉除去部と、を更に有することを特徴とする。
本発明の通信方法は、データ信号を送信する移動局と、当該移動局が送信したデータ信号を受信する少なくとも第1及び第2の基地局とを含む通信システムにおける通信方法において、前記第1の基地局に、前記移動局が送信したデータ信号を検出するステップと、前記第1の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した検出結果を用いて、自局が受信したデータ信号の検出を行うステップとを実現することを特徴とする。
本発明の基地局は、データ信号を送信する移動局と、前記移動局が送信したデータ信号を検出する第1の信号検出部を備える他の基地局と、を含む通信システムに接続される基地局であって、前記他の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した検出結果を用いて、前記自局が受信したデータ信号の検出を行う第2の信号検出部を備えることを特徴とする。
本発明の通信システムは、移動局が同一のデータ信号を複数の基地局に送信した場合、同一のデータ信号を受信した基地局は同一のデータ信号を受信した他の基地局の信号検出結果を用いて前記同一のデータ信号を検出する。よって、同一のデータ信号を送信する移動局からの信号の受信タイミングが他の移動局からの信号の受信タイミングに対してGI長を超えるほど大きくなる場合においても、移動局からの受信信号間で受信タイミングに起因する干渉を抑えることができ、長いCPの導入することなく特性劣化を軽減することができる。
第1実施形態における移動局の構成を説明する為の図である。 第1実施形態における基地局(アンカー基地局)の構成を説明する為の図である。 第1実施形態における信号検出部の構成を説明する為の図である。 第1実施形態における基地局(協調基地局)の構成を説明する為の図である。 第1実施形態における信号検出部の構成を説明する為の図である。 第1実施形態における信号成分を除去する動作について説明する為の図である。 第1実施形態における信号成分を除去する動作について説明する為の図である。 第1実施形態における動作を説明する為のシーケンス図である。 第1実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第1実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第2実施形態における移動局の構成を説明する為の図である。 第2実施形態における基地局(協調基地局)の構成を説明する為の図である。 第2実施形態における動作を説明する為のシーケンス図である。 第2実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第2実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第3実施形態における通信システム全体を説明する為の図である。 第3実施形態における動作を説明する為のシーケンス図である。 第3実施形態における動作を説明する為のシーケンス図である。 第3実施形態における基地局(協調基地局)の構成を説明する為の図である。 第3実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第3実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第3実施形態における処理を説明する為のフローチャートである。 第3実施形態における動作を説明する為のシーケンス図である。 通信システム全体を説明する為の図である。 通信システム全体を説明する為の図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明の通信システムは、アップリンクにおいて複数の基地局に対して同一のデータ信号を送信する移動局を備え、前記複数の基地局が協調して前記移動局のデータ信号の検出処理を行う。前記複数の基地局に対して同一のデータ信号を送信する移動局を協調移動局と呼ぶ。
[1.第1実施形態]
第1の実施形態は、移動局(移動端末)が1つのアンカー基地局(サービング基地局、Serving cell)と協調基地局とに対して同一のデータ信号を送信する通信システムにおいて、前記移動局の送信タイミングがアンカー基地局の基準タイミングにより設定される場合である。以下、図25で示した2つ基地局(基地局200、300)が構成するセル内に3つの移動局100−n(n=1,2,3)が存在し、前記移動局のうち1つの移動局100−1が両方の基地局に対してデータ信号を送信する場合で説明する。また、以下では、伝送方式としてSC−FDMAを用いた場合を説明するが、これに限るものではない。
[1.1 移動局の構成]
図1は、第1の実施形態における移動局100−nの構成を示す概略ブロック図である。移動局100−nは、上位レイヤ101、符号部102、パンクチャ部103、スクランブル部104、変調部105、DFT部106、マッピング部107、IFFT部108、GI挿入部(CP挿入部)109、無線部110、送信アンテナ部111、参照信号生成部112、制御信号検出部113、無線部114、受信アンテナ部115を備えている。
上位レイヤ101は、MAC(Media Access Control、媒体アクセス制御)層、ネットワーク層などの上位層に位置する機能を有する部位であり、アップリンクにおいて送信する情報データ及び/または制御データを符号部102に入力する。
符号部102は入力されたデータに対して畳込み符号、ターボ符号、LDPC(Low Density Parity Check:低密度パリティ検査)符号などの誤り訂正符号を用いて符号化を行い、符号化ビットを生成する。
パンクチャ部103は移動局100−nが送信する信号のMCS(変調及び符号化方式、Modulation and Coding Scheme)に従って、符号部102から出力された符号化ビットに対してパンクチャ処理を行う。なお、パンクチャ処理は送信相手先毎(基地局毎)に異なってもよい。
スクランブル部104は、パンクチャ部103が出力する信号に移動局固有のデータ系列を乗算することによりスクランブル処理を行う。なお、前記データ系列は疑似雑音系列であることが望ましい。
変調部105は、スクランブル部104が出力する信号をPSK(Phase Shift Keying:位相遷移変調)やQAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交振幅変調)等の変調シンボルにマッピングする。
DFT部106は、変調部105から出力された変調シンボルをDFT処理(離散フーリエ変換処理)する。
マッピング部107は、DFT部106の出力信号と参照信号生成部112で生成される参照信号を決められたリソース(リソースエレメント)にマッピングし、マッピングした信号はIFFT部108で周波数−時間変換される。
ここで、リソースとは、移動局100−nが送信するフレームにおいて1つのサブキャリアと1つのSC−FDMAシンボルから成る、DFT部106の出力信号と参照信号を配置する単位である。また、前記参照信号は、伝搬路推定に用いる信号であり、属する通信システムにおいて既知の信号である。ここで、参照信号は用途別に異なってもよく、例えば、上り回線におけるリソース割り当てスケジューリングを行うための伝送路状況測定用参照信号(SRS:Sounding Reference Signal)や、移動局が送信したデータ信号を基地局で復調を行うための復調用参照信号(DMRS:Demodulation Reference Signal)などを用いることができる。なお、復調用参照信号はDFT部106よりも前の信号に対して挿入してもよい。
GI挿入部109は、IFFT部108で生成された時間信号にガードインターバルを付加する。GI挿入部109が出力する信号は、無線部110においてデジタル・アナログ変換(D/A変換)、送信フィルタによる波形整形、無線周波数への変換がなされ、送信アンテナ部111から送信される。なお、GI挿入部109が出力する信号、すなわち前記IFFT部108が出力する区間と前記GI挿入部109で付加したGI区間を合わせてSC−FDMAシンボルと呼ぶ。
受信アンテナ部115は、基地局が送信した信号を受信し、無線部114で無線周波数からベースバンドに変換、受信フィルタによる帯域制限、アナログ・デジタル変換(A/D変換)され、受信信号として出力される。
制御信号検出部113は前記受信信号のうち、制御信号の検出を行い、制御情報を上位レイヤ101に通知する。前記制御情報はアップリンクの送信タイミング情報(Timing Advance Command)を含んでいる。移動局100−1(協調移動局)は前記送信タイミング情報を含んだ制御信号を基地局200(アンカー基地局、後述)から受信する。移動局100−2は前記送信タイミング情報を含んだ制御信号を基地局200から受信する。移動局100−3は前記送信タイミング情報を含んだ制御信号を基地局300から受信する。
なお、スクランブル部104、変調部105、DFT部106、マッピング部107、IFFT部108、GI挿入部109、無線部110、送信アンテナ部111は、移動局100−nが接続する基地局数分の系統を備えることも可能である。
[1.2 基地局(アンカー基地局)の構成]
図2は第1実施形態における基地局200(アンカー基地局)の構成を示す概略ブロック図である。基地局200は、受信アンテナ部201、無線部202、信号検出部203、デスクランブル部205、合成部206、デパンクチャ部207、復号部208、上位レイヤ209、伝搬路推定部210、送信アンテナ部211、無線部212、制御信号生成部213及び符号化ビットLLR記憶部214を備えている。
受信アンテナ部201は、基地局200と接続している移動局から送信される信号を受信する。無線部202は、受信アンテナ部201で受信された信号を無線周波数からベースバンドに変換、受信フィルタによる帯域制限、アナログ・デジタル変換(A/D変換)し、受信信号として出力する。
信号検出部203は伝搬路推定部210が生成する伝搬路推定値を用いて受信信号の伝搬路歪補償を行った後、復調結果をデスクランブル部に出力する。
図3は信号検出部203の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部203はGI除去部231、FFT部232、フィルタ部233、IDFT部234及び復調部204を備えている。
GI除去部231は、受信信号のうちGIを除去する。FFT部232は、前記GI除去部231が出力する信号を高速フーリエ変換処理(FFT)により時間領域から周波数領域に変換する。ここで、SC−FDMAにおいて周波数方向に複数の移動局を多重した場合、FFT部232が行うFFT処理以降は移動局毎、あるいはIDFTを行う単位毎に処理を行うことになる。以下では、協調通信を行っている移動局に対する処理を説明する。
フィルタ部233は、伝搬路推定値を用いて算出した伝搬路補償重みをFFT部が出力する周波数領域の信号に乗算する。前記伝搬路補償重みは、例えば、MMSE(Minimum Means Square Error:最小二乗平均誤差)規範に基づいた重み係数などがある。
IDFT部234はフィルタ部233が出力する信号にIDFT(逆離散フーリエ変換)処理を行う。
復調部204は前記IDFT部234からの出力信号をデマッピングして、ビットの尤度情報である符号化ビットLLR(Log Likelihood Ratio:対数尤度比、軟判定値)を算出する。なお、前記符号化ビットLLRの代わりに、符号化ビット(硬判定値)を算出してもよい。
図2に戻り、デスクランブル部205は復調後の符号化ビットLLRに各移動局固有で固有のスクランブル符号系列を乗算することでデスクランブル処理を行う。符号化ビットLLR記憶部214はデスクランブル部205が出力する復調後の符号化ビットLLRのうち、協調移動局に関する復調後の符号化ビットLLRを記憶する。
合成部206は、協調基地局から送信された協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRと符号化ビットLLR記憶部214に記憶している符号化ビットLLRとを合成する。なお、基地局から基地局へのデータ信号等の送信を転送とも呼ぶ。
デパンクチャ部207はデスクランブル部から出力される復調後の符号化ビットLLRあるいは合成部から出力される復調後の符号化ビットLLRを符号化ビットに施されているMCSに従ってパンクチャ処理を行う。
