JP3998631B2 - Wireless communication system, mobile communication terminal apparatus, base station apparatus, and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信システムに関し、特に複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア無線信号を用いて通信を行うマルチキャリア無線通信システムに関する。 The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly to a multicarrier radio communication system that performs communication using a multicarrier radio signal composed of a plurality of subcarrier signals.
従来の移動通信システムにおいては、基地局が無線通信エリア(セル)内に既知信号を送信し、当該セルに属する移動通信端末が、受信した既知信号より適応制御パラメータを測定して、測定結果を基地局へフィードバックするものが知られている。これにより、基地局はフィードバックされた適応制御パラメータを参照して、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持すべく様々な適応制御を行っている(例えば、非特許文献1参照)。 In a conventional mobile communication system, a base station transmits a known signal in a wireless communication area (cell), and a mobile communication terminal belonging to the cell measures an adaptive control parameter from the received known signal and obtains a measurement result. What feeds back to the base station is known. As a result, the base station refers to the fed back adaptive control parameter and performs various adaptive controls in order to maintain the optimum communication state according to the state of the wireless communication path (for example, see Non-Patent Document 1). .
また、複数のサブキャリアを用いて無線通信を行うマルチキャリア移動通信システムでは、適応制御パラメータとしてサブキャリア単位の品質情報、例えば電界強度(RSSI)や信号対干渉電力比(SIR)を測定して、測定結果を基地局へフィードバックしているものもある(例えば、特許文献1参照)。
このように従来の移動通信システムにおいては、移動通信端末において様々な適応制御パラメータを測定する必要があった。特にマルチキャリア移動通信システムのように適応制御パラメータをサブキャリア単位にて測定する場合には、移動通信端末の回路規模の増大、及び消費電力の増大を招いてしまう問題があった。また、移動通信端末の小型低消費電力化を念頭に置いて、必要最小限の回路構成及び信号処理量にて適応制御パラメータを測定する場合には、その信頼性に影響を及ぼすこととなり、結果として、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持することが困難となり、無線通信性能を劣化させてしまう問題があった。 Thus, in the conventional mobile communication system, it is necessary to measure various adaptive control parameters in the mobile communication terminal. In particular, when adaptive control parameters are measured in units of subcarriers as in a multi-carrier mobile communication system, there are problems that increase the circuit scale of mobile communication terminals and increase power consumption. In addition, considering the small size and low power consumption of mobile communication terminals, when measuring adaptive control parameters with the minimum circuit configuration and signal processing amount, the reliability will be affected. As a result, it becomes difficult to maintain an optimal communication state according to the state of the wireless communication path, and there is a problem that the wireless communication performance is deteriorated.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、移動通信端末の回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ適応制御を可能とする移動通信システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and is a closed-loop adaptive control that maintains an optimal communication state according to the state of the wireless communication path without increasing the circuit scale and power consumption of the mobile communication terminal. An object of the present invention is to provide a mobile communication system that enables the above.
(1)基地局と端末との間で複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いて通信を行う無線通信システムにおいて、前記端末は、前記基地局から送信されたデータ信号を前記複数のサブキャリア信号の全部又はそのうちの一部のサブキャリア信号により前記基地局へ送信し、前記基地局は、前記端末から返送された前記データ信号の信号電力の劣化の度合いを基に、前記端末との間の通信に用いる変調方式の種類と符号化率と送信電力を調節するためのパラメータの値のうちの少なくとも1つを決定する。 (1) In a wireless communication system that performs communication using a multicarrier signal including a plurality of subcarrier signals between a base station and a terminal, the terminal transmits a data signal transmitted from the base station to the plurality of subcarrier signals. All of the carrier signals or a part of the subcarrier signals are transmitted to the base station, and the base station communicates with the terminal based on the degree of deterioration of the signal power of the data signal returned from the terminal. At least one of the types of modulation schemes used for communication, the coding rate, and the parameter values for adjusting the transmission power is determined.
基地局と端末との間で複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いて通信を行う無線通信システムにおいて、前記端末は、前記基地局から送信されたデータ信号を前記複数のサブキャリア信号の全部又はそのうちの一部のサブキャリア信号により前記基地局へ送信し、前記基地局は前記マルチキャリア信号を送受信するための複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナで受信した前記マルチキャリア信号から抽出された前記データ信号の振幅あるいは位相を基に、前記複数のアンテナのそれぞれに対する送信ウェイトを決定する。 In a wireless communication system in which communication is performed using a multicarrier signal including a plurality of subcarrier signals between a base station and a terminal, the terminal transmits a data signal transmitted from the base station to the plurality of subcarrier signals. All or part of the subcarrier signals are transmitted to the base station, and the base station has a plurality of antennas for transmitting and receiving the multicarrier signals, and from the multicarrier signals received by the plurality of antennas Based on the amplitude or phase of the extracted data signal, a transmission weight for each of the plurality of antennas is determined.
(2)基地局との間で複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いて通信を行う移動通信端末装置は、受信した前記無線信号の前記複数のサブキャリア信号から、当該移動通信端末装置と前記基地局との間で既知のデータ信号を抽出し、当該移動通信端末装置と前記基地局との間の伝送路の状態と信号電力の劣化度合いを前記基地局で測定するための信号として、抽出された前記データ信号を前記基地局へ送信する。 (2) A mobile communication terminal apparatus that communicates with a base station using a multicarrier signal including a plurality of subcarrier signals, the mobile communication terminal apparatus uses the plurality of subcarrier signals of the received radio signal, As a signal for measuring the state of the transmission path between the mobile communication terminal device and the base station and the degree of signal power degradation at the base station. The extracted data signal is transmitted to the base station.
基地局との間で複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いて通信を行う移動通信端末装置は、受信した前記マルチキャリア信号の前記複数のサブキャリア信号から、当該移動通信端末と前記基地局との間で既知のデータ信号を抽出し、当該移動通信端末装置と前記基地局との間の伝送路の状態と信号電力の劣化度合いを当該基地局で測定するための信号として、前記受信手段で今回受信した前記マルチキャリア信号から抽出された前記データ信号と、前記受信手段で前回受信した前記マルチキャリア信号から抽出された前記データ信号との差分を送信する。 A mobile communication terminal apparatus that communicates with a base station using a multicarrier signal composed of a plurality of subcarrier signals, the mobile communication terminal and the base station from the plurality of subcarrier signals of the received multicarrier signal A known data signal is extracted with a station, and the signal is received as a signal for measuring the state of the transmission path between the mobile communication terminal apparatus and the base station and the degree of signal power degradation at the base station. Means for transmitting the difference between the data signal extracted from the multi-carrier signal received this time and the data signal extracted from the multi-carrier signal previously received by the receiving means.
(3)端末との間で複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いて通信を行う基地局装置は、当該基地局装置より送信され前記端末から返信された、前記端末と当該基地局装置との間で既知のデータ信号の信号電力の劣化の度合いを基に、前記端末との間の通信に用いる変調方式の種類と符号化率と送信電力を調節するためのパラメータの値のうちの少なくとも1つを決定する。 (3) A base station apparatus that communicates with a terminal using a multicarrier signal composed of a plurality of subcarrier signals, the terminal and the base station apparatus transmitted from the base station apparatus and returned from the terminal Of the modulation method used for communication with the terminal, the coding rate, and the parameter value for adjusting the transmission power based on the degree of degradation of the signal power of the known data signal Determine at least one.
また、端末との間で複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いて通信を行う基地局装置は、前記マルチキャリア信号を送受信する複数のアンテナを有し、当該複数のアンテナで受信した前記マルチキャリア信号から、当該基地局装置より送信され前記端末から返信された、前記端末と当該基地局装置との間で既知のデータ信号を抽出し、抽出された前記データ信号の振幅あるいは位相を基に、前記複数のアンテナのそれぞれに対する送信ウェイトを決定する。 In addition, a base station apparatus that performs communication with a terminal using a multicarrier signal including a plurality of subcarrier signals has a plurality of antennas that transmit and receive the multicarrier signal, and has received the plurality of antennas. A known data signal between the terminal and the base station apparatus, which is transmitted from the base station apparatus and returned from the terminal, is extracted from the multicarrier signal, and based on the amplitude or phase of the extracted data signal. And determining a transmission weight for each of the plurality of antennas.
本発明によれば、端末側の回路規模および消費電力を増大させることなく、端末と基地局との間の無線伝送路の状態や信号電力の劣化の度合いに応じた最適な通信状態を維持することができる。 According to the present invention, an optimal communication state according to the state of the wireless transmission path between the terminal and the base station and the degree of deterioration of the signal power is maintained without increasing the circuit scale and power consumption on the terminal side. be able to.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の移動通信システムの基本的な構成例を概略的に示したもので、大きく分けて、移動通信端末100、基地局120と無線通信路140とから構成されている。なお、無線通信路140はその無線伝搬特性が周辺環境の変化等に伴い時変する特徴を有している。
FIG. 1 schematically shows a basic configuration example of a mobile communication system according to the present invention, which is roughly composed of a
移動通信端末100は、アンテナ101、無線処理部102、受信処理部103、復号処理部104、受信バッファ105、基地信号抽出部106、閉ループ制御部107、送信バッファ108、符号化処理部109、送信処理部110、コントローラ111とから構成されている。
The
アンテナ101は所定周波数の無線信号を受信し無線処理部102へ出力する。無線処理部102は、入力された無線信号に対して帯域制限を行い、さらにダウンコンバートや直交復調及びA/D変換等の所定の無線処理を行いベースバンドディジタル信号を受信処理部103へ出力する。
The
受信処理部103は入力されたベースバンドディジタル信号に対する同期処理や復調処理等の所定の受信処理を行い、復調結果を既知信号抽出部106と復号処理部104へそれぞれ出力する。復号処理部104は入力された復調結果に対する所定の復号処理、例えばターボ復号やビタビ復号を行い復号結果を受信バッファ105に出力する。受信バッファ105は入力された復号結果を所定のタイミングにてコントローラ111へ出力する。
The
既知信号抽出部106は、受信処理部103から出力された信号から、基地局120より送信されてきた既知信号を抽出する。ここで既知信号とは、当該移動通信システムで固有に決められているデータ信号(例えばパイロット信号)であり、基地局(システム)と端末の間でその信号パターンや基地局からの送信タイミングが既知の信号である。閉ループ制御部107は抽出された既知信号を符号化処理部109または送信処理部110へ出力するよう制御する。この時、閉ループ制御部107は抽出された既知信号に対して、後述するリダクション処理等を行うことが可能である。また、上記出力先は任意に選択できることとする。
The known
送信バッファ108は、コントローラ111より入力された送信データを所定のタイミングにて符号化処理部109へ出力する。符号化処理部109は入力された送信データ及び抽出された既知信号に対して所定の符号化処理、例えばターボ符号化や畳み込み符号化を行い、その結果を送信処理部110へ出力する。
The
送信処理部110は入力された符号化データ及び抽出された既知信号に対して変調処理等の所定の送信処理を行い、その結果を無線処理部102へ出力する。無線処理部102は入力された送信信号に対してD/A変換を行い、さらに直交変調やアップコンバート及び帯域制限等の所定の無線処理を行い、その結果をアンテナ101へ出力する。アンテナ101は所定周波数にて入力された無線信号を送信する。
The
基地局120は、アンテナ121、無線処理部122、受信処理部123、復号処理部124、受信バッファ125、閉ループ情報抽出部126、測定部127、適応制御処理部128、送信バッファ129、符号化処理部130、送信処理部132,基地信号挿入部131、コントローラ133から構成されている。
The
アンテナ121は所定周波数の無線信号を受信し、無線処理部122へ出力する。無線処理部122は入力された無線信号に対して帯域制限を行い、さらにダウンコンバートや直交復調及びA/D変換等の所定の無線処理を行い、ベースバンドディジタル信号を受信処理部123へ出力する。
The
受信処理部123は入力されたベースバンドディジタル信号に対する同期処理や復調処理等の所定の受信処理を行い、復調結果を復号処理部124へ出力する。復号処理部124は入力された復調結果に対する所定の復号処理、例えばターボ復号やビタビ復号を行い復号結果を受信バッファ125に出力する。受信バッファ125は入力された復号結果を所定のタイミングにてコントローラ133へ出力する。
The
一方、受信処理部123で上記ベースバンドディジタル信号に対する復調結果は、閉ループ情報抽出部126へも出力される。
On the other hand, the demodulation result of the baseband digital signal by the
閉ループ情報抽出部126は、受信処理部123より出力された信号から、移動通信端末100から返送された既知信号を抽出して、それを測定部127へ出力する。測定部127は入力された既知信号を基に、基地局120と移動通信端末100との間の通信路特性や、信号電力の劣化の度合い(品質特性)を測定して、結果を適応制御処理部128へ出力する。
The closed-loop
適応制御処理部128は入力された品質特性や通信路特性を利用して、適応変調や送信電力制御に代表される所定の適応制御を実施するため送信処理部132や無線処理部122を制御する。
The adaptive
送信バッファ129はコントローラ133より入力された送信データを所定のタイミングにて符号化処理部130へ出力する。符号化処理部130は入力された送信データに対して所定の符号化処理、例えばターボ符号化や畳み込み符号化を行い結果を送信処理部132へ出力する。また、既知信号挿入部131は所定フォーマットの既知信号を送信処理部132へ出力する。既知信号は、基地局120から移動通信端末100へ送信される所定のフォーマットのフレーム中の例えばプリアンブル中に挿入される。
The
送信処理部132は入力された符号化データ及び既知信号から、所定のフォーマットのフレームを作成する。既知信号は、当該フレームの例えばプリアンブル中の所定位置に挿入される。送信処理部132は、作成されたフレームに対し、適応制御処理部128より制御される所定の適応制御に従い、変調処理等の所定の送信処理を行い、結果を無線処理部122へ出力する。無線処理部122は入力された送信信号に対してD/A変換を行い、さらに直交変調やアップコンバート及び帯域制限等の所定の無線処理を行い結果をアンテナ121へ出力する。アンテナ121は所定周波数にて入力された無線信号を送信する。
The
このような構成により、基地局120が所定のフレーム中に上記既知信号を挿入して移動通信端末100へ送信し、移動通信端末100が当該フレーム中の既知信号を受信する。移動通信端末100は、受信した既知信号を基地局120へ送信するフレーム中に挿入して、当該フレームを基地局120へ送信する。基地局120は、移動通信端末100から送信されたフレームを受信して当該フレーム中の移動通信端末100から返送された既知信号から、移動通信端末100と基地局120との間の通信路特性(例えば、振幅特性、位相特性など)や移動通信端末100での受信品質特性(信号対干渉電力比(SIR)、干渉、雑音電力比(SINR)等)を測定することで、閉ループ適応制御を行う。これは、従来移動通信端末側にて測定していた適応制御パラメータ(通信路特性や受信品質特定など)を基地局120にて測定することとなり、結果として移動通信端末100での適応制御パラメータの測定に必要な回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する様々な閉ループ適応制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
With such a configuration, the
なお、図1に示した無線通信システムが、OFDM(直交周波数分割多重orthogonal frequency division multiplexing)、OFCDM(orthogonal frequency and code division multiplexing)などの複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号(広帯域無線信号)を用いるマルチキャリア移動通信システムの場合、複数のサブキャリアあるいはそのうちのいくつかのサブキャリアが、移動通信端末100と基地局120との間の通信に用いられる。
1 is a multicarrier signal (broadband radio signal) composed of a plurality of subcarrier signals such as OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) and OFCDM (orthogonal frequency and code division multiplexing). In the case of a multi-carrier mobile communication system using, a plurality of subcarriers or some of them are used for communication between the
この場合、基地局120が所定のフレーム中に上記既知信号を挿入して、それを複数のサブキャリア信号にのせ、移動通信端末100へ送信する。移動通信端末100が複数のサブキャリア信号からなる広帯域無線信号を受信すると、各サブキャリア信号で送信されてきたフレーム中の既知信号を抽出する。移動通信端末100は、抽出した既知信号を基地局120へ送信するフレーム中に挿入して、それを複数のサブキャリア信号にのせ、基地局120へ送信する。基地局120は、移動通信端末100から送信されたサブキャリア信号から移動通信端末100から返送された既知信号を抽出し、当該既知信号から、移動通信端末100と基地局120との間の通信路特性(例えば、振幅特性、位相特性など)や移動通信端末100での受信品質特性(信号対干渉電力比(SIR)、干渉、雑音電力比(SINR)等)を測定することで、基地局120と移動通信端末100との間の閉ループ適応制御を行う。これは、従来移動通信端末側にて測定していた適応制御パラメータ(通信路特性や受信品質特定など)を基地局120にて測定することとなり、結果として移動通信端末100での複数のサブキャリアのそれぞれについて適応制御パラメータの測定に必要な回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する様々な閉ループ適応制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
In this case, the
(1)次に、基地局120における閉ループ適応制御について具体的に説明する。
(1) Next, the closed loop adaptive control in the
(第1の例)
閉ループ適応制御の第1の例として、移動通信端末100より返送された既知信号から受信品質特性を測定して、この測定結果を基に、基地局120と移動通信端末100との間の通信に用いる変調方式や符号化率等を決定する場合を説明する。この場合の基地局120の構成例を図2に示す。なお、図2において、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図2では、図1の測定部127、適応制御処理部128が、それぞれ品質測定部201、AMC(Adaptive Modulation Coding)決定部202となっている。
(First example)
As a first example of closed loop adaptive control, a reception quality characteristic is measured from a known signal returned from the
閉ループ情報抽出部126は、受信処理部123で得た、ベースバンドディジタル信号に対する復調結果から、移動通信端末100から送信された既知信号を抽出して、それを品質測定部201へ出力する。
The closed loop
品質測定部201は入力された既知信号から、移動通信端末100での受信品質特性として、信号劣化の度合いを表す信号対干渉電力比(SIR)、信号対干渉、雑音電力比(SINR)等を測定し、測定結果をAMC決定部202へ出力する。AMC決定部202は入力された品質特性の測定値を基に、変調方式や符号化率等を決定して、その結果を符号化処理部130、送信処理部132へ出力する。符号化処理部130は、AMC決定部202で決定された符号化率に従い送信データを符号化し、送信処理部132は、AMC決定部202で決定された変調方式に従い符号化データを変調する。
The
なお、SIRとSINRはほぼ同義で、信号電力対干渉電力比を表すため、ここではSIRを例にとり説明する。 Note that SIR and SINR are substantially synonymous and represent the ratio of signal power to interference power, and therefore SIR will be described as an example here.
品質測定部201におけるSIRの算出方法について説明する。移動通信端末100から返送された既知信号をRn(t)とし、時間軸を基本に算出する場合には、次式(1)からSIRを算出することができる。
なお、上記(1)式において、n=1、2、…、Nであり、NはSIR測定に適用する返送された既知信号のシンボルの総数を表し、nは、N個のシンボルのうちのいずれか1つに対応する。FDM、OFDM、OFCDMなどの複数のサブキャリアを用いるマルチキャリア移動通信システムの場合、サブキャリアの数だけ上記(1)式を用いてSIRを算出する。上記(1)式は、マルチキャリア移動通信システムや、それ以外の移動通信システムにおいても適用可能である。あるいは、周波数軸を基本に、次式(2)からもSIRを算出することもできる。
なお、上記(2)式において、n=1、2、…、Nであり、NはSIR測定に適用する返送された既知信号のサブキャリアの総数を表し、nは、N個のサブキャリアのうちのいずれか1つに対応する。上記(2)式は、マルチキャリア移動通信システムにおいてのみ適用可能である。 In the above equation (2), n = 1, 2,..., N, N represents the total number of subcarriers of the returned known signal applied to SIR measurement, and n is the number of N subcarriers. Corresponds to one of them. The above equation (2) is applicable only in a multicarrier mobile communication system.
AMC決定部202では、上記のようにして品質測定部201で移動通信端末100から返送された既知信号から測定されたSIRを基に、符号化処理210で送信データを符号化する際に用いる符号化率と、送信処理部132での変調方式を決定する。
In the
符号化率Rは、k個の情報シンボルをj個の符号シンボルにマッピングした場合には、R=k/jである。 The coding rate R is R = k / j when k information symbols are mapped to j code symbols.
具体的には、AMC決定部202では、図3に示すような管理テーブルを記憶する。管理テーブルには、SIR(SINR)と変調方式、符号化率の関係が記録されている。
Specifically, the
AMC決定部201は、管理テーブルを参照して、測定したSIR(SINR)の値から、当該SIRに対応する変調方式や符号化率を決定する。図3は、管理テーブルの一例であり、この管理テーブルでは、例えば、SIRが「0dB」と測定された場合には、変調方式をQPSK(quadrature PSK)、符号化率を「5/6」とする。SIRが「0dB」であるときを基準に、これより受信品質特性が劣化したとき(すなわち、SIR値が低下したとき)には、変調方式はそのままで(単位時間に伝送する情報量は変化させずに)、その状態で誤り訂正が容易に行える程度の冗長を含む符号化率とする。すなわち、図3の管理テーブルでは、SIRが「−3dB」のときには、元の情報量の符号化した後の情報量に対する割合(符号化率)を「1/3」に下げている。一方、SIRが「0dB」であるときを基準に、これより受信品質特性が良好になったとき(すなわち、SIR値が向上したとき)には、16QAMのような高能率な変調方式を用いて、単位時間に伝送する情報量を多くする。このとき、図3の管理テーブルでは、SIR値が高くなるほど符号化率が高くなるようになっている。
The
図2に示した構成により、基地局120が所定の既知信号を送信し、移動通信端末100は当該既知信号を受信すると、それを基地局120へ返送する。基地局120が当該返送された既知信号を基にして、移動通信端末100の受信品質特性(例えば、SIRやSINR)を測定することで閉ループ適応変調及び符号化制御を行うことが可能となる。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ適応変調及び符号化制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。また、OFDMなどの複数のサブキャリアにより構成されるマルチキャリア移動通信システムに適用される場合、特にサブキャリア毎に適応変調及び符号化制御を行う場合には、移動通信端末100において、サブキャリア毎にSIRやSINRを測定や閉ループ適応変調及び符号化制御を行う必要がないため、移動通信端末100の処理負荷の低減と小型軽量化が図れる。
With the configuration shown in FIG. 2, the
(第2の例)
閉ループ適応制御の第2の例として、移動通信端末100より返送された既知信号から品質特性(SIRやSINRなど)を測定して、この測定結果を基に、基地局120と移動通信端末100との間の通信に用いる送信電力を制御する場合を説明する。この場合の基地局120の構成例を図4に示す。なお、図4において、図1および図2と同一部分には同一符号を伏し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図4では、図1の測定部127、適応制御処理部128が、それぞれ品質測定部201、送信電力制御部203となっている。
(Second example)
As a second example of closed-loop adaptive control, quality characteristics (SIR, SINR, etc.) are measured from a known signal returned from
閉ループ情報抽出部126は、受信処理部123で得た、ベースバンドディジタル信号に対する復調結果から、移動通信端末100から送信された既知信号を抽出して、それを品質測定部201へ出力する。
The closed loop
品質測定部201は入力された既知信号の信号対干渉電力比(SIR)、信号対干渉、雑音電力比(SINR)等の品質特性を測定し、測定結果を送信電力制御部203へ出力する。送信電力制御部203は入力された品質特性の測定値を基に、送信信号に対するゲインパラメータを決定して、それを送信処理部132及び無線処理部122へ出力する。送信処理部132及び無線処理部122は入力されたゲインパラメータに従い送信電力を制御する。
The
品質測定部201は、上記第1の例の場合と同様にして、移動通信端末100から返送されてきた既知信号から移動通信端末100での受信品質特性としてSIRを算出する。
The
送信電力制御部203は、ユーザ毎に基準SIRを予め決定し管理している。この基準SIRは当該ユーザに提供するサービス内容等により決定されるものである。具体的には、音声通信等の高い信頼性を必要とするサービスには相対的に大きな基準SIRを、Webデータダウンロード等の高い信頼性を必要としないサービスには相対的に小さな基準SIRを決定する。また、高速通信の場合には相対的に大きな基準SIRを、低速通信の場合には相対的に小さな基準SIRを決定することもある。また、基準SIRは、そのときの通信状態に応じて動的に変更するようにしてもよい。
The transmission
送信電力制御部203は、測定したSIR(SINR)と基準SIRを比較し、測定したSIR<基準SIR、すなわち、測定したSIRが基準SIRより小さいときには、移動通信端末100への送信データを送信する際の送信電力を現状よりも所定値(例えば、1dB)増加させるようゲインパラメータを決定する。逆に、測定したSIR>=基準SIR、すなわち、測定したSIRが基準SIR以上のときには、移動通信端末100への送信データを送信する際の送信電力を現状よりも所定値(例えば、1dB)減少させるようゲインパラメータを決定する。
The transmission
図4に示した構成により、基地局120が所定の既知信号を送信し、移動通信端末100が当該既知信号を受信すると、それを基地局120へ返送する。基地局120が当該返送された既知信号を基にして、移動通信端末100の受信品質特性(例えば、SIRやSINR)を測定することで閉ループ送信電力制御を行うことが可能となる。これにより、移動通信端末の回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ制御制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。また、OFDMなどの複数のサブキャリアにより構成されるマルチキャリア移動通信システムに適用される場合、特にサブキャリア毎に送信電力制御を行う場合には、移動通信端末100において、サブキャリア毎にSIRやSINRの測定や送信電力制御を行う必要がないため、移動通信端末100の処理負荷の低減と小型軽量化が図れる。
With the configuration shown in FIG. 4, the
(第3の例)
閉ループ適応制御の第3の例として、例えば、基地局120が、例えばアダプティブアレイアンテナのような複数のアンテナを用いて移動通信端末100と送受信を行う場合に、基地局120が移動通信端末100より(例えば、複数のサブキャリア信号(マルチキャリア信号)を用いて)返送された既知信号から通信路特性を測定して、この測定結果を基に、指向性を制御するための各アンテナに対する送信ウェイトを決定する場合を説明する。この場合の基地局120の構成例を図5に示す。なお、図5において、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図2では、図1の無線処理部122、測定部127、適応制御処理部128が、それぞれ無線処理部204,通信路特性算出部205、ウエイト算出部206となっている。また、基地局120は、少なくとも2つ(図5では、例えばn個)のアンテナ401−1〜401−nを有し、無線処理部204には、アンテナ401−1〜401−nのそれぞれで受信された無線信号が入力するとともに、送信処理部132から出力された送信信号をアンテナ401−1〜401−nのそれぞれを用いて送信する。このとき、無線処理部204は、ウエイト算出部206で算出された送信ウエイトに従って、アンテナ401−1〜401−nの指向性を制御する。
(Third example)
As a third example of the closed-loop adaptive control, for example, when the
閉ループ情報抽出部126は、受信処理部123で得た、ベースバンドディジタル信号に対する復調結果から、移動通信端末100から送信された既知信号を抽出して、それを通信路特性算出部205へ出力する。
The closed loop
通信路特性算出部205は、入力された既知信号から、移動通信端末100と基地局120との間の通信路特性(例えば、当該既知信号の振幅に表れる振幅特性や、当該既知信号の位相に表れる位相特性など)を求めて、それをウェイト算出部206へ出力する。
The channel
ウェイト算出部206は、入力された通信路特性を利用して、各アンテナ401−1〜401−nに対する送信ウェイトを決定して、それを無線処理部402へ出力する。無線処理部402は入力された送信ウェイトに従い、各アンテナ401−1〜401−nより送信する送信信号に対して送信ウェイトを乗算して、アンテナ401−1〜401−nの指向性やアンテナ401−1〜401−nと移動通信端末のアンテナ101間の通信路特性を制御する。
The
すなわち、ウェイト算出部206は、アンテナ401−1〜401−nのそれぞれについて、通信路特性Hn(t)を取得する。ここでnは、アンテナ401−1〜401−nのそれぞれに対応する添字である。例えばアンテナ毎に直交する既知信号を送信することなどにより、アンテナ毎に通信路特性を得ることができる。送信ウェイトは、アンテナ401−1〜401−n毎に取得した通信路特性(例えば、当該既知信号の時刻tに対応する振幅あるいは位相)の複素共役である。具体的には、アンテナ401−1に対する送信ウェイトは、アンテナ401−1で受信した既知信号の時刻tