JP3864825B2 - 移動通信システム、移動局、基地局及びそれらに用いる通信路品質推定方法 - Google Patents
移動通信システム、移動局、基地局及びそれらに用いる通信路品質推定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信システム、移動局、基地局及びそれらに用いる通信路品質推定方法に関し、特に移動通信システムにおける通信路品質を推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信の需要の高まりに対し、高速で大容量の下りパケット方式の検討が盛んである。例えば、次世代移動通信システム（ＩＭＴ−２０００）において、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用いた下り高速パケット伝送（ＨＳＤＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で議論されている。
【０００３】
ＨＳＤＰＡでは基地局から移動局への下り回線の伝送に、高速下り共用チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）を使う。ＨＳ−ＰＤＳＣＨはパケットデータを送信するためのものであり、複数の移動局で時間的にシェア（時分割）することで、１本のＨＳ−ＰＤＳＣＨを共用して使うことができる。
【０００４】
ＨＳＤＰＡ方式では、基地局から移動局へのデータ送信を制御するために、基地局と複数の移動局との間で上りの制御用チャネル（ＨＳ−ＤＰＣＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を設定する。ＨＳ−ＤＰＣＣＨは移動局が基地局にＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ：ハイブリッド自動再送要求）のＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報と通信路品質情報とを送信するために用いられる。
【０００５】
通信路品質とは共通パイロット信号（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ ＰｉｌｏｔＣｈａｎｎｅｌ）の信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を指す。ここで、時間的にすべてのチャネルを多重して送信するので、移動局は受信品質の測定に既知のデータシンボルを送信している共通パイロットチャネルを用いることが可能である。
【０００６】
ＨＳＤＰＡ方式では、通知される通信路品質に応じて変調と符号化率を適応的に変更するＡＭＣＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）を適用する。ＡＭＣＳを適用すると、通信路の品質に応じた伝送を行うことができる。つまり、通信路品質が良い場合には、多値数の大きな変調方式と符号化率の大きな誤り訂正符号とを適用してスループットを向上させ、悪い場合には多値数と符号化率とをともに小さくことでパケットの誤り率を抑えられるので、システム容量を増加させることが可能である。
【０００７】
また、ＨＳＤＰＡのようなパケット伝送において、基地局は複数の移動局からデータ送信要求を受けた後、移動局間の送信順序を決定（スケジューリング）してデータの送信を行う。このスケジューリングには移動局が通知する通信路品質を用いる。通信路品質の高い移動局を優先的にパケット伝送を行うスケジューリングをＭａｘｉｍｕｍＣ／Ｉスケジューラとよぶ。Ｍａｘｉｍｕｍ Ｃ／Ｉスケジューラを用いると、通信路品質が高い瞬間に伝送を行うことになり、ＡＭＣＳを適用した場合には、より高いＭＣＳレベルを選択する確率が増えるため、伝送レートの平均値を増加させ、システムスループットを高くすることができる。
【０００８】
さらに、通信方式とは別に、適応アンテナは指向性を利用して信号を分離することが可能であり、下りの通信に適用すると、干渉を低減することが可能である。したがって、パケットデータを伝送する下り共用チャネルに適応アンテナを適用することで、電力を移動局の方向だけに集中して送信することができ、他ユーザへの干渉を低減することが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の移動通信システムでは、移動局から基地局に通知する通信路品質を推定するチャネルに共通パイロットチャネルを用いているが、共通パイロットチャネルは特定の移動局に指向性を持たせて伝送を行うことがないため、実際にパケットを伝送するチャネルと通信路とが異なり、推定される通信路品質と受信時の通信路品質とに差が生じるという問題が起こる。
【００１０】
また、パケット通信を行うユーザ毎に与えられる指向性制御された個別の制御チャネルを通信路品質推定に用いることも可能であるが、通信中あるいは待ち受け中のユーザ全てに制御チャネルを割り当てて通信路品質測定を行うと、本来不要である待ち受け中のユーザに割り当てなくてはならない信号電力が増大し、パケット受信中のユーザの干渉にもなるため、適応アンテナを適用するメリットがなくなる。あるいは、従来通り、パケット受信中のユーザにのみ与えられる指向性制御された個別の制御チャネルを通信路品質推定に用いると、パケットの待ち受け中は通信路品質推定ができないという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、システムスループットを改善することができる移動通信システム、移動局、基地局及びそれらに用いる通信路品質推定方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による移動通信システムは、基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムであって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて通信路品質の推定を行う手段と、その推定結果を前記基地局に通知する手段とを前記移動局に備え、
その通信路品質に基づいて通信制御を行う手段を前記基地局に備え、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１３】
本発明による移動局は、適応アンテナを用いた基地局から下りデータ伝送が行われる移動局であって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて通信路品質の推定を行う手段を備え、
データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１４】
本発明による基地局は、適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う基地局であって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて行われた前記移動局からの通信路品質の推定結果に基づいて通信制御を行う手段を有し、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１５】
本発明による通信路品質推定方法は、基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムの通信路品質推定方法であって、
前記移動局が、第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルを切替えて通信路品質の推定を行うステップと、その推定結果を基地局に通知するステップとを実行し、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１６】
すなわち、本発明の移動通信システムは、基地局に適応アンテナを適用して高速下りパケット伝送を行う移動通信システムにおいて、移動局が共通パイロットチャネルと個別の制御チャネルとを切替えて通信路品質を推定することを特徴としている。
【００１７】