復号部208はデパンクチャ部207が出力する符号化ビットLLRに対して誤り訂正復号処理を行う。前記誤り訂正復号処理結果(復号後の符号化ビットLLR、軟判定値)は、上位レイヤ209を通じてアンカー基地局200と協調している協調基地局300に送信される。前記誤り訂正復号処理結果は、復号後の符号化ビット(硬判定値)でもよい。
なお、上述のGI除去部231、FFT部232、フィルタ部233、IDFT部234をSC−FDMA信号検出処理部と呼ぶ。
制御信号生成部213は上位レイヤ209から出力された移動局毎の制御情報に基づいて、各移動局に対する制御信号(DCI)を生成する。前記制御信号は送信タイミング調整信号(Timing Advance Command)を含んでおり、PDCCHを通じて移動局に通知される。
無線部212では、デジタル・アナログ変換(D/A変換)、送信フィルタによる波形整形、無線周波数への変換し、送信アンテナ部111から送信する。また、図示しないが、その移動局に対する情報データを、PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)を通じて制御信号とともに、送信することができる。なお、PDSCHを通じて制御信号を送信することもできる。また、下り回線としてOFDMAを用いることができる。また、制御信号として、上位レイヤからの制御情報の他にも、物理レイヤにおける制御情報も含むことができる。
[1.3 基地局(協調基地局)の構成]
図4は第1実施形態における基地局300(協調基地局)の構成を示す概略ブロック図である。基地局300は、受信アンテナ部201、無線部202、信号検出部303、デスクランブル部305、デパンクチャ部207、復号部208、上位レイヤ309及び伝搬路推定部210を備えて構成されている。基地局300は、基地局200と信号検出部303、デスクランブル部305、上位レイヤ309が異なる。以下、上記異なる部位を中心に説明する。
信号検出部303は、伝搬路推定部210が生成する伝搬路推定値とアンカー基地局(基地局200)から送信されたデータ信号の検出結果を用いて、無線部202から出力される受信信号に対して信号検出処理を行う。
また、信号検出部303は、伝搬路推定部210が生成する伝搬路推定値と復号部208が出力するデータ信号の復号結果を用いて、無線部202から出力される受信信号に対して信号検出処理を行う。データ信号の検出結果及びデータ信号の復号結果として、符号化ビットLLR(軟判定値)、符号化ビット(硬判定値)などがある。
図5は信号検出部303の構成を示す概略ブロック図である。信号検出部303は、レプリカ生成部331、干渉除去部332、GI除去部231、FFT部232、フィルタ部233、IDFT部234及び復調部204を備えて構成されている。
レプリカ生成部331は、アンカー基地局(基地局200)から送信された移動局100−1のデータ信号の符号化ビットLLRから移動局100−1の送信信号レプリカを生成する。レプリカ生成部331は、前記送信信号レプリカと伝搬路推定値により基地局300が受信した移動局100−1の受信信号レプリカを生成する。
また、レプリカ生成部331は、復号部208が出力する移動局100−3のデータ信号の符号化ビットLLRから移動局100−3の送信信号レプリカを生成する。さらに、レプリカ生成部331は、前記送信信号レプリカと伝搬路推定値により基地局300が受信した移動局100−3の受信信号レプリカを生成する。なお、前記移動局100−3の送信信号レプリカは、復調部204が出力する移動局100−3のデータ信号の符号化ビットLLRから生成してもよい。
干渉除去部332は、無線部202から出力される受信信号から前記いずれかの受信信号レプリカを減算する。
図6は干渉除去部332が移動局100−1の信号成分を除去する概略図である。横軸は時間、縦軸は周波数である。s1及びs2は、無線部202が出力する受信信号であり、s1は基地局300が受信した移動局100−3のデータ信号成分、s2は基地局300が受信した移動局100−1のデータ信号成分である。移動局100−1の送信タイミングが基地局200との接続を基準として設定されたことに起因して、s1はs2に対して到来時間差がGI長以上となっている。なお、この時、基地局200は移動局100−1及び移動局100−2の到来時間差はGI長以内に収まっているとする。
干渉除去部332は、レプリカ生成部331が生成したs2に対する受信信号レプリカを無線部202から入力される受信信号から除去することにより、移動局100−3のデータ信号成分s1を抽出する。前記s2に対する受信信号レプリカは、アンカー基地局から送信された移動局100−1のデータ信号の符号化ビットLLRから生成される。
GI除去部231は干渉除去部332が出力する信号からGI区間を除去する。図6におけるs1のGI区間を除去する。
FFT部232は、前記GI除去部231が出力する信号を移動局100−3のデータ信号成分s1のタイミングに合わせて高速フーリエ変換処理(FFT)により時間領域から周波数領域に変換する。つまり、図6の区間t1がFFT区間となる。FFT部232が出力する移動局100−3のデータ信号に対する信号は、フィルタ部233、IDFT部234、復調部204、デスクランブル部305、デパンクチャ部207及び復号部208の各々で処理され、復号部208が出力する移動局100−3の復号後の符号化ビットLLRが上位レイヤ309及び信号検出部303に入力される。
図7は干渉除去部332が移動局100−3の信号成分を除去する概略図である。干渉除去部332は、レプリカ生成部331が生成したs1に対する受信信号レプリカを無線部202から入力受信信号から除去することにより、移動局100−1のデータ信号成分s2を抽出し、GI除去部231に入力する。前記s1に対する受信信号レプリカは、復号部208から出力される移動局100−3のデータ信号の符号化ビットLLRから生成される。
GI除去部231は図6におけるs2のGI区間を除去し、FFT部232は、前記GI除去部231が出力する信号を移動局100−1のデータ信号成分s2のタイミングに合わせて高速フーリエ変換処理(FFT)により時間領域から周波数領域に変換する。つまり、図6の区間t2がFFT区間となる。
FFT部232が出力する移動局100−1のデータ信号に対する信号は、フィルタ部233、IDFT部234、復調部204及びデスクランブル部305で各処理がなされる。デスクランブル部305が出力する移動局100−1のデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRは、デパンクチャ部207及び上位レイヤ309に入力される。なお、アンカー基地局同様に、上述のGI除去部231、FFT部232、フィルタ部233、IDFT部234をSC−FDMA信号検出処理部と呼ぶ。
なお、移動局100−1のデータ信号に対する前記復調後の符号化ビットLLRは、さらに復号部208で復号後の符号化ビットLLRに変換後、干渉除去部332に入力することもできる。干渉除去部332は、前記移動局100−1のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRを用いて、再度、移動局100−3データ信号に対する信号検出をすることで、さらに高精度な信号検出が可能となる。
図4に戻り、上位レイヤ309は、復号部208から出力される前記移動局100−3の符号化ビットLLRを判定することにより情報データを算出する。また、前記移動局100−1の符号化ビットLLRをアンカー基地局(基地局200)に送信する。なお、アンカー基地局に送信する信号は、符号化ビットLLRの硬判定結果である符号化ビットでもよい。
なお、協調基地局は、協調基地局が各移動局に送信するダウンリンクのデータ信号及びの協調移動局を制御する制御信号は除く制御信号を生成するための送信系を備えているが、図4では省略している。
[1.4 処理の流れ]
図8は、第1実施形態において、協調移動局(移動局100−1)がアンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信し、前記両方に送信されたデータ信号から協調移動局の情報ビットを取得する動作例を示すシーケンス図である。
まず、アンカー基地局(基地局200)は協調移動局に送信タイミングを測定する制御信号(送信タイミング測定信号。例えば、LTEにおけるランダムアクセスプリアンブル)の送信を指示する制御信号(例えば、LTEにおけるRACHに対するPreamble Indicator)を送信する(S101)。このとき、前記送信タイミング測定信号を送信するリソース及び前記送信タイミング測定信号のフォーマット(例えば、プリアンブル系列)を指示している。
次に、協調移動局は前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号に従い、送信タイミング測定信号をアンカー基地局に送信する(S102)。例えば、前記送信タイミング測定信号はRACH(Random Access CHannel)を通じて行う。なお、協調移動局は、送信タイミング測定信号を前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号の受信の有無によらず送信することも可能である。その場合は、利用可能なリソース及びフォーマットはアンカー基地局からPBCH(Physical Broadcast CHannel)を通じて報知されているので、それに基づいて送信タイミング測定信号を送信できる。
前記送信タイミング測定信号を受信したアンカー基地局は、前記送信タイミング測定信号と自基地局が保持する基準タイミングとの時間差を算出し、送信タイミング補正情報を作成し、設定する(S103)。前記アンカー基地局は、自基地局と接続を選択した他の移動局(図25における移動局100−2)から送信タイミング測定信号を受信した場合、各移動局に対する送信タイミング補正情報も作成する。
アンカー基地局は、アンカー基地局として接続する総ての移動局に対して、各移動局からの送信タイミング測定信号とアンカー基地局が保持する前記基準タイミングとの時間差をGI長以下になる送信タイミング補正を行うことになる。なお、アンカー基地局が保持する前記基準タイミングは、協調基地局が保持する基準タイミングと同じであることが望ましい。
次に、アンカー基地局は前記送信タイミング補正情報をダウンリンクの制御信号により協調移動局に通知する(S104)。
次に、協調移動局は、前記送信タイミング補正情報で通知を受けた送信タイミングに応じて、アンカー基地局に対して、上り回線のリソース割り当て要求(SR:Scheduling Request)を行う(S105)。例えば、上り回線のリソース割り当て要求はPUCCH(Physical Uplink Control CHannel)を通じて要求する。
次に、アンカー基地局は、協調移動局に対して、上り回線のリソース割当情報をPDCCHなどを通じて通知する(S106)。その際、アンカー基地局は、協調基地局に対しても、協調移動局に対するリソース割当情報を通知する(S107)。
次に、協調移動局は、リソース割り当て情報に基づいて、アンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信する(S108及びS109)。なお、データ信号を送信するリソースは、他の制御信号によりアンカー基地局及び協調基地局の他の信号と衝突しないようにスケジューリングされている。アンカー基地局は、受信した協調移動局のデータ信号に対して検出処理を行い(S110)、符号化ビットLLRを得る。
次に、アンカー基地局は、前記符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェース(例えば、LTEにおけるX2インターフェース)を通じて協調基地局に送信する(S111)。
次に、協調基地局は、S111で受信した符号化ビットLLRを用いて、S109で受信したデータ信号の信号検出処理を行う(S112)。協調基地局は、前記信号検出処理により得られるデータ信号のうち協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRをアンカー基地局に上位レイヤのインターフェースを通じて送信する(S113)。前記信号検出処理により得られる他の移動局(例えば、図25の移動局100−3)のデータ信号の符号化ビットLLRは上位レイヤにて判定され情報データを得る。
最後に、アンカー基地局は、アンカー基地局が受信した協調移動局からのデータ信号の符号化ビットLLRとS113で協調基地局から送信された協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRとを合成し(図2の合成部206)、前記合成された符号化ビットLLRに対して復号処理(図2の復号部208)を行うことで復号後の符号化ビットLLRを算出する。アンカー基地局は、上位レイヤにて、前記復号後の符号化ビットLLRから協調移動局の情報データを取得する(S114)。なお、上述で取得した各移動局の情報データは、ダウリンクにおいて、各情報データの送信宛の移動局に送信される。
つづいて、図9は第1実施形態におけるアンカー基地局の移動局から受信したデータ信号に対する受信処理に係る動作例を示すフローチャートである。
まず、アンカー基地局は、自基地局と接続することを選択した複数の移動局からのデータ信号を受信する(ステップS201)。受信したデータ信号には協調移動局のデータ信号も含まれている。アンカー基地局は、受信したデータ信号に対してSC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル処理等を行い、復調後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS202)。
次に、前記復調後の符号化ビットLLRのうち、協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRが有るか判定する。ここで、協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRが無い場合、すなわち、協調移動局以外のデータ信号の符号化ビットLLRの場合は(ステップS203;NO)、デパンクチャ、復号処理することにより、復号後の符号化ビットLLRを算出し(ステップS204)、前記復号後の符号化ビットLLRから各移動局の情報データを取得する(ステップS205)。
他方、前記復調後の符号化ビットLLRが有る場合、すなわち、協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRの場合は(ステップS203;YES)、協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRを記憶部に記憶し、さらに前記復調後の符号化ビットLLRに対してデパンクチャ、復号処理を行うことにより、協調移動局のデータ信号の復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS206)。そして、ステップS206で算出された協調移動局のデータ信号の復号後の符号化ビットLLRを、協調基地局に送信する(ステップS207)。
次に、アンカー基地局は、協調基地局から、協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRの送信があるか否かを判定する(ステップS208)。送信がない場合(ステップS208;NO)、送信されるのを待機する(ステップS208;NO)。
送信がある場合(ステップS208;YES)、送信された協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRと、アンカー基地局が受信した該協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLR(符号化ビットLLR記憶部に記憶している該符号化ビットLLR)とを合成する(ステップS209)。そして、合成した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRに対してデパンクチャ、復号処理等を行い、協調移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS204)。最後に、前記協調移動局の復号後の符号化ビットLLRを判定して協調移動局の情報データを取得する(ステップS205)。
上述のように、アンカー基地局は、受信信号レプリカを用いて協調基地局が算出した協調移動局の復調後の符号化ビットLLRと、自局が算出した協調移動局の復調後の符号化ビットLLRの合成信号とを用いて、協調移動局の情報データを算出する。これにより、協調基地局での送信タイミングのズレに起因する干渉を受けずに、協調移動局の情報データを取得することが可能となる。
図10は第1実施形態における協調基地局の移動局から受信したデータ信号に対する受信処理に係る動作例を示すフローチャートである。
まず、協調基地局は、自基地局と接続することを選択した複数の移動局からのデータ信号を受信する(ステップS301)。受信したデータ信号には協調移動局のデータ信号も含んでいる。
次に、自基地局が受信した協調移動局のデータ信号に関する符号化ビットLLRの送信がアンカー基地局からあるか否か判定する(ステップS302)。送信がない場合は(ステップS302;NO)、送信があるまで待機している。アンカー基地局から符号化ビットLLRの送信がある場合は(S302;YES)、送信された協調移動局の符号化ビットLLRを用いて、協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号の受信信号レプリカを生成し(ステップS303)、前記受信信号レプリカを協調基地局の受信信号(ステップS301で受信した信号)から除去する(ステップS304)。
次に、ステップS304で協調移動局のデータ信号の受信信号レプリカを除去した信号に対して、SC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル、デパンクチャ、復号処理を施し、協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS305)。そして、前記協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRから協調移動局以外の移動局の情報データを取得する(ステップS306)。また、前記協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRは信号検出部にフィードバックされる(ステップS307)。信号検出部はフィードバックされた復号後の符号化ビットLLRを用いて、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の受信信号レプリカを生成する(ステップS308)。
次に、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の受信信号レプリカを協調基地局の受信信号(ステップS301で受信した信号)から除去する(ステップS309)。そして、ステップS309で受信信号レプリカを除去した信号に対して、SC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル処理を施し、協調基地局が協調移動局から受信したデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS310)。ステップS310で算出した復調後の符号化ビットLLRはアンカー基地局に送信し(ステップS311)、処理が完了する。
上述のステップS303〜S306で示したように、協調基地局の受信信号からアンカー基地局が送信した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRから生成した協調移動局からの受信信号レプリカを除去した後、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の信号検出、復調、復号処理等を行うことにより、協調移動局以外の移動局が協調移動局から受ける協調移動局の送信タイミングのズレに起因する干渉を低減することができ、協調移動局以外の移動局からのデータ信号の復号精度の劣化を抑えることが可能になる。
また、上述のステップS307〜S311で示したように、前記ステップS303〜S306で算出した復号後の符号化ビットLLRから生成した協調移動局以外の移動局から受信した受信信号レプリカを協調基地局の受信信号から除去した後、協調移動局から受信したデータ信号の信号検出、復調処理を行うことにより、協調移動局が他の移動局から受ける協調移動局の送信タイミングのズレに起因する干渉を低減することができ、協調移動局からのデータ信号の復調精度の劣化を抑えることが可能になる。
なお、アンカー基地局が送信した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRを用いた信号検出処理〜復号処理と、自局の復号処理により算出した符号化ビットLLRを用いた信号検出〜復号処理とを繰り返し行うようにしてもよい。この場合、協調基地局とアンカー基地局間で符号化ビットLLRの送信が双方向に複数回行うことになる。
また、自局の復号処理により算出した符号化ビットLLRを用いた信号検出〜復号処理において、前記符号化ビットLLRは協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRに加え、協調移動局以外の移動局のデータ信号の符号化ビットLLRを用いてもよい。この場合、協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRを用いた信号検出〜復号処理と協調移動局以外の移動局のデータ信号の符号化ビットLLRを用いた信号検出〜復号処理を交互に繰り返し行うこともできる。
以上のように、協調移動局が同一のデータ信号を複数の基地局に送信する場合、協調移動局は、送信した複数の基地局のうちアンカー基地局が保持する基準タイミングに基づいて前記同一のデータを複数の基地局に送信する。協調移動局からの信号を受信した複数の基地局のうち協調基地局は、協調移動局を含む複数の移動局からのデータ信号を検出する際、前記協調移動局がアンカー基地局へ送信したデータ信号の符号化ビットLLRを用いる。これにより、協調基地局は、各移動局のデータ信号の受信タイミングがGI長を超えた場合においても、FFTの周期性の崩れに起因する特性劣化およびFFT区間の信号間の干渉(ブロック間干渉)に起因する特性劣化を軽減することができる。
なお、本実施形態では、協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRをアンカー基地局に送信し、アンカー基地局において協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRと、アンカー基地局が受信した協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRとを合成しているが、協調基地局において協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRと、アンカー基地局が受信した協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRとを合成して情報データを取得してもよい。
また、その合成した符号化ビットLLRをアンカー基地局に送信することもできる。その場合、協調基地局300は、図2の符号化ビットLLR記憶部214、合成部206をデスクランブル部305とでデパンクチャ部207の間に備える。
なお、協調基地局は、アンカー基地局から送信された符号化ビットLLRを用いた信号検出処理と、復号部から入力された符号化ビットLLRを用いた信号検出処理とを協調基地局が受信した同一の受信信号に対して繰り返し行うことも可能である。
また、アンカー基地局はPDCCHを送信する基地局とした場合を説明したが、送信タイミング制御を行う基地局をアンカー基地局としてもよい。
また、以上の説明では、移動局毎にアンカー基地局が設定されている場合を説明したが、総ての移動局に対してアンカー基地局を固定してもよい。
また、以上では、複数の基地局装置間と少なくとも1つの移動端末装置との間で協調通信を行う場合について説明したが、他の態様による協調通信であってもよい。物理的に独立した基地局装置間での協調通信、又はセクタ構成をとる一つの基地局装置におけるセクタ間での協調通信、又は基地局装置と光ファイバなどの有線で接続された送信装置(RREやRRHなど)との間での協調通信、又は基地局装置とリレー技術を用いて無線で接続された送信装置(リレー局やリピータ局など)との間での協調通信を行う場合であってもよい。さらにそれらを組み合わせて協調通信を行う場合であってもよい。
また、これらの送信装置が複数の送信アンテナ部(アンテナポート)で持つ場合、そのうちの一部の送信アンテナを用いて協調通信を行ってもよい。また、これらの送信装置のうち、複数のアンテナポート間で協調して少なくとも1つの移動端末装置と通信を行ってもよい。
また、協調移動局は、協調通信をしていることを認識している場合を説明したが、協調通信をしていることを認識しない場合(transparent)でも実現することは可能である。
また、協調基地局とアンカー基地局との間で通信を行う協調移動局のデータ信号として、符号化ビットLLRを用いる場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、符号化ビットLLRに対して、量子化などの様々な圧縮方法を用いて情報量を削減した信号や硬判定した信号などでもよい。
また、アンカー基地局において、協調基地局からのデータ信号を正しく受信した場合は、上記で説明した処理を止めることもできる。また、協調基地局で協調移動局からのデータ信号を正しく受信した場合は、アンカー基地局に対して、上記で説明した処理を止めさせることもできる。
[2.第2実施形態]
続いて、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、移動局(移動端末)が1つのアンカー基地局(サービング基地局、Serving cell)と協調基地局(とに対して同一のデータ信号を送信する通信システムにおいて、前記移動局の送信タイミングが協調基地局の基準タイミングに設定される場合である。以下、第1実施形態同様に、図25で示した2つ基地局(基地局200、300)が構成するセル内に3つの移動局100−n(n=1,2,3)が存在し、前記移動局のうち1つの移動局100−1が両方の基地局に対してデータ信号を送信する場合で説明する。
[2.1 機能構成]
第2の実施形態における協調移動局100−nの構成は図1の第1実施形態における協調移動局100−nと同様であり、説明は省略する。
図11は第2の実施形態における基地局200(アンカー基地局)の構成を示す概略ブロック図である。基地局200は、受信アンテナ部201、無線部202、信号検出部403、デスクランブル部205、合成部406、デパンクチャ部207、復号部408、上位レイヤ209、伝搬路推定部210、符号化ビットLLR記憶部414、送信アンテナ部211、無線部212及び制御信号生成部213を備えて構成されている。
図11の基地局200は、図2の基地局200と、信号検出部403、合成部406、復号部408及び復号ビットLLR記憶部414の構成が異なる。以下、上記異なる構成を中心に説明する。
信号検出部403は、伝搬路推定部210が生成する伝搬路推定値と、協調基地局(基地局300、後述)から送信されたデータ信号の検出結果とを用いて、無線部202から出力される受信信号に対して信号検出処理を行う。また、信号検出部403は、伝搬路推定部210が生成する伝搬路推定値と、復号部408が出力するデータ信号の復号結果とを用いて、無線部202から出力される受信信号に対して信号検出処理を行う。信号検出部403の構成は、図5に示す構成と同様である。
符号化ビットLLR記憶部414は、協調基地局から送信された協調移動局のデータ信号の検出結果(復調後の符号化ビットLLR)を記憶する。合成部406は、前記符号化ビットLLR記憶部414が記憶している復調後の符号化ビットLLRとデスクランブル部205が出力する協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRを合成する。復号部408は算出した復号後の符号化ビットLLRを上位レイヤに対して出力するとともに、信号検出部403に復号後の符号化ビットLLRをフィードバックする。
図12は第2実施形態における基地局300(協調基地局)の構成を示す概略ブロック図である。基地局300は、受信アンテナ部201、無線部202、信号検出部203、デスクランブル部305、デパンクチャ部207、復号部208、上位レイヤ509及び伝搬路推定部210を備えている。基地局300は、信号検出部303に替えて信号検出部203を備え、上位レイヤ309に替えて上位レイヤ509を備えていることが第1実施形態における基地局300と異なる。信号検出部203は図3の構成を備えている。基地局300の同一符号を付した部位は、第1実施形態で示した機能と同様である。
上位レイヤ509は、復号部208が出力する復号後の符号化ビットLLRから各移動局の情報データを取得する。また、上位レイヤ509は、デスクランブル部305が出力する協調移動局のデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRをアンカー基地局に送信する。
[2.2 処理の流れ]
図13は、第2実施形態において、協調移動局(移動局100−1)がアンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信し、前記両方に送信されたデータ信号から協調移動局の情報ビットを取得する動作例を示すシーケンス図である。
まず、アンカー基地局(基地局200)は協調移動局に送信タイミングを測定する制御信号(送信タイミング測定信号。例えば、LTEにおけるランダムアクセスプリアンブル)の送信を指示する制御信号(例えば、LTEにおけるRACHに対するPreamble Indicator)を送信する(S401)。このとき、前記送信タイミング測定信号を送信するリソース及び前記送信タイミング測定信号のフォーマット(例えば、プリアンブル系列)を指示している。
次に、協調移動局は前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号に従い、送信タイミング測定信号を協調基地局に送信する(S402)。例えば、前記送信タイミング測定信号をRACH(Random Access CHannel)を通じて送信する。なお、協調移動局は、送信タイミング測定信号を前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号の受信の有無によらず送信することも可能である。前記送信タイミング測定信号を受信した協調基地局は、前記送信タイミング測定信号と自基地局が保持する基準タイミングとの時間差を算出し、送信タイミング補正情報を作成し、設定する(S403)。前記協調基地局は、自基地局と接続を選択した他の移動局(図25における移動局100−3)から送信タイミング測定信号を受信した場合、各移動局に対する送信タイミング補正情報も作成する。
協調基地局は、協調基地局に接続する総ての移動局に対して、各移動局からの送信タイミング測定信号と協調基地局が保持する前記基準タイミングとの時間差をGI長以下になる送信タイミング補正を行うことになる。なお、協調基地局が保持する前記基準タイミングは、アンカー基地局が保持する基準タイミングと同じであることが望ましい。
次に、協調基地局は前記送信タイミング補正情報を上位レイヤのインターフェースを通じてアンカー基地局に送信し(S404)、アンカー基地局は前記送信された送信タイミング補正情報をダウンリンクの制御信号により協調移動局に通知する(S405)。
次に、協調移動局は、前記送信タイミング補正情報で通知を受けた送信タイミングに応じて、アンカー基地局に対して、上り回線のリソース割り当て要求(SR:Scheduling Request)を行う(S406)。例えば、上り回線のリソース割り当て要求はPUCCH(Physical Uplink Control CHannel)を通じて要求する。
次に、アンカー基地局は、協調移動局に対して、上り回線のリソース割当情報をPDCCHなどを通じて通知する(S407)。その際、アンカー基地局は、協調基地局に対しても、協調移動局に対するリソース割り当て情報を通知する(S408)。
次に、協調移動局は、リソース割り当て情報に基づいて、アンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信する(S409及びS410)。なお、データ信号を送信するリソースは、他の制御信号によりアンカー基地局及び協調基地局の他の信号と衝突しないようにスケジューリングされている。
協調基地局は、受信した協調移動局のデータ信号に対して検出処理、復調処理等を行い、復調後の符号化ビットLLRを得る。さらに前記復調後の符号化ビットLLRに対して復号処理等を行い、復号後の符号化ビットLLRを算出し、データ信号を検出する(S411)。
次に、協調基地局は、前記復調後の符号化ビットLLRうち、協調移動局のデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェース(例えば、LTEにおけるX2インターフェース)を通じてアンカー基地局に送信する。さらに協調基地局は、前記復号後の符号化ビットLLRうち、協調移動局のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェース(例えば、LTEにおけるX2インターフェース)を通じてアンカー基地局に送信する(S412)。なお、協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRをアンカー基地局で算出する場合は、S412において、復調後の符号化ビットの送信のみでもよい。
アンカー基地局は、協調基地局から協調移動局の符号化ビットLLRの送信があると、前記送信された復号後の符号化ビットLLRを用いて、S409で受信したデータ信号に対して信号検出処理及び復号処理を行うことで協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する(S413)。
また、アンカー基地局は、前記協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRを用いたS409で受信したデータ信号に対する信号検出処理により協調移動局の復調後の符号化ビットLLRを算出し、さらに前記協調移動局の復調後の符号化ビットLLRと、前記協調基地局から送信された協調移動局の復調後の符号化ビットLLRとの合成信号を用いて、協調移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する。
上位レイヤは、上述のように算出した協調移動局及び協調移動局以外の移動局に対する符号化ビットLLRから各移動局の情報データを取得する(S414)。なお、上述で取得した各移動局の情報データは、ダウリンクにおいて、各情報データの送信宛の移動局に送信される。
図14は第2実施形態におけるアンカー基地局の移動局から受信したデータ信号に対する受信処理に係る動作例を示すフローチャートである。
まず、アンカー基地局は、自基地局と接続することを選択した複数の移動局からのデータ信号を受信する(ステップS501)。受信したデータ信号には協調移動局のデータ信号も含んでいる。
次に、自基地局が受信した協調移動局のデータ信号に関する符号化ビットLLRの送信が協調基地局からあるか否か判定する(ステップS502)。送信がない場合は(ステップS502;NO)、送信があるまで待機している。協調基地局から符号化ビットLLRの送信がある場合は(ステップS502;YES)、送信された協調移動局の符号化ビットLLRを用いて、アンカー基地局が受信した協調移動局のデータ信号の受信信号レプリカを生成し(ステップS503)、前記受信信号レプリカをアンカー基地局の受信信号(ステップS501で受信した信号)から除去する(ステップS504)。
次に、ステップS504で協調移動局のデータ信号の受信信号レプリカを除去した信号に対してSC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル、デパンクチャ、復号処理を施し、協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS505)。
そして、前記協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRから協調移動局以外の移動局の情報データを取得する(ステップS506)。また、前記協調移動局以外の移動局の復号後の符号化ビットLLRは信号検出部にフィードバックされる(ステップS507)。信号検出部はフィードバックされた復号後の符号化ビットLLRを用いて、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の受信信号レプリカを生成する(ステップS508)。
次に、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の受信信号レプリカをアンカー基地局の受信信号(ステップS501で受信した信号)から除去する(ステップS509)。そして、ステップS509で受信信号レプリカを除去した信号に対して、SC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル処理を施し、アンカー基地局が協調移動局から受信したデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS510)。そして、ステップS510で算出した復調後の符号化ビットLLRは、協調基地局から送信された協調移動局のデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRと合成される(ステップS511)。
次に、ステップS511で合成した信号に対してデパンクチャ、復号処理を行い、復号後の符号ビットLLRを算出する(ステップS512)。そして、ステップS512で算出した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRから情報データを取得し(ステップS513)、処理が完了する。
上述のステップS503〜S506で示したように、アンカー基地局の受信信号から協調基地局が送信した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRから生成した協調移動局からの受信信号レプリカを除去した後、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の信号検出、復調、復号処理等を行うことにより、協調移動局以外の移動局が協調移動局から受ける協調移動局の送信タイミングのズレに起因する干渉を低減することができ、協調移動局以外の移動局からのデータ信号の復号精度の劣化を抑えることが可能になる。
また、上述のステップS507〜S510で示したように、前記ステップS503〜S506で算出した復号後の符号化ビットLLRから生成した協調移動局以外の移動局から受信した受信信号レプリカをアンカー基地局の受信信号から除去した後、協調移動局から受信したデータ信号の信号検出、復調処理を行うことにより、協調移動局が他の移動局から受ける協調移動局の送信タイミングのズレに起因する干渉を低減することができ、協調移動局からのデータ信号の復調精度の劣化を抑えることが可能になる。
図15は第2の実施形態における協調基地局の移動局から受信したデータ信号に対する受信処理に係る動作例を示すフローチャートである。
まず、協調基地局は、自基地局と接続することを選択した複数の移動局からのデータ信号を受信すると(ステップS601)、その受信信号に対してSC−CDMA信号検出、復調、デスクランブル処理を行い、復調後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS602)。
次に、前記復調後の符号化ビットLLRが協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRか否かを判断する(ステップS603)。協調移動局以外の移動局のデータ信号の符号化ビットLLRは(ステップS603;NO)、そのままデパンクチャ、復号処理により、復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS604)。そして、前記号後の符号化ビットLLRから協調移動局以外の移動局の情報データを取得する(ステップS605)。
一方、ステップS603において、協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRの場合(ステップS603;YES)、上位レイヤのインターフェースを通じてアンカー基地局に送信される(ステップS606)。また、協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRはデパンクチャ、復号処理され、復号後の符号化ビットLLRが算出される(ステップS607)。前記協調移動局の復号後の符号化ビットLLRは上位レイヤを通じて、アンカー基地局に送信される(ステップS608)。
以上のように、協調移動局が同一のデータ信号を複数の基地局に送信する場合、協調移動局は、送信した複数の基地局のうち協調基地局が保持する基準タイミングに基づいて前記同一のデータを複数の基地局に送信する。協調移動局からの信号を受信した複数の基地局のうちアンカー基地局は、協調移動局を含む複数の移動局からのデータ信号を検出する際、前記協調移動局が協調基地局へ送信したデータ信号の符号化ビットLLRを用いる。これにより、アンカー基地局は、各移動局のデータ信号の受信タイミングがGI長を超えた場合においても、FFTの周期性の崩れに起因する特性劣化およびFFT区間の信号間の干渉(ブロック間干渉)に起因する特性劣化を軽減することができる。
[3.第3実施形態]
続いて、第3実施形態について説明する。第3実施形態は、協調移動局が送信したデータを受信した複数の基地局において、GI長を超える協調移動局と超えない移動局が混在する場合を説明する。
図16は、第3実施形態のシステム全体を示す図である。以下、図16に示す移動局100−1が基地局200、基地局300及び400に同一のデータ信号を送信する場合で説明する。なお、移動局100−2は基地局200のみと接続し、移動局100−3は基地局300のみと接続し、移動局100−4は基地局400のみと接続している。
図17に協調移動局(移動局100−1)がアンカー基地局の保持する基準タイミングに基づいた送信タイミングでアンカー基地局(基地局200)及び2つの協調基地局(基地局300、基地局400)にデータ信号を送信し、基地局300及び基地局400がGI長を超えた受信タイミングで協調移動局のデータ信号を受信した場合について、全基地局に送信されたデータ信号から協調移動局の情報データを取得する動作例を示すシーケンス図である。図17においては、各協調基地局が協調移動局からの受信タイミングがGI長を超えたか否かを判断する。
まず、アンカー基地局(基地局200)は協調移動局に送信タイミングを測定する制御信号(送信タイミング測定信号。例えば、LTEにおけるランダムアクセスプリアンブル)の送信を指示する制御信号(例えば、LTEにおけるRACHに対するPreamble Indicator)を送信する(S700)。このとき、前記送信タイミング測定信号を送信するリソース及び前記送信タイミング測定信号のフォーマット(例えば、プリアンブル系列)を指示している。
次に、協調移動局は前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号に従い、送信タイミング測定信号をRACHを通じてアンカー基地局及び協調基地局(基地局300及び基地局400)に送信する(S701、S702及びS703)。
なお、協調移動局は、送信タイミング測定信号を前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号の受信の有無によらず送信することも可能である。その場合は、利用可能なリソース及びフォーマットはアンカー基地局からPBCHを通じて報知されているので、それに基づいて送信タイミング測定信号を送信できる。前記送信タイミング測定信号を受信したアンカー基地局は、前記送信タイミング測定信号と自基地局が保持する基準タイミングとの時間差(送信タイミング補正値)を算出し、送信タイミング補正情報を作成する。前記アンカー基地局は、自基地局と接続を選択した他の移動局(図16における移動局100−2)から送信タイミング測定信号を受信した場合、各移動局に対する送信タイミング補正情報も作成する(S704)。
アンカー基地局は、アンカー基地局として接続する総ての移動局に対して、各移動局からの送信タイミング測定信号とアンカー基地局が保持する前記基準タイミングとの時間差をGI長以下になる送信タイミング補正を行うことになる。なお、アンカー基地局が保持する前記基準タイミングは、協調基地局が保持する基準タイミングと同じであることが望ましい。
次に、アンカー基地局は前記送信タイミング補正情報をダウンリンクの制御信号により協調移動局に通知する(S705)。
次に、協調移動局は、前記送信タイミング補正情報で通知を受けた送信タイミングに応じて、アンカー基地局に対して、上り回線のリソース割り当て要求(SR:Scheduling Request)を行う(S706)。例えば、上り回線のリソース割り当て要求はPUCCH(Physical Uplink Control CHannel)を通じて要求する。
次に、アンカー基地局は、協調移動局に対して、上り回線のリソース割り当て情報をPDCCHなどを通じて通知する(S707)。その際、アンカー基地局は、協調基地局に対しても、協調移動局に対するリソース割り当て情報を通知する(S708及びS709)。
そして、基地局300は、S708で送信された協調移動局に対するリソース割り当て情報から算出した送信タイミングと、S703で受信した送信タイミング測定信号を用いて測定した送信タイミング補正値とを用いて、協調移動局からの受信するデータ信号の受信タイミングがGI長を超えるか否かの判定し、GI長を超える場合はアンカー基地局に協調移動局のデータ信号の検出結果の送信要求を行う(S710)。なお、前記データ信号の検出結果の送信要求は他の協調基地局にもすることができる。
同様に、基地局400においても、S709で送信された協調移動局に対するリソース割り当て情報とS703で受信した送信タイミング測定信号を用いて測定した送信タイミング補正値を用いて、受信タイミングがGI長を超えるか否かの判断を行い、GI長を超える場合はアンカー基地局にデータ信号の検出結果の送信要求を行う(S711)。
次に、協調移動局は、リソース割り当て情報に基づいて、アンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信する(S712、713及びS714)。なお、データ信号を送信するリソースは、他の制御信号によりアンカー基地局及び協調基地局の他の信号と衝突しないようにスケジューリングされている。アンカー基地局は、受信した協調移動局のデータ信号に対して検出処理を行い、復号後の符号化ビットLLRを得る。
次に、アンカー基地局は、データ信号の検出結果として、前記復号後の符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェース(例えば、LTEにおけるX2インターフェース)を通じて基地局300及び400に送信する(S715及びS716)。
次に、基地局300(基地局400)は、S715(S716)で送信された復号後の符号化ビットLLRを用いて、S713(S714)で受信したデータ信号の信号検出処理S717(S718)を行う。
基地局300(基地局400)は、前記信号検出処理により得られるデータ信号のうち協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRをアンカー基地局に上位レイヤのインターフェースを通じて送信する(S719及びS720)。前記信号検出処理により得られる他の移動局(例えば、図16の移動局100−3、移動局100-4)のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRは復号処理後、上位レイヤにて判定され情報データを得る。
最後に、アンカー基地局は、アンカー基地局が受信した協調移動局からのデータ信号の復調後の符号化ビットLLRと協調基地局(基地局300及び基地局400)から送信された協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRとを合成し(図2の合成部206)、前記合成された符号化ビットLLRに対して復号処理(図2の復号部208)を行うことで復号後の符号化ビットLLRを算出する。アンカー基地局は、上位レイヤにて、前記復号後の符号化ビットLLRから協調移動局の情報データを取得する(S721)。なお、上述で取得した各移動局の情報データは、ダウリンクにおいて、各情報データの送信宛の移動局に送信される。なお、前記各基地局間で送信される復調後の符号化ビットLLRの代わりに、復号後の符号化ビットLLR、あるいは符号化ビットを用いることもできる。
図18に協調移動局(移動局100−1)がアンカー基地局の保持する基準タイミングに基づいた送信タイミングでアンカー基地局(基地局200)及び2つの協調基地局(基地局300、基地局400)にデータ信号を送信し、基地局300はGI長を超えた受信タイミングで協調移動局のデータ信号を受信し、基地局400はGI長以内の受信タイミングで協調移動局のデータ信号を受信した場合について、全基地局に送信されたデータ信号から協調移動局の情報データを取得する動作例を示すシーケンス図である。図18においても、各協調基地局が協調移動局からの受信タイミングがGI長を超えたか否かを判断する場合で説明する。
まず、アンカー基地局(基地局200)は協調移動局に送信タイミングを測定する制御信号(送信タイミング測定信号。例えば、LTEにおけるランダムアクセスプリアンブル)の送信を指示する制御信号を送信する(S800)。このとき、前記送信タイミング測定信号を送信するリソース及び前記送信タイミング測定信号のフォーマットを指示している。
次に、協調移動局は前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号に従い、送信タイミング測定信号をアンカー基地局及び協調基地局(基地局300及び基地局400)に送信する(S801、S802及びS803)。例えば、前記送信タイミング測定信号はRACHを通じて送信される。
なお、協調移動局は、送信タイミング測定信号を前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号の受信の有無によらず送信することも可能である。その場合は、利用可能なリソース及びフォーマットはアンカー基地局からPBCHなどを通じて報知されているので、それに基づいて送信タイミング測定信号を送信できる。
前記送信タイミング測定信号を受信したアンカー基地局は、前記送信タイミング測定信号と自基地局が保持する基準タイミングとの時間差(送信タイミング補正値)を算出し、送信タイミング補正情報を作成する(S804)。前記アンカー基地局は、自基地局と接続を選択した他の移動局(図16における移動局100−2)から送信タイミング測定信号を受信した場合、各移動局に対する送信タイミング補正情報も作成する。アンカー基地局は、アンカー基地局として接続する全ての移動局に対して、各移動局からの送信タイミング測定信号とアンカー基地局が保持する前記基準タイミングとの時間差をGI長以下になる送信タイミング補正を行うことになる。なお、アンカー基地局が保持する前記基準タイミングは、協調基地局が保持する基準タイミングと同じであることが望ましい。
次に、アンカー基地局は前記送信タイミング補正情報をダウンリンクの制御信号により協調移動局に通知する(S805)。
次に、協調移動局は、前記送信タイミング補正情報で通知を受けた送信タイミングに応じて、アンカー基地局に対して、上り回線のリソース割り当て要求を行う(S806)。例えば、前記上り回線のリソース割り当て要求は、PUCCHを通じて行う。
次に、アンカー基地局は、協調移動局に対して、上り回線のリソース割り当て情報をPDCCHなどを通じて通知する(S807)。その際、アンカー基地局は、協調基地局に対しても、協調移動局に対するリソース割り当て情報を通知する(S808、S809)。そして、基地局300は、S808で送信された協調移動局に対するリソース割り当て情報から算出した送信タイミングとS802で受信した送信タイミング測定信号を用いて測定した送信タイミング補正値とを用いて、協調移動局からの受信するデータ信号の受信タイミングがGI長を超えるか否かの判定を行い、GI長を超える場合はアンカー基地局及び協調基地局にデータ信号の検出結果の送信要求を行う(S810、S811)。なお、協調基地局へのデータ信号の検出結果の送信要求は被協調移動局がGI長を超えるか否かを考慮しなくてもよい。
一方、基地局400は、S809で送信された協調移動局に対するリソース割り当て情報から算出した送信タイミングとS803で受信した送信タイミング測定信号を用いて測定した送信タイミング補正値とを用いて、協調移動局からの受信するデータ信号の受信タイミングがGI長を超えるか否かの判定を行い、GI長を超えないので、アンカー基地局及び協調基地局にデータ信号の検出結果の送信要求は行わない。
次に、協調移動局は、リソース割り当て情報に基づいて、アンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信する(S812、813及びS814)。なお、データ信号を送信するリソースは、他の制御信号によりアンカー基地局及び協調基地局の他の信号と衝突しないようにスケジューリングされている。アンカー基地局及び基地局400は、受信した協調移動局のデータ信号に対して検出処理を行い(S815及びS816)、復号後の符号化ビットLLRを得る。また、基地局400は協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェース(例えば、LTEにおけるX2インターフェース)を通じてアンカー基地局に送信する(S819)。
次に、アンカー基地局及びGI長を超えないタイミングで協調移動局のデータ信号を受信した協調基地局(基地局400)は、前記復号後の符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェースを通じて基地局300に送信する(S817及びS818)。
次に、基地局300は、S817及びS818で送信された復号後の符号化ビットLLRを用いて、S813で受信したデータ信号の信号検出処理を行う(S820)。基地局300は、前記信号検出処理により得られるデータ信号のうち協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRをアンカー基地局に上位レイヤのインターフェースを通じて送信する(S821)。前記信号検出処理により得られる他の移動局(例えば、図16の移動局100−3)のデータ信号の符号化ビットLLRは上位レイヤにて判定され情報データを得る(S822)。
最後に、アンカー基地局は、アンカー基地局が受信した協調移動局からのデータ信号の復調後の符号化ビットLLRと協調基地局(基地局300及び基地局400)から送信された協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRとを合成し(図2の合成部206)、前記合成された符号化ビットLLRに対して復号処理(図2の復号部208)を行うことで復号後の符号化ビットLLRを算出する。アンカー基地局は、上位レイヤにて、前記復号後の符号化ビットLLRから協調移動局の情報データを取得する(S822)。なお、上述で取得した各移動局の情報データは、ダウリンクにおいて、各情報データの送信宛の移動局に送信される。
なお、上述では、GI長を超えるタイミングでの受信となるか否かの判断を、協調移動局に対するリソース割り当て情報から算出した送信タイミングと送信タイミング測定信号を用いて測定した送信タイミング補正値とを用いて行っているが、GI長を超えるタイミングでの受信となるか否かの判断ができればこれに限らない。例えば、アンカー基地局及び協調基地局、協調移動局がGPS(Global Positioning System)などから取得した各々の位置情報を交換し、各移動局が位置情報をもとに算出した協調移動局からの受信タイミングのずれにより判断することもできる。図17、18で示したように、協調基地局が協調移動局からのデータ信号がGI長を超えるタイミングでの受信となるか否かを判断し、GI長を超える場合には、GI長を超えない受信タイミングで協調移動局からのデータ信号を受信した他の基地局の復号後の符号化ビットLLRを用いて、協調移動局のデータ信号の検出処理を行う。
第3実施形態における協調移動局の構成は、第1実施形態による図1の移動局100と同様である。第3実施形態におけるアンカー基地局の構成は、第1実施形態による図2のアンカー基地局200と同様である。
図19は第3の実施形態における協調基地局(基地局300、基地局400)の構成を示す概略ブロック図である。協調基地局は、受信アンテナ部201、無線部202、信号検出部603、デスクランブル部305、デパンクチャ部207、復号部208、上位レイヤ609、伝搬路推定部210及び制御部601を備えて構成されている。本実施形態の協調基地局は、信号検出部303に替えて信号検出部603を備え、上位レイヤ309に替えて上位レイヤ609を備え、さらに制御部601が追加されていることが第1実施形態における基地局300と異なる。基地局300の同一符号を付した部位は、第1実施形態で示した機能と同様であり、以下では異なる部位を中心に説明する。
上位レイヤ609は、復号部208が出力する復号後の符号化ビットLLRから自局宛の移動局の情報データを取得する。また、協調移動局から送信された送信タイミング測定信号、及びアンカー基地局から送信された上り回線のリソース割り当て情報を制御部601に通知する。
また、上位レイヤ609は、復号部208が出力する協調移動局の復号後の符号化ビットLLRをアンカー基地局または/及び協調基地局に送信する。また、上位レイヤ609は、デスクランブル部305が出力する協調移動局のデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRをアンカー基地局に送信する。
制御部601は、送信タイミング測定信号を用いて協調移動局のデータ信号の受信タイミングと自局の基準タイミングとのタイミングずれ(自局に対する送信タイミング補正値)を測定する。また、上り回線のリソース割り当て情報から、アンカー基地局の送信タイミングで送信される協調移動局の送信タイミング(実際の送信タイミング)を得る。そして、前記タイミングずれと実際の送信タイミングの時間差から協調移動局がGI長を超えるタイミングでの受信となるか否かを判断し、その判断結果を信号検出部603に通知する。
信号検出部603は、図5の303と同様の構成を備えるが、制御部601からの通知される判断結果に基づいて、干渉除去部332が、レプリカ生成部331で生成した受信信号レプリカの減算を実行することが信号検出部303と異なる。つまり、干渉除去部332は、制御部601から協調移動局がGI長を超えるタイミングでの受信となる旨の通知がある場合、受信信号レプリカの減算を実行する。
第3実施形態におけるアンカー基地局の移動局から受信したデータ信号に対する受信処理に係る動作例を図20のフローチャートで示す。
まず、アンカー基地局は、自基地局と接続することを選択した複数の移動局からのデータ信号を受信する(ステップS901)。受信したデータ信号には協調移動局のデータ信号も含んでいる。アンカー基地局は、受信したデータ信号に対してSC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル処理を行い、復調後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS902)。
次に、前記復調後の符号化ビットLLRのうち、協調移動局以外の移動局のデータ信号の符号化ビットLLRは(ステップS903;NO)、デパンクチャ、復号処理され、復号後の符号化ビットLLRを算出し(ステップS904)、前記復号後の符号化ビットLLRから各移動局の情報データを取得する(ステップS905)。
他方、前記復調後の符号化ビットLLRのうち協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRは(ステップS903;YES)、協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRを記憶部に記憶し、さらに前記復調後の符号化ビットLLRに対してデパンクチャ、復号処理を行う(ステップS906)。
次に、他の基地局から協調移動局の復号後の符号化ビットLLRの送信要求がある場合(ステップS907;YES)、ステップS906で算出した協調移動局のデータ信号の復号後の符号化ビットLLRを協調基地局に送信する(ステップS908)。送信要求がない場合(ステップS907;NO)、協調基地局から協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRの送信を待機する。
次に、アンカー基地局は、協調基地局から、協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRの送信があるか否かをみる(ステップS909)。送信がない場合は(ステップS909;NO)、送信を待機する。送信がある場合は(ステップS909;YES)、送信された協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRとアンカー基地局が受信した該協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLR(符号化ビットLLR記憶部に記憶している該符号化ビットLLR)とを合成する(ステップS910)。そして、合成した協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRに対してデパンクチャ、復号処理を行い、協調移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS904)。最後に、前記協調移動局の復号後の符号化ビットLLRを硬判定して協調移動局の情報データを取得する(ステップS905)。
図21及び22は第3の実施形態における協調基地局における移動局から受信したデータ信号に対する受信処理に係る動作例を示すフローチャートである。
まず、協調基地局は、自基地局と接続することを選択した複数の移動局からのデータ信号を受信する(図21のステップS1001)。受信したデータ信号には協調移動局のデータ信号も含んでいる。
次に、協調基地局は、協調移動局から送信された送信タイミング測定信号とアンカー基地局から送信された協調移動局の上り回線のリソース割り当て情報から、自局が協調移動局のデータ信号を受信するタイミングがGI長を超えるタイミングか否かを判断する(ステップS1002)。
協調移動局のデータ信号の受信タイミングがGI長を超えない場合(ステップS1002;NO)、ステップS1001で受信したデータ信号に対して、SC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル処理が行い、復調後の符号化ビットLLRを算出し(ステップS1003)、前記算出した復調後の符号化ビットLLRのうち、協調移動局のデータ信号に係る符号化ビットをアンカー基地局に送信する(ステップS1004)。
また、ステップS1003で算出した復調後の符号化ビットLLRに対してデスクランブル、デパンクチャ、復号処理を行い、復号後の符号化ビットを算出する(ステップS1005)。前記算出した符号化ビットは、他の移動局から協調移動局のデータ信号の符号化ビットLLRの送信要求があった場合(ステップS1006;YES)、要求元の移動局に、ステップS1005で算出した協調移動局のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRを送信する(ステップS1007)。そして、前記復号後の符号化ビットLLRから協調移動局以外の各移動局の情報データを取得する(ステップS1008)。
一方、協調移動局のデータ信号の受信タイミングがGI長を超える場合(ステップS1002;YES)、他の基地局に復号後の符号化ビットLLRの送信を要求し(図22のステップS1009)、送信されるのを待機する(ステップS1010)。送信を要求する基地局はアンカー基地局及び協調基地局によらず要求することができる。
次に、協調基地局は、他の基地局から協調移動局のデータ信号に対する符号化ビットLLRが送信されると(ステップS1010;YES)、送信された符号化ビットLLRを用いて、協調基地局が受信した協調移動局のデータ信号の受信信号レプリカを生成し(ステップS1011)、前記受信信号レプリカを協調基地局の受信信号(ステップS1001で受信した信号)から除去する(ステップS1012)。
そして、ステップS1012で協調移動局のデータ信号の受信信号レプリカを除去した信号に対してSC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル、デパンクチャ、復号処理を施し、移動局の復号後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS1013)。上位レイヤは前記復号後の符号化ビットLLRを硬判定することで情報データを取得する(ステップS1014)。また、協調基地局に他の基地局から協調移動局に対する復号後の符号化ビットLLRの送信要求があった場合、ステップS1013で算出した協調移動局のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRを送信することができる。
また、ステップS1013で算出した協調移動局以外の移動局のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRは、信号検出部にフィードバックされる(ステップS1015)。信号検出部はフィードバックされた復号後の符号化ビットLLRを用いて、協調移動局以外の移動局から受信したデータ信号の受信信号レプリカを生成する(ステップS1016)。
次に、ステップS1016で生成した受信信号レプリカを協調基地局の受信信号(ステップS1001で受信した信号)から除去する(ステップS1017)。そして、ステップS1017で受信信号レプリカを除去した信号に対して、SC−FDMA信号検出、復調、デスクランブル処理を施し、協調基地局が協調移動局から受信したデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRを算出する(ステップS1018)。ステップS1018で算出した復調後の符号化ビットLLRはアンカー基地局に送信し(ステップS1019)、処理が完了する。
さらに、協調基地局に他の基地局から協調移動局に対する復号後の符号化ビットLLRの送信要求があった場合、ステップS1019で算出した協調移動局のデータ信号に対する復調後の符号化ビットLLRに対して復号処理を行い、前記復号後の符号化ビットLLRを送信することができる。
図17、図18では、各協調基地局が協調移動局からの受信タイミングがGI長を超えたか否かを判断する場合で説明したが、アンカー基地局が行うこともできる。
図23は、協調移動局(移動局100−1)がアンカー基地局の保持する基準タイミングに基づいた送信タイミングでアンカー基地局(基地局200)及び2つの協調基地局(基地局300、基地局400)にデータ信号を送信し、基地局300及び基地局400がGI長を超えた受信タイミングで協調移動局のデータ信号を受信した場合おいて、基地局が受信した協調移動局のデータ信号がGI長を超えるか否かの判断をアンカー基地局が行う場合のシーケンス図である。
まず、アンカー基地局(基地局200)は協調移動局に送信タイミングを測定する制御信号(送信タイミング測定信号)の送信を指示する制御信号を送信する(ステップS751)。このとき、前記送信タイミング測定信号を送信するリソース及び前記送信タイミング測定信号のフォーマットを指示している。
次に、協調移動局は前記送信タイミング測定信号の送信を指示する制御信号に従い、送信タイミング測定信号をアンカー基地局及び協調基地局(基地局300及び基地局400)に送信する(ステップS752、S753及びS754)。例えば、前記送信タイミング測定信号は、RACHを通じて送信する。
前記送信タイミング測定信号を受信した協調基地局は、前記送信タイミング測定信号と自基地局が保持する基準タイミングとの時間差(送信タイミング補正値)を算出し(ステップS755及びS756)、上位レイヤを通じてアンカー基地局に送信する(S757及びS758)。
また、前記送信タイミング測定信号を受信したアンカー基地局は、前記送信タイミング測定信号と自基地局が保持する基準タイミングとの時間差を算出し、送信タイミング補正情報を作成する(ステップS759)。アンカー基地局は、アンカー基地局として接続する総ての移動局に対して、各移動局からの送信タイミング測定信号とアンカー基地局が保持する前記基準タイミングとの時間差をGI長以下になる送信タイミング補正を行うことになる。また、アンカー基地局は、送信タイミング補正情報と前記協調基地局から送信された基準タイミングとの時間差(送信タイミング補正値)とから、各協調基地局が受信する協調移動局のデータ信号の受信タイミングがGI長を超えるか否かを判断し、タイミング誤差情報を作成する。なお、タイミング誤差情報は、受信タイミングがGI長を超えるか否かを記載した情報でもよいし、タイミング誤差を示した情報でもよい。
次に、アンカー基地局は前記送信タイミング補正情報をダウンリンクの制御信号により協調移動局に通知する(ステップS760)。そして、協調移動局は、前記送信タイミング補正情報で通知を受けた送信タイミングに応じて、アンカー基地局に対して、上り回線のリソース割り当て要求(SR:Scheduling Request)を行う(ステップS761)。例えば、前記上り回線のリソース割り当て要求はPUCCHを通じて行う。
次に、アンカー基地局は、協調移動局に対して、上り回線のリソース割り当て情報をPDCCHなどを通じて通知する(ステップS762)。さらに、アンカー基地局は、協調基地局に対して、協調移動局に対するリソース割り当て情報及び前記タイミング誤差情報を上位レイヤを通じて通知する(ステップS763及びS764)。
次に、協調移動局は、リソース割り当て情報に基づいて、アンカー基地局及び協調基地局にデータ信号を送信する(ステップS765、766及びS767)。なお、データ信号を送信するリソースは、他の制御信号によりアンカー基地局及び協調基地局の他の信号と衝突しないようにスケジューリングされている。アンカー基地局は、受信した協調移動局のデータ信号に対して検出処理を行い(ステップS768)、復号後の符号化ビットLLRを得る。
次に、アンカー基地局は、前記復号後の符号化ビットLLRを上位レイヤのインターフェースを通じて基地局300及び400に送信する(ステップS769及びS770)。
次に、基地局300(基地局400)は、ステップS769(S770)で送信された復号後の符号化ビットLLRを用いて、S763(S764)で受信したデータ信号の信号検出処理を行う(ステップ771、S772)。
基地局300(基地局400)は、前記信号検出処理により得られるデータ信号のうち協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRをアンカー基地局に上位レイヤのインターフェースを通じて送信する(ステップS773及びS774)。前記信号検出処理により得られる他の移動局(例えば、図16の移動局100−3、移動局100-4)のデータ信号の復号後の符号化ビットLLRは上位レイヤにて判定され情報データを得る。
最後に、アンカー基地局は、アンカー基地局が受信した協調移動局からのデータ信号の復調後の符号化ビットLLRと協調基地局(基地局300及び基地局400)から送信された協調移動局のデータ信号の復調後の符号化ビットLLRとを合成し、前記合成された符号化ビットLLRに対して復号処理を行うことで協調移動局のデータ信号に対する復号後の符号化ビットLLRを算出する。アンカー基地局は、上位レイヤにて、前記復号後の符号化ビットLLRから協調移動局の情報データを取得する(ステップS775)。なお、上述で取得した各移動局の情報データは、ダウリンクにおいて、各情報データの送信宛の移動局に送信される。なお、前記各基地局間で送信される復調後の符号化ビットLLRの代わりに、復号後の符号化ビットLLR、あるいは符号化ビットを用いることもできる。
なお、図23では、アンカー基地局はタイミング誤差情報をリソース割り当て情報とともに通知しているが(ステップS763、S764)、通知できればこれに限らない。例えば、データ信号の検出結果の送信(ステップS769、S770)とともに通知してもよい。
なお、図23は、図18で示した協調移動局からのデータ信号がGI長を超えるタイミングでの受信する協調基地局とGI長を超えないタイミングでの受信する協調基地局とが混在する場合にも適用できる。
なお、アンカー基地局が協調移動局からの受信タイミングがGI長を超えたか否かを判断する場合、図2のアンカー基地局200は、図19の制御部601をアンカー基地局が具備することになる。すなわち、アンカー基地局に具備された制御部601は、上位レイヤを通じて送信された協調基地局の送信タイミング補正値とアンカー基地局自身が算出した送信タイミング補正値とを用いて、各協調基地局が受信する協調移動局のデータ信号がGI長を超える受信となるか否かを示した制御情報(タイミング誤差情報)を制御信号生成部213に入力することになる。
なお、協調移動局の各基地局に対するタイミングのずれに基づいて、協調通信を行う基地局を選択してもよい。例えば、本発明を適用することで特性を改善することができる基地局を選択し協調通信を行い、それ以外の基地局とは協調通信を行わないことを選択できる。また、それに応じて、協調移動局の送信電力を制御してもよい。
また、協調移動局は、アンカー基地局および協調基地局に対して同時に送信タイミング測定信号を送信する方法以外にも、異なるタイミングで送信することもできる。いずれの場合も、アンカー基地局は、協調基地局に対して、協調移動局が送信する送信タイミング測定信号のリソースやフォーマットを予め通知しておくことが好ましい。異なるタイミングで送信する場合、送信タイミング測定信号のリソースやフォーマットはそれぞれ異なってもよい。また、アンカー基地局から通知される送信タイミング補正情報に基づいて、送信タイミングを補正した後、各協調基地局に同時または異なるタイミングで送信タイミング測定信号を送信してもよい。また、協調移動局が、GPS(Global Positioning System)や各基地局が送信する位置測定用の参照信号から取得した位置情報をアンカー基地局に送信することでも実現できる。また、協調移動局が各基地局から送信される同期信号等から協調移動局における受信タイミングの差を測定し、その情報をアンカー基地局に送信することでも実現できる。
以上のように、第3実施形態は、協調移動局が送信したデータを受信した複数の協調基地局において、GI長を超える協調基地局と超えない協調基地局が混在する場合、GI長を超える協調基地局は、GI長を超えない基地局(アンカー基地局も含む)に協調移動局のデータ信号に対する復号結果を要求し、要求により送信された復号結果を用いて、自基地局が受信したデータ信号の信号検出処理、復調処理を行う。また、GI長を超える協調基地局は、GI長を超える他の協調基地局が算出した復号後の符号化ビットLLRであって、他の基地局の復号結果を用いた信号検出により算出した復号化ビットLLRを用いて、自基地局が受信したデータ信号の復調処理を行うこともできる。
よって、GI長を超える協調移動局は、協調移動局が各基地局に送信したデータ信号のうち、精度のよいデータ信号の復号結果を用いて信号検出処理をすることができるので、FFTの周期性の崩れに起因する干渉およびFFT区間の信号間の干渉(ブロック間干渉)の影響が小さく、高精度な検出が可能となる。そして、結果として、協調移動局が送信した複数の基地局の中に受信タイミングがGI長を超える基地局が存在する場合においても、高精度な協調移動局の情報データを取得することができる。
なお、本実施形態では、協調移動局の送信タイミングがアンカー基地局の基準タイミングにより設定する場合で説明したが、第2実施形態で示した協調移動局の基準タイミングにより設定することもできる。
なお、第1実施形態〜第3実施形態では、SC−FDMA伝送を用いた場合で説明するが、本発明はこれに限らない。例えば、OFDM、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、MC−CDMA(Multi Carrier - Code Division Multiple Access)、等のGI(Guard Interval:ガードインターバル)を付加する伝送方式に適用することも可能である。
なお、第1実施形態〜第3実施形態において、自局が受信したデータ信号のみで信号検出を行う基地局を第1の基地局、他基地局のデータ信号の検出結果を用いて、自局が受信したデータ信号の信号検出を行う基地局を第2の基地局とする。すなわち、第1の実施形態ではアンカー基地局(第1の実施形態の基地局200)が第1の基地局、協調基地局(第1の実施形態の基地局300)が第2の基地局に該当し、第2の実施形態ではアンカー基地局(第2の実施形態の基地局200)が第2の基地局、協調基地局(第2の実施形態の基地局300)が第1の基地局に該当し、第3の実施形態では、アンカー基地局(第3の実施形態の基地局200)が第1の基地局、協調基地局(第3の実施形態の基地局300、400)が第2の基地局に該当する。
100 移動局
101 上位レイヤ
102 符号部
103 パンクチャ部
104 スクランブル部
105 変調部
106 DFT部
107 マッピング部
108 IFFT部
109 GI挿入部
110、114 無線部
111 送信アンテナ部
112 参照信号生成部
113 制御信号検出部
115 受信アンテナ部
200 基地局
201 受信アンテナ部
202 無線部
203 信号検出部
204 復調部
205 デスクランブル部
206 合成部
207 デパンクチャ部
208 復号部
209 上位レイヤ
211 送信アンテナ部
212 無線部
213 制御信号生成部
214 記憶部
231 GI除去部
232 FFT部
233 フィルタ部
234 IDFT部
300 基地局
303 信号検出部
305 デスクランブル部
309 上位レイヤ
331 レプリカ生成部
332 干渉除去部
400 基地局
403 信号検出部
406 合成部
408 復号部
411 記憶部
414 符号化ビットLLR記憶部
509 上位レイヤ
601 制御部
603 信号検出部
609 上位レイヤ

Claims (17)

  1. データ信号を送信する移動局と、当該移動局が送信したデータ信号を受信する複数の基地局とを含む通信システムにおいて、
    前記基地局として、
    前記移動局が送信したデータ信号を検出する第1の信号検出部を備える第1の基地局と、
    前記第1の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した検出結果を用いて、自局が受信したデータ信号の検出を行う第2の信号検出部を備える第2の基地局とを少なくとも一つずつ含むことを特徴とする通信システム。
  2. 前記第2の信号検出部は、
    前記第1の基地局が検出した前記検出結果を用いて、前記第2の基地局が受信したデータ信号のうち、前記移動局が送信したデータ信号を除去することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  3. 前記第2の基地局は、
    前記第2の信号検出部がデータ信号を検出した検出結果に対して復号処理を行う復号部を更に備え、
    前記第2の信号検出部は、前記復号処理の結果を用いて、前記移動局が送信したデータ信号の検出を行うことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。
  4. 前記第1の基地局は、前記第1の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果と、前記第2の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果とを合成する合成部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  5. 前記第2の基地局は、前記第1の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果と前記第2の信号検出部が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果とを合成する合成部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  6. 前記移動局は、自局がデータ信号を送信するタイミングを測定するための送信タイミング測定信号を前記第1の基地局及び前記第2の基地局に送信することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  7. 前記第1の基地局は、
    前記移動局がデータ信号を送信するタイミングの補正情報を、前記第1の基地局が保持する基準タイミングに基づいて生成する制御信号生成部と、
    前記タイミングの補正情報を含む制御信号を送信する無線部と、を備え、
    前記移動局は、前記制御信号で通知された送信タイミング補正情報に基づいたリソース割り当て情報に従ってデータ信号を送信することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  8. 前記第2の基地局は、前記リソース割り当て情報を用いて移動局が送信したデータ信号を受信するタイミングがGI長を超えるか否かの判定することを特徴とする請求項7に記載の通信システム。
  9. 前記第2の基地局は、
    前記第1の基地局に、前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果の送信を要求すること、を特徴とする請求項7に記載の通信システム。
  10. 前記第2の基地局は、
    前記移動局がデータ信号を送信するタイミングの補正情報を、前記第1の基地局が保持する基準タイミングに基づいて生成する制御信号生成部と、
    前記タイミングの補正情報を含む制御信号を送信する無線部と、
    を備え、
    前記移動局は、
    前記制御信号で通知された送信タイミング補正情報に基づいたリソース割り当て情報に従ってデータ信号を送信することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  11. 前記第2の基地局は、
    前記リソース割り当て情報を用いて移動局が送信したデータ信号を受信するタイミングがGI長を超えるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項10に記載の通信システム。
  12. 前記第2の基地局は、前記第1の基地局に移動局が送信したデータ信号を検出した結果の送信を要求することを特徴とする請求項10に記載の通信システム。
  13. 前記第1の基地局は、
    前記第1の信号検出部が検出した結果に対して復号処理を行う復号部と、
    前記復号部が復号処理した結果であって、前記移動局が送信したデータ信号に対する復号処理結果を前記第2の基地局に転送する上位レイヤと、
    を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
  14. 前記第2の信号検出部は、
    前記第1の基地局が前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果から自局が受信した移動局のデータ信号の受信信号レプリカを生成するレプリカ生成部と、
    前記データ信号から前記受信信号レプリカを減算する干渉除去部と、
    を更に有することを特徴とする請求項2に記載の通信システム。
  15. 前記第2の信号検出部は、
    前記復号部の復号処理の結果から自局が受信した移動局以外の通信装置のデータ信号の受信信号レプリカを生成するレプリカ生成部と、
    前記データ信号から前記受信信号レプリカを減算する干渉除去部と、
    を更に有することを特徴とする請求項3に記載の通信システム。
  16. データ信号を送信する移動局と、当該移動局が送信したデータ信号を受信する少なくとも第1及び第2の基地局とを含む通信システムにおける通信方法において、
    前記第1の基地局に、
    前記移動局が送信したデータ信号を検出するステップと、
    前記第1の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した検出結果を用いて、自局が受信したデータ信号の検出を行うステップとを実現するための通信方法。
  17. データ信号を送信する移動局と、前記移動局が送信したデータ信号を検出する第1の信号検出部を備える他の基地局と、を含む通信システムに接続される基地局であって、
    前記他の基地局が、前記移動局が送信したデータ信号を検出した結果を用いて、自局が受信したデータ信号の検出を行う第2の信号検出部を備えることを特徴とする基地局。
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