これによって、本発明の移動通信システムでは、基地局がパケットデータ伝送に共通パイロットチャネルと異なる指向性制御を行っていても、移動局は通信路品質を推定して基地局へ通知できるので、パケットのデータ伝送を行うチャネルの通信路品質に適した制御が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例による移動通信システムのチャネル構成を示す図である。図１において、本発明の第１の実施例による移動通信システムは基地局１と、複数の移動局２とから構成されている。
【００１９】
本実施例では、無線アクセス方式としてＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式を使用している。基地局１はＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）と称される高速下り共用チャネルを用いて、移動局２に多量のパケット化したデータを送信する。移動局２に送信するデータは、通信網（図示せず）から基地局１に接続されている無線ネットワーク制御装置（図示せず）を経由して到着する。
【００２０】
基地局１は移動局２に対するデータ送信を制御するための情報をやりとりするために、上り個別制御チャネル（ＵＬ−ＤＰＣＨ：Ｕｐ Ｌｉｎｋ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）及び下り個別制御チャネル（ＤＬ−ＤＰＣＨ：Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を設定する。また、基地局１は共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を所定の電力で送信している。
【００２１】
図２は本発明の第１の実施例による移動通信システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局１は適応アンテナによって指向性制御したビーム１０１〜１０３毎に異なる共通パイロットチャネルを送信している。基地局１が移動局２にデータを送信する場合には、基地局１はデータチャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）と下り個別制御チャネル（ＤＬ−ＤＰＣＨ）とを個別に指向性制御したビーム２０１を用いて伝送する。移動局２は基地局１からの共通パイロットチャネルと個別の制御チャネルとを切替えて通信路品質を推定する。
【００２２】
図３は図２の移動局２の構成を示すブロック図である。図３において、移動局２はアンテナ２１と、送受信共用部（ＤＵＰ：ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２２と、受信部（Ｒｘ）２３と、チャネル（ＣＨ）選択部２４と、通信路推定部２５と、ユーザデータ検出部２６と、品質推定部２７と、信号合成部２８と、送信部（Ｔｘ）２９とから構成されている。
【００２３】
図４は図３の品質推定部２７の構成を示すブロック図である。図４において、品質推定部２７は遅延器２７１−１〜２７１−（Ｋ−１）と、逆拡散器２７２−１〜２７２−Ｋと、Ｒａｋｅ合成部２７３と、乗算器２７４と、複素共役手段２７５と、パイロットシンボル再生部２７６と、平均処理部２７７と、２乗平均処理部２７８と、２乗処理部２７９と、加算器２８０と、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）計算部２８１とから構成されている。
【００２４】
これら図３及び図４を参照して移動局２の構成について説明する。アンテナ２１で受信した信号は送受信共用部２２によって受信部２３に入力され、ベースバンド信号に変換される。受信部２３の出力は通信路品質推定のためのチャネル選択部２４と、品質推定部２７と、ユーザデータチャネルの通信路推定を行う通信路推定部２５と、ユーザデータ検出部２６とにそれぞれ入力される。
【００２５】
通信路推定部２５はユーザデータチャネルの通信路係数を求めた後、ユーザデータ検出部２６に通知する。ユーザデータ検出部２６は受信部２３から入力されるベースバンド信号を逆拡散し、通信路推定部２５の結果を用いてユーザデータの復調を行い、ユーザデータを出力する。チャネル選択部２４は通信路の品質推定に共通パイロットチャネルか個別制御チャネルの何れを利用すべきかを通信状態に応じて選択し、どちらのチャネルを利用するかの選択情報を品質推定部２７に通知する。
【００２６】
品質推定部２７ではチャネル選択部２４の通知結果を用いて受信信号の逆拡散を行い、チャネルの通信路品質を推定する。品質推定部２７の構成は図４に示す通りである。
【００２７】
品質推定部２７において、受信信号はパスタイミングに応じて遅延器２７１−１〜２７１−（Ｋ−１）によって遅延され、逆拡散器２７２−１〜２７２−Ｋに入力される。ここで、Ｋはマルチパスの数である。
【００２８】
逆拡散器２７２−１〜２７２−Ｋはチャネル選択部２４の通知する情報（チャネル選択情報）に基づいて逆拡散に用いる符号を選択する。逆拡散された信号はＲａｋｅ合成部２７３によって合成されて復調結果を得る。共通パイロットチャネルも個別制御チャネルもパイロットシンボルが既知であるため、タイミングに合わせてパイロットシンボル再生部２７６でシンボルの再生が可能である。
【００２９】
複素共役手段２７５はパイロットシンボル再生部２７６で再生されたシンボルの複素共役を作成し、乗算器２７４はＲａｋｅ合成部２７３からの復調信号と複素共役手段２７５からの複素共役とを乗算する。シンボル毎に乗算された信号のうち、希望信号成分の位相はすべて同相になる。
【００３０】
スロット間での平均及び２乗平均を平均処理部２７７及び２乗平均処理部２７８で行う。平均処理部２７７の出力は希望信号成分の平均振幅を表し、２乗平均処理部２７８の出力は希望信号と干渉信号とを含めた受信信号全体の電力を表す。
【００３１】
２乗処理部２７９によって希望信号電力が求められ、２乗平均処理部２７８の結果から加算器２８０によって減じることで干渉成分が求められる。ＳＩＲ計算部２８１は２乗処理部２７９からの希望信号電力と加算器２８０からの干渉成分との比を求め、その結果を制御情報として信号合成部２８に送出する。
【００３２】
品質推定部２７の結果は制御情報として上りユーザデータとともに信号合成部２８に入力されて送信部２９に送られる。送信部２９では送信する信号の変調処理を行って、送受信共用部２１から基地局１へと送信する。
【００３３】
図５は図２の基地局１の構成を示すブロック図である。図５において、基地局１はアンテナ１１〜１３と、送受信共用部（ＤＵＰ）１４と、受信部（Ｒｘ）１５と、情報分離部１６と、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ：変調・符号化方式）レベル制御部１７と、信号合成部１８と、送信部（Ｔｘ）１９とから構成されている。
【００３４】
アンテナ１１〜１３で受信した信号は送受信共用部１４を介して受信部１５に入力される。受信部１５では復調処理結果を情報分離部１６に送る。情報分離部１６は上り信号に含まれる制御情報とユーザデータとを分離する。
【００３５】
ＭＣＳレベル制御部１７は情報分離部１６で分離された制御情報に含まれる品質情報に基づき、下りの変調方式と符号化方式とを決定し、その結果と制御情報とを作成して信号合成部１８に送る。信号合成部１８は制御情報とユーザデータとを合成して送信情報を生成する。送信情報は送信部１９によって変調処理が施されて、送受信共用部１４を介して移動局２に送信される。
【００３６】
図６は図２の移動局２の動作を示すフローチャートであり、図７は図２の基地局１の動作を示すフローチャートである。これら図２〜図７を参照して本発明の第１の実施例の動作について説明する。まず最初に、移動局２の動作について説明する。図６は選択手段に時間を用いた場合の動作を示している。
【００３７】
移動局２はデータを受信すると（図６ステップＳ１）、ユーザデータがある場合にはユーザデータの復調を行う（図６ステップＳ３）。また、移動局２は通信路品質の推定に用いるチャネルの選択において、最後にユーザデータを受信した時刻からの経過時間を調べる（図６ステップＳ２）。
【００３８】
移動局２は所定の時間だけ経過していた場合、品質推定に共通パイロットチャネルを利用し（図６ステップＳ４）、ユーザデータ受信中であれば、品質推定に個別制御チャネルを利用し（図６ステップＳ５）、所定の時間内であれば、最後に推定した値を用いる。
【００３９】
移動局２はユーザデータが終了するまで（図６ステップＳ６）、上記の動作を繰返し行う。ここで、所定の時間とは、例えば移動局２の移動速度に応じて決定することができる。
【００４０】
次に、図７を参照して基地局１の動作について説明する。基地局１はユーザデータの送信を開始する前に、移動局２からの品質情報が変化したかどうかを判断する（図７ステップＳ１１）。基地局１は前回の報告と同じであれば、ＭＣＳレベルの変更を行わず、元のＭＣＳレベルで変調して送信する（図７ステップＳ１３）。
【００４１】
基地局１は品質情報に変化があれば、品質に応じてＭＣＳレベルを選択し（図７ステップＳ１２）、新たに選択したＭＣＳレベルで変調して送信する。基地局１は移動局２に送るべきデータがなくなるまで（図７ステップＳ１４）、上記の処理を繰返し行う。
【００４２】
このように、本実施例では、移動局２が個別に指向性制御されたパイロットチャネルと共通パイロットチャネルとを切替えて通信路品質の推定を行い、その結果に基づいてＭＣＳレベルを選択することで、システムスループットを改善することができる。
【００４３】
これは所望の誤り率を満たす範囲において最も高いレベルのＭＣＳレベル選択を実現することができるので、システムスループットの改善を図ることができるからである。
【００４４】
この理由について詳細に説明する。まず、個別パイロットチャネルはパケットデータと同じ指向性で送信されるので、同一の通信路を伝搬する。したがって、個別パイロットチャネルの通信路品質はパケットデータのチャネルを正確に表すため、共通パイロットチャネルだけで通信路品質を推定する従来方式よりも推定精度を向上させることができる。
【００４５】
また、個別パイロットチャネルが存在しない、つまりパケットデータ待ち受け時には、共通パイロットチャネルを利用して推定することで、近似的な通信路品質の推定を行うことができる。ここで、再度パケットが伝送される場合、個別パイロットチャネルが割り当てられるので、利用するチャネルを推定精度の悪い共通パイロットチャネルから個別パイロットチャネルに切替えることで、通信路品質の推定精度を改善することができる。
【００４６】
本実施例ではこれらの点から、通信路品質の推定精度を向上させることで、最適なＭＣＳレベルを選択することができる。また、移動局２が品質推定に用いる切替え基準は、基地局１からの通知を受けなくても、移動局２が独立に設定することができるので、余分な基地局１から移動局２への制御が不要であり、制御が簡単であることもメリットである。
【００４７】
図８は本発明の第２の実施例による移動局の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の実施例による移動局はチャネルの選択手段として共通チャネルの受信品質を用いている以外は上述した本発明の第１の実施例と同様である。また、本発明の第２の実施例のシステム、基地局、移動局の構成はそれぞれ図１〜図５に示す本発明の第１の実施例と同様なので、これら図１〜図５及び図８を参照して本発明の第２の実施例による移動局の動作について説明する。
【００４８】
移動局２はデータを受信すると（図８ステップＳ２１）、ユーザデータがある場合にはユーザデータの復調を行う（図８ステップＳ２３）。また、移動局２は通信路品質の推定に用いるチャネルの選択において、環境の変化を検出するために共通チャネルの受信品質に変化があるか否かを調べる（図８ステップＳ２２）。
【００４９】
移動局２は共通チャネルの受信品質に変化があれば、品質推定に共通パイロットチャネルを利用し（図８ステップＳ２４）、共通チャネルの受信品質に変化がなければ、品質推定に個別制御チャネルを利用する（図８ステップＳ２５）。
【００５０】
移動局２はユーザデータが終了するまで（図８ステップＳ２６）、上記の動作を繰返し行う。ここで、環境の変化は通信の状態の変化と一致するため、適切なチャネルの選択を行うことができる。
【００５１】
図９は本発明の第３の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例におけるシステムの構成、移動局の構成は本発明の第１の実施例と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００５２】
図９において、本発明の第３の実施例による基地局はアンテナ１１〜１３と、送受信共用部（ＤＵＰ）１４と、受信部（Ｒｘ）１５と、移動局対応ユニット３１−１〜３１−３と、スケジューリング制御部３２と、送信部（Ｔｘ）１９とから構成されている。
【００５３】
また、移動局対応ユニット３１−１〜３１−３は情報分離部１６−１〜１６−３（情報分離部１６−２，１６−３は図示せず）と、ＭＣＳレベル制御部１７−１〜１７−３（ＭＣＳレベル制御部１７−２，１７−３は図示せず）と、信号合成部１８−１〜１８−３（信号合成部１８−２，１８−３は図示せず）とから構成されている。
【００５４】
アンテナ１１〜１３で受信した信号は送受信共用部１４を通って移動局毎の受信部１５に入力され、受信部１５で復調処理される。受信部１５で復調処理された信号は信号分離部１６−１〜１６−３に入力されてユーザデータと制御信号とに分離される。
【００５５】
分離された制御信号はＭＣＳレベル制御部１７−１〜１７−３でＭＣＳレベルの設定が行われる。移動局毎のＭＣＳレベルと通信路品質とがスケジューリング制御部３２に入力される。スケジューリング制御部３２では移動局から通知された通信路品質と決定したＭＣＳレベルとから送信する移動局を決定し、ＭＣＳレベルの情報と制御情報とは信号合成部１８−１〜１８−３に入力される。
【００５６】
送信が決定した移動局の信号合成部１８−１〜１８−３は送信データと制御信号とを合成して送信部１９に通知する。送信部１９は移動局毎の信号合成部１８−１〜１８−３の出力を変調して多重を行い、送受共用部１４を介して送信する。
【００５７】
図１０は図９の基地局の動作を示すフローチャートである。これら図９及び図１０を参照して本発明の第３の実施例による基地局の動作について説明する。
【００５８】
基地局は移動局から通知される通信路品質に基づいてＭＣＳレベルの再設定を行う。基地局は通信路品質に変化がなければ（図１０ステップＳ３１）、品質情報をスケジューリング制御部３２に通知する。基地局は通信路品質に変化があれば（図１０ステップＳ３１）、ＭＣＳレベルを再設定し（図１０ステップＳ３２）、通信路品質と新しいＭＣＳレベルとをスケジューリング制御部３２に通知する。
【００５９】
スケジューリング制御部３２は移動局毎に通知されるＭＣＳレベルと通信路品質とを用いてパケット送信のスケジューリングを行い、どの移動局へのパケットを次の時刻に送信するかを決定する（図１０ステップＳ３３）。スケジューリング制御部３２の決定結果は移動局毎に通知され、移動局毎に送信データと制御情報とをＭＣＳレベルに応じて合成して送信を行う（図１０ステップＳ３４）。
【００６０】
基地局は送信データがなくなるまで（図１０ステップＳ３５）、上述したＭＣＳレベルの設定とパケット送信のスケジューリングとを行う。
【００６１】
本実施例では移動局が適切な通信路品質を通知することで、スケジューリングを効率よく行うことができる。一方、移動局は、図６や図８に示すように、通信路品質推定に利用する判断基準に基づいて通信路品質を基地局に通知することができる。
【００６２】
このように、本実施例では、移動局が通信路品質の推定に用いるチャネルを切替え、その品質に基づいて基地局がスケジューリングすることで、推定精度の高い通信路品質推定に基づいてＭＣＳレベルの選択とそのＭＣＳレベルに基づくスケジューリングとを実現することができるので、システムスループットを改善することができる。
【００６３】
まず、本発明の第１の実施例と同様に、移動局は精度の高い通信路品質の推定値を基地局に通知することができる。次に、基地局は精度の高い通信路品質推定結果を用いてパケットのスケジューリングを行う。スケジューリングに用いるＭＣＳレベルは所望の誤り率を満たすことができるので、パケットの誤り率も所望の値を満たすことになり、パケットの再送回数を減らすことができ、結果としてシステムスループットの改善が行われる。
【００６４】
図１１は本発明の第４の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施例についてもシステムの構成、移動局の構成は上述した本発明の第１の実施例と同様であるので、それらの説明については省略する。
【００６５】
図１１において、本発明の第４の実施例による基地局はアンテナ１１〜１３と、送受信共用部（ＤＵＰ）１４と、受信部（Ｒｘ）１５と、情報分離部１６と、拡散率制御部４１と、信号合成部１８と、送信部（Ｔｘ）１９とから構成されている。
【００６６】
アンテナ１１〜１３で受信した信号は送受信共用部１４を介して受信部１５に入力され、受信部１５で復調処理が行われ、その結果が信号分離部１６に送られる。信号分離部１６では上り信号に含まれる制御情報とユーザデータとが分離される。
【００６７】
拡散率制御部４１は制御情報に含まれる品質情報に基づいて下りの拡散率を決定し、その結果と制御情報とを作成して信号合成部１８に送る。信号合成部１８では制御情報とユーザデータとを合成し、送信情報を生成する。送信情報は送信部１９によって変調処理が施され、送受信共用部１４を介して移動局に送信される。
【００６８】
図１２は図１１の基地局の動作を示すフローチャートである。これら図１０及び図１２を参照して本発明の第４の実施例による基地局の動作について説明する。
【００６９】
基地局はユーザデータの送信を開始する前に、移動局からの品質情報が変化したかどうかを判断する（図１２ステップＳ４１）。基地局は前回の報告と同じであれば、拡散率の変更を行わずに、元の拡散で変調して送信する（図１２ステップＳ４３）。
【００７０】
基地局は品質情報に変化があると、品質に応じて拡散率を選択し（図１２ステップＳ４２）、新たに選択した拡散率で変調して送信する（図１２ステップＳ４３）。基地局はその移動局に送るべきデータがなくなるまで（図１２ステップＳ４４）、上記の動作を繰返し行う。
【００７１】
このように、本実施例では、移動局が通信路品質の推定に用いるチャネルを切替え、その品質に基づいて基地局が拡散率を変更することで、移動局が精度の高い通信路品質の推定値を基地局に通知することができ、所望の誤り率を満たす範囲において最も周期の短い拡散率の選択、つまり高い伝送レートを実現することができるので、システムスループットを改善することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムにおいて、移動局が、第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルを切替えて通信路品質の推定を行い、その推定結果を基地局に通知することによって、システムスループットを改善することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による移動通信システムのチャネル構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例による移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の移動局の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の品質推定部の構成を示すブロック図である。
【図５】図２の基地局の構成を示すブロック図である。
【図６】図２の移動局の動作を示すフローチャートである。
【図７】図２の基地局の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例による移動局の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の基地局の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 移動局
１１〜１３，２１ アンテナ
１４，２２ 送受信共用部
１５，２３ 受信部
１６，１６−１ 情報分離部
１７，１７−１ ＭＣＳレベル制御部
１８，１８−１，２８ 信号合成部
１９，２９ 送信部
２４ チャネル選択部
２５ 通信路推定部
２６ ユーザデータ検出部
２７ 品質推定部
３１−１〜３１−３ 移動局対応ユニット
３２ スケジューリング制御部
４１ 拡散率制御部
１０１〜１０３，２０１ ビーム
２７１−１〜２７１−（Ｋ−１） 遅延器
２７２−１〜２７２−Ｋ 逆拡散器
２７３ Ｒａｋｅ合成部
２７４ 乗算器
２７５ 複素共役手段
２７６ パイロットシンボル再生部
２７７ 平均処理部
２７８ ２乗平均処理部
２７９ ２乗処理部
２８０ 加算器
２８１ ＳＩＲ計算部
【発明の属する技術分野】
本発明は移動通信システム、移動局、基地局及びそれらに用いる通信路品質推定方法に関し、特に移動通信システムにおける通信路品質を推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信の需要の高まりに対し、高速で大容量の下りパケット方式の検討が盛んである。例えば、次世代移動通信システム（ＩＭＴ−２０００）において、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を用いた下り高速パケット伝送（ＨＳＤＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で議論されている。
【０００３】
ＨＳＤＰＡでは基地局から移動局への下り回線の伝送に、高速下り共用チャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）を使う。ＨＳ−ＰＤＳＣＨはパケットデータを送信するためのものであり、複数の移動局で時間的にシェア（時分割）することで、１本のＨＳ−ＰＤＳＣＨを共用して使うことができる。
【０００４】
ＨＳＤＰＡ方式では、基地局から移動局へのデータ送信を制御するために、基地局と複数の移動局との間で上りの制御用チャネル（ＨＳ−ＤＰＣＣＨ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を設定する。ＨＳ−ＤＰＣＣＨは移動局が基地局にＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ：ハイブリッド自動再送要求）のＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報と通信路品質情報とを送信するために用いられる。
【０００５】
通信路品質とは共通パイロット信号（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ ＰｉｌｏｔＣｈａｎｎｅｌ）の信号電力対干渉電力比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を指す。ここで、時間的にすべてのチャネルを多重して送信するので、移動局は受信品質の測定に既知のデータシンボルを送信している共通パイロットチャネルを用いることが可能である。
【０００６】
ＨＳＤＰＡ方式では、通知される通信路品質に応じて変調と符号化率を適応的に変更するＡＭＣＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）を適用する。ＡＭＣＳを適用すると、通信路の品質に応じた伝送を行うことができる。つまり、通信路品質が良い場合には、多値数の大きな変調方式と符号化率の大きな誤り訂正符号とを適用してスループットを向上させ、悪い場合には多値数と符号化率とをともに小さくことでパケットの誤り率を抑えられるので、システム容量を増加させることが可能である。
【０００７】
また、ＨＳＤＰＡのようなパケット伝送において、基地局は複数の移動局からデータ送信要求を受けた後、移動局間の送信順序を決定（スケジューリング）してデータの送信を行う。このスケジューリングには移動局が通知する通信路品質を用いる。通信路品質の高い移動局を優先的にパケット伝送を行うスケジューリングをＭａｘｉｍｕｍＣ／Ｉスケジューラとよぶ。Ｍａｘｉｍｕｍ Ｃ／Ｉスケジューラを用いると、通信路品質が高い瞬間に伝送を行うことになり、ＡＭＣＳを適用した場合には、より高いＭＣＳレベルを選択する確率が増えるため、伝送レートの平均値を増加させ、システムスループットを高くすることができる。
【０００８】
さらに、通信方式とは別に、適応アンテナは指向性を利用して信号を分離することが可能であり、下りの通信に適用すると、干渉を低減することが可能である。したがって、パケットデータを伝送する下り共用チャネルに適応アンテナを適用することで、電力を移動局の方向だけに集中して送信することができ、他ユーザへの干渉を低減することが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の移動通信システムでは、移動局から基地局に通知する通信路品質を推定するチャネルに共通パイロットチャネルを用いているが、共通パイロットチャネルは特定の移動局に指向性を持たせて伝送を行うことがないため、実際にパケットを伝送するチャネルと通信路とが異なり、推定される通信路品質と受信時の通信路品質とに差が生じるという問題が起こる。
【００１０】
また、パケット通信を行うユーザ毎に与えられる指向性制御された個別の制御チャネルを通信路品質推定に用いることも可能であるが、通信中あるいは待ち受け中のユーザ全てに制御チャネルを割り当てて通信路品質測定を行うと、本来不要である待ち受け中のユーザに割り当てなくてはならない信号電力が増大し、パケット受信中のユーザの干渉にもなるため、適応アンテナを適用するメリットがなくなる。あるいは、従来通り、パケット受信中のユーザにのみ与えられる指向性制御された個別の制御チャネルを通信路品質推定に用いると、パケットの待ち受け中は通信路品質推定ができないという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、システムスループットを改善することができる移動通信システム、移動局、基地局及びそれらに用いる通信路品質推定方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による移動通信システムは、基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムであって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて通信路品質の推定を行う手段と、その推定結果を前記基地局に通知する手段とを前記移動局に備え、
その通信路品質に基づいて通信制御を行う手段を前記基地局に備え、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１３】
本発明による移動局は、適応アンテナを用いた基地局から下りデータ伝送が行われる移動局であって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて通信路品質の推定を行う手段を備え、
データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１４】
本発明による基地局は、適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う基地局であって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて行われた前記移動局からの通信路品質の推定結果に基づいて通信制御を行う手段を有し、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１５】
本発明による通信路品質推定方法は、基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムの通信路品質推定方法であって、
前記移動局が、第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルを切替えて通信路品質の推定を行うステップと、その推定結果を基地局に通知するステップとを実行し、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いている。
【００１６】
すなわち、本発明の移動通信システムは、基地局に適応アンテナを適用して高速下りパケット伝送を行う移動通信システムにおいて、移動局が共通パイロットチャネルと個別の制御チャネルとを切替えて通信路品質を推定することを特徴としている。
【００１７】
これによって、本発明の移動通信システムでは、基地局がパケットデータ伝送に共通パイロットチャネルと異なる指向性制御を行っていても、移動局は通信路品質を推定して基地局へ通知できるので、パケットのデータ伝送を行うチャネルの通信路品質に適した制御が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例による移動通信システムのチャネル構成を示す図である。図１において、本発明の第１の実施例による移動通信システムは基地局１と、複数の移動局２とから構成されている。
【００１９】
本実施例では、無線アクセス方式としてＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式を使用している。基地局１はＨＳ−ＰＤＳＣＨ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ−Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）と称される高速下り共用チャネルを用いて、移動局２に多量のパケット化したデータを送信する。移動局２に送信するデータは、通信網（図示せず）から基地局１に接続されている無線ネットワーク制御装置（図示せず）を経由して到着する。
【００２０】
基地局１は移動局２に対するデータ送信を制御するための情報をやりとりするために、上り個別制御チャネル（ＵＬ−ＤＰＣＨ：Ｕｐ Ｌｉｎｋ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）及び下り個別制御チャネル（ＤＬ−ＤＰＣＨ：Ｄｏｗｎ Ｌｉｎｋ−Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を設定する。また、基地局１は共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｉｌｏｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を所定の電力で送信している。
【００２１】
図２は本発明の第１の実施例による移動通信システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局１は適応アンテナによって指向性制御したビーム１０１〜１０３毎に異なる共通パイロットチャネルを送信している。基地局１が移動局２にデータを送信する場合には、基地局１はデータチャネル（ＨＳ−ＰＤＳＣＨ）と下り個別制御チャネル（ＤＬ−ＤＰＣＨ）とを個別に指向性制御したビーム２０１を用いて伝送する。移動局２は基地局１からの共通パイロットチャネルと個別の制御チャネルとを切替えて通信路品質を推定する。
【００２２】
図３は図２の移動局２の構成を示すブロック図である。図３において、移動局２はアンテナ２１と、送受信共用部（ＤＵＰ：ｄｕｐｌｅｘｅｒ）２２と、受信部（Ｒｘ）２３と、チャネル（ＣＨ）選択部２４と、通信路推定部２５と、ユーザデータ検出部２６と、品質推定部２７と、信号合成部２８と、送信部（Ｔｘ）２９とから構成されている。
【００２３】
図４は図３の品質推定部２７の構成を示すブロック図である。図４において、品質推定部２７は遅延器２７１−１〜２７１−（Ｋ−１）と、逆拡散器２７２−１〜２７２−Ｋと、Ｒａｋｅ合成部２７３と、乗算器２７４と、複素共役手段２７５と、パイロットシンボル再生部２７６と、平均処理部２７７と、２乗平均処理部２７８と、２乗処理部２７９と、加算器２８０と、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）計算部２８１とから構成されている。
【００２４】
これら図３及び図４を参照して移動局２の構成について説明する。アンテナ２１で受信した信号は送受信共用部２２によって受信部２３に入力され、ベースバンド信号に変換される。受信部２３の出力は通信路品質推定のためのチャネル選択部２４と、品質推定部２７と、ユーザデータチャネルの通信路推定を行う通信路推定部２５と、ユーザデータ検出部２６とにそれぞれ入力される。
【００２５】
通信路推定部２５はユーザデータチャネルの通信路係数を求めた後、ユーザデータ検出部２６に通知する。ユーザデータ検出部２６は受信部２３から入力されるベースバンド信号を逆拡散し、通信路推定部２５の結果を用いてユーザデータの復調を行い、ユーザデータを出力する。チャネル選択部２４は通信路の品質推定に共通パイロットチャネルか個別制御チャネルの何れを利用すべきかを通信状態に応じて選択し、どちらのチャネルを利用するかの選択情報を品質推定部２７に通知する。
【００２６】
品質推定部２７ではチャネル選択部２４の通知結果を用いて受信信号の逆拡散を行い、チャネルの通信路品質を推定する。品質推定部２７の構成は図４に示す通りである。
【００２７】
品質推定部２７において、受信信号はパスタイミングに応じて遅延器２７１−１〜２７１−（Ｋ−１）によって遅延され、逆拡散器２７２−１〜２７２−Ｋに入力される。ここで、Ｋはマルチパスの数である。
【００２８】
逆拡散器２７２−１〜２７２−Ｋはチャネル選択部２４の通知する情報（チャネル選択情報）に基づいて逆拡散に用いる符号を選択する。逆拡散された信号はＲａｋｅ合成部２７３によって合成されて復調結果を得る。共通パイロットチャネルも個別制御チャネルもパイロットシンボルが既知であるため、タイミングに合わせてパイロットシンボル再生部２７６でシンボルの再生が可能である。
【００２９】
複素共役手段２７５はパイロットシンボル再生部２７６で再生されたシンボルの複素共役を作成し、乗算器２７４はＲａｋｅ合成部２７３からの復調信号と複素共役手段２７５からの複素共役とを乗算する。シンボル毎に乗算された信号のうち、希望信号成分の位相はすべて同相になる。
【００３０】
スロット間での平均及び２乗平均を平均処理部２７７及び２乗平均処理部２７８で行う。平均処理部２７７の出力は希望信号成分の平均振幅を表し、２乗平均処理部２７８の出力は希望信号と干渉信号とを含めた受信信号全体の電力を表す。
【００３１】
２乗処理部２７９によって希望信号電力が求められ、２乗平均処理部２７８の結果から加算器２８０によって減じることで干渉成分が求められる。ＳＩＲ計算部２８１は２乗処理部２７９からの希望信号電力と加算器２８０からの干渉成分との比を求め、その結果を制御情報として信号合成部２８に送出する。
【００３２】
品質推定部２７の結果は制御情報として上りユーザデータとともに信号合成部２８に入力されて送信部２９に送られる。送信部２９では送信する信号の変調処理を行って、送受信共用部２１から基地局１へと送信する。
【００３３】
図５は図２の基地局１の構成を示すブロック図である。図５において、基地局１はアンテナ１１〜１３と、送受信共用部（ＤＵＰ）１４と、受信部（Ｒｘ）１５と、情報分離部１６と、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ：変調・符号化方式）レベル制御部１７と、信号合成部１８と、送信部（Ｔｘ）１９とから構成されている。
【００３４】
アンテナ１１〜１３で受信した信号は送受信共用部１４を介して受信部１５に入力される。受信部１５では復調処理結果を情報分離部１６に送る。情報分離部１６は上り信号に含まれる制御情報とユーザデータとを分離する。
【００３５】
ＭＣＳレベル制御部１７は情報分離部１６で分離された制御情報に含まれる品質情報に基づき、下りの変調方式と符号化方式とを決定し、その結果と制御情報とを作成して信号合成部１８に送る。信号合成部１８は制御情報とユーザデータとを合成して送信情報を生成する。送信情報は送信部１９によって変調処理が施されて、送受信共用部１４を介して移動局２に送信される。
【００３６】
図６は図２の移動局２の動作を示すフローチャートであり、図７は図２の基地局１の動作を示すフローチャートである。これら図２〜図７を参照して本発明の第１の実施例の動作について説明する。まず最初に、移動局２の動作について説明する。図６は選択手段に時間を用いた場合の動作を示している。
【００３７】
移動局２はデータを受信すると（図６ステップＳ１）、ユーザデータがある場合にはユーザデータの復調を行う（図６ステップＳ３）。また、移動局２は通信路品質の推定に用いるチャネルの選択において、最後にユーザデータを受信した時刻からの経過時間を調べる（図６ステップＳ２）。
【００３８】
移動局２は所定の時間だけ経過していた場合、品質推定に共通パイロットチャネルを利用し（図６ステップＳ４）、ユーザデータ受信中であれば、品質推定に個別制御チャネルを利用し（図６ステップＳ５）、所定の時間内であれば、最後に推定した値を用いる。
【００３９】
移動局２はユーザデータが終了するまで（図６ステップＳ６）、上記の動作を繰返し行う。ここで、所定の時間とは、例えば移動局２の移動速度に応じて決定することができる。
【００４０】
次に、図７を参照して基地局１の動作について説明する。基地局１はユーザデータの送信を開始する前に、移動局２からの品質情報が変化したかどうかを判断する（図７ステップＳ１１）。基地局１は前回の報告と同じであれば、ＭＣＳレベルの変更を行わず、元のＭＣＳレベルで変調して送信する（図７ステップＳ１３）。
【００４１】
基地局１は品質情報に変化があれば、品質に応じてＭＣＳレベルを選択し（図７ステップＳ１２）、新たに選択したＭＣＳレベルで変調して送信する。基地局１は移動局２に送るべきデータがなくなるまで（図７ステップＳ１４）、上記の処理を繰返し行う。
【００４２】
このように、本実施例では、移動局２が個別に指向性制御されたパイロットチャネルと共通パイロットチャネルとを切替えて通信路品質の推定を行い、その結果に基づいてＭＣＳレベルを選択することで、システムスループットを改善することができる。
【００４３】
これは所望の誤り率を満たす範囲において最も高いレベルのＭＣＳレベル選択を実現することができるので、システムスループットの改善を図ることができるからである。
【００４４】
この理由について詳細に説明する。まず、個別パイロットチャネルはパケットデータと同じ指向性で送信されるので、同一の通信路を伝搬する。したがって、個別パイロットチャネルの通信路品質はパケットデータのチャネルを正確に表すため、共通パイロットチャネルだけで通信路品質を推定する従来方式よりも推定精度を向上させることができる。
【００４５】
また、個別パイロットチャネルが存在しない、つまりパケットデータ待ち受け時には、共通パイロットチャネルを利用して推定することで、近似的な通信路品質の推定を行うことができる。ここで、再度パケットが伝送される場合、個別パイロットチャネルが割り当てられるので、利用するチャネルを推定精度の悪い共通パイロットチャネルから個別パイロットチャネルに切替えることで、通信路品質の推定精度を改善することができる。
【００４６】
本実施例ではこれらの点から、通信路品質の推定精度を向上させることで、最適なＭＣＳレベルを選択することができる。また、移動局２が品質推定に用いる切替え基準は、基地局１からの通知を受けなくても、移動局２が独立に設定することができるので、余分な基地局１から移動局２への制御が不要であり、制御が簡単であることもメリットである。
【００４７】
図８は本発明の第２の実施例による移動局の動作を示すフローチャートである。本発明の第２の実施例による移動局はチャネルの選択手段として共通チャネルの受信品質を用いている以外は上述した本発明の第１の実施例と同様である。また、本発明の第２の実施例のシステム、基地局、移動局の構成はそれぞれ図１〜図５に示す本発明の第１の実施例と同様なので、これら図１〜図５及び図８を参照して本発明の第２の実施例による移動局の動作について説明する。
【００４８】
移動局２はデータを受信すると（図８ステップＳ２１）、ユーザデータがある場合にはユーザデータの復調を行う（図８ステップＳ２３）。また、移動局２は通信路品質の推定に用いるチャネルの選択において、環境の変化を検出するために共通チャネルの受信品質に変化があるか否かを調べる（図８ステップＳ２２）。
【００４９】
移動局２は共通チャネルの受信品質に変化があれば、品質推定に共通パイロットチャネルを利用し（図８ステップＳ２４）、共通チャネルの受信品質に変化がなければ、品質推定に個別制御チャネルを利用する（図８ステップＳ２５）。
【００５０】
移動局２はユーザデータが終了するまで（図８ステップＳ２６）、上記の動作を繰返し行う。ここで、環境の変化は通信の状態の変化と一致するため、適切なチャネルの選択を行うことができる。
【００５１】
図９は本発明の第３の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例におけるシステムの構成、移動局の構成は本発明の第１の実施例と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００５２】
図９において、本発明の第３の実施例による基地局はアンテナ１１〜１３と、送受信共用部（ＤＵＰ）１４と、受信部（Ｒｘ）１５と、移動局対応ユニット３１−１〜３１−３と、スケジューリング制御部３２と、送信部（Ｔｘ）１９とから構成されている。
【００５３】
また、移動局対応ユニット３１−１〜３１−３は情報分離部１６−１〜１６−３（情報分離部１６−２，１６−３は図示せず）と、ＭＣＳレベル制御部１７−１〜１７−３（ＭＣＳレベル制御部１７−２，１７−３は図示せず）と、信号合成部１８−１〜１８−３（信号合成部１８−２，１８−３は図示せず）とから構成されている。
【００５４】
アンテナ１１〜１３で受信した信号は送受信共用部１４を通って移動局毎の受信部１５に入力され、受信部１５で復調処理される。受信部１５で復調処理された信号は信号分離部１６−１〜１６−３に入力されてユーザデータと制御信号とに分離される。
【００５５】
分離された制御信号はＭＣＳレベル制御部１７−１〜１７−３でＭＣＳレベルの設定が行われる。移動局毎のＭＣＳレベルと通信路品質とがスケジューリング制御部３２に入力される。スケジューリング制御部３２では移動局から通知された通信路品質と決定したＭＣＳレベルとから送信する移動局を決定し、ＭＣＳレベルの情報と制御情報とは信号合成部１８−１〜１８−３に入力される。
【００５６】
送信が決定した移動局の信号合成部１８−１〜１８−３は送信データと制御信号とを合成して送信部１９に通知する。送信部１９は移動局毎の信号合成部１８−１〜１８−３の出力を変調して多重を行い、送受共用部１４を介して送信する。
【００５７】
図１０は図９の基地局の動作を示すフローチャートである。これら図９及び図１０を参照して本発明の第３の実施例による基地局の動作について説明する。
【００５８】
基地局は移動局から通知される通信路品質に基づいてＭＣＳレベルの再設定を行う。基地局は通信路品質に変化がなければ（図１０ステップＳ３１）、品質情報をスケジューリング制御部３２に通知する。基地局は通信路品質に変化があれば（図１０ステップＳ３１）、ＭＣＳレベルを再設定し（図１０ステップＳ３２）、通信路品質と新しいＭＣＳレベルとをスケジューリング制御部３２に通知する。
【００５９】
スケジューリング制御部３２は移動局毎に通知されるＭＣＳレベルと通信路品質とを用いてパケット送信のスケジューリングを行い、どの移動局へのパケットを次の時刻に送信するかを決定する（図１０ステップＳ３３）。スケジューリング制御部３２の決定結果は移動局毎に通知され、移動局毎に送信データと制御情報とをＭＣＳレベルに応じて合成して送信を行う（図１０ステップＳ３４）。
【００６０】
基地局は送信データがなくなるまで（図１０ステップＳ３５）、上述したＭＣＳレベルの設定とパケット送信のスケジューリングとを行う。
【００６１】
本実施例では移動局が適切な通信路品質を通知することで、スケジューリングを効率よく行うことができる。一方、移動局は、図６や図８に示すように、通信路品質推定に利用する判断基準に基づいて通信路品質を基地局に通知することができる。
【００６２】
このように、本実施例では、移動局が通信路品質の推定に用いるチャネルを切替え、その品質に基づいて基地局がスケジューリングすることで、推定精度の高い通信路品質推定に基づいてＭＣＳレベルの選択とそのＭＣＳレベルに基づくスケジューリングとを実現することができるので、システムスループットを改善することができる。
【００６３】
まず、本発明の第１の実施例と同様に、移動局は精度の高い通信路品質の推定値を基地局に通知することができる。次に、基地局は精度の高い通信路品質推定結果を用いてパケットのスケジューリングを行う。スケジューリングに用いるＭＣＳレベルは所望の誤り率を満たすことができるので、パケットの誤り率も所望の値を満たすことになり、パケットの再送回数を減らすことができ、結果としてシステムスループットの改善が行われる。
【００６４】
図１１は本発明の第４の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施例についてもシステムの構成、移動局の構成は上述した本発明の第１の実施例と同様であるので、それらの説明については省略する。
【００６５】
図１１において、本発明の第４の実施例による基地局はアンテナ１１〜１３と、送受信共用部（ＤＵＰ）１４と、受信部（Ｒｘ）１５と、情報分離部１６と、拡散率制御部４１と、信号合成部１８と、送信部（Ｔｘ）１９とから構成されている。
【００６６】
アンテナ１１〜１３で受信した信号は送受信共用部１４を介して受信部１５に入力され、受信部１５で復調処理が行われ、その結果が信号分離部１６に送られる。信号分離部１６では上り信号に含まれる制御情報とユーザデータとが分離される。
【００６７】
拡散率制御部４１は制御情報に含まれる品質情報に基づいて下りの拡散率を決定し、その結果と制御情報とを作成して信号合成部１８に送る。信号合成部１８では制御情報とユーザデータとを合成し、送信情報を生成する。送信情報は送信部１９によって変調処理が施され、送受信共用部１４を介して移動局に送信される。
【００６８】
図１２は図１１の基地局の動作を示すフローチャートである。これら図１０及び図１２を参照して本発明の第４の実施例による基地局の動作について説明する。
【００６９】
基地局はユーザデータの送信を開始する前に、移動局からの品質情報が変化したかどうかを判断する（図１２ステップＳ４１）。基地局は前回の報告と同じであれば、拡散率の変更を行わずに、元の拡散で変調して送信する（図１２ステップＳ４３）。
【００７０】
基地局は品質情報に変化があると、品質に応じて拡散率を選択し（図１２ステップＳ４２）、新たに選択した拡散率で変調して送信する（図１２ステップＳ４３）。基地局はその移動局に送るべきデータがなくなるまで（図１２ステップＳ４４）、上記の動作を繰返し行う。
【００７１】
このように、本実施例では、移動局が通信路品質の推定に用いるチャネルを切替え、その品質に基づいて基地局が拡散率を変更することで、移動局が精度の高い通信路品質の推定値を基地局に通知することができ、所望の誤り率を満たす範囲において最も周期の短い拡散率の選択、つまり高い伝送レートを実現することができるので、システムスループットを改善することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムにおいて、移動局が、第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルを切替えて通信路品質の推定を行い、その推定結果を基地局に通知することによって、システムスループットを改善することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による移動通信システムのチャネル構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例による移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の移動局の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の品質推定部の構成を示すブロック図である。
【図５】図２の基地局の構成を示すブロック図である。
【図６】図２の移動局の動作を示すフローチャートである。
【図７】図２の基地局の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例による移動局の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の基地局の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施例による基地局の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の基地局の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 移動局
１１〜１３，２１ アンテナ
１４，２２ 送受信共用部
１５，２３ 受信部
１６，１６−１ 情報分離部
１７，１７−１ ＭＣＳレベル制御部
１８，１８−１，２８ 信号合成部
１９，２９ 送信部
２４ チャネル選択部
２５ 通信路推定部
２６ ユーザデータ検出部
２７ 品質推定部
３１−１〜３１−３ 移動局対応ユニット
３２ スケジューリング制御部
４１ 拡散率制御部
１０１〜１０３，２０１ ビーム
２７１−１〜２７１−（Ｋ−１） 遅延器
２７２−１〜２７２−Ｋ 逆拡散器
２７３ Ｒａｋｅ合成部
２７４ 乗算器
２７５ 複素共役手段
２７６ パイロットシンボル再生部
２７７ 平均処理部
２７８ ２乗平均処理部
２７９ ２乗処理部
２８０ 加算器
２８１ ＳＩＲ計算部
Claims (25)
- 基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムであって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて通信路品質の推定を行う手段と、その推定結果を前記基地局に通知する手段とを前記移動局に有し、
その通信路品質に基づいて通信制御を行う手段を前記基地局に有し、
前記移動局は、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いることを特徴とする移動通信システム。 - 前記移動局は、前記データ受信が終了してから予め設定された所定時間が経過した後、前記通信路品質の推定に前記下り共通パイロットチャネルを用いることを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
- 前記移動局は、最後の送信から予め設定された所定時間が経過するまで前記通信路品質の推定に前記下り個別制御チャネルを用いて推定した値を利用することを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動通信システム。
- 前記所定時間が前記移動局の移動速度に応じて決定される時間であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の移動通信システム。
- 前記移動局は、最後の送信から前記下り共通パイロットチャネルの受信品質が所定値以上変動していれば、前記下り個別制御チャネルから前記下り共通パイロットチャネルに切替えることを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
- 前記移動局は、最後の送信から前記下り共通制御チャネルの受信品質の変動が所定値以内であれば、前記通信路品質の推定に前記個別制御チャネルで推定した値を利用することを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
- 前記基地局は、前記通信制御として送信モードの選択を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか記載の移動通信システム。
- 前記基地局は、前記通信制御としてスケジューリングを行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか記載の移動通信システム。
- 前記送信モードの選択は、変調方式、符号化方式、拡散率のいずれかの選択であることを特徴とする請求項７記載の移動通信システム。
- 適応アンテナを用いた基地局から下りデータ伝送が行われる移動局であって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて通信路品質の推定を行う手段を有し、
データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いることを特徴とする移動局。 - 前記データ受信が終了してから予め設定された所定時間が経過した後、前記通信路品質の推定に前記下り共通パイロットチャネルを用いることを特徴とする請求項１０記載の移動局。
- 最後の送信から予め設定された所定時間が経過するまで前記通信路品質の推定に前記下り個別制御チャネルで推定した値を利用することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の移動局。
- 前記所定時間が自局の移動速度に応じて決定される時間であることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の移動局。
- 最後の送信から前記下り共通パイロットチャネルの受信品質が所定値以上変動していれば、前記下り個別制御チャネルから前記下り共通パイロットチャネルに切替えることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか記載の移動局。
- 最後の送信から前記下り共通制御チャネルの受信品質の変動が所定値以内であれば、前記通信路品質の推定に前記下り個別制御チャネルで推定した値を利用することを特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれか記載の移動局。
- 適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う基地局であって、
第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルとを切替えて行われた前記移動局からの通信路品質の推定結果に基づいて通信制御を行う手段を有し、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いることを特徴とする基地局。 - 前記通信制御として送信モードの選択を行うことを特徴とする請求項１６記載の基地局。
- 前記送信モードの選択は、変調方式、符号化方式、拡散率のいずれかの選択であることを特徴とする請求項１７記載の基地局。
- 前記通信制御としてスケジューリングを行うことを特徴とする請求項１６記載の基地局。
- 基地局に適応アンテナを用いて移動局への下りデータ伝送を行う移動通信システムの通信路品質推定方法であって、
前記移動局が、第一の指向性で伝送される下り共通パイロットチャネルと第二の指向性で伝送される下り個別制御チャネルを切替えて通信路品質の推定を行うステップと、その推定結果を基地局に通知するステップとを実行し、
前記移動局が、データ受信待ち受け時に前記下り共通パイロットチャネルを前記通信路品質の推定に用い、データ受信時に前記下り個別制御チャネルを前記通信路品質の推定に用いることを特徴とする通信路品質推定方法。 - 前記データ受信を終了してから予め設定された所定時間が経過した後、前記通信路品質の推定に前記下り共通パイロットチャネルを用いることを特徴とする請求項２０記載の通信路品質推定方法。
- 最後の送信から予め設定された所定時間が経過するまで前記通信路品質の推定に前記下り個別制御チャネルで推定した値を利用することを特徴とする請求項２０記載の通信路品質推定方法。
- 前記所定時間が前記移動局の移動速度に応じて決定される時間であることを特徴とする請求項２１または請求項２２記載の通信路品質推定方法。
- 最後の送信から前記下り共通パイロットチャネルの受信品質が所定値以上変動していれば、前記下り個別制御チャネルから前記下り共通パイロットチャネルに切替えることを特徴とする請求項２０記載の通信路品質推定方法。
- 最後の送信から前記下り共通制御チャネルの受信品質の変動が所定値以内であれば、前記通信路品質の推定に前記下り個別制御チャネルで推定した値を利用することを特徴とする請求項２０記載の通信路品質推定方法。
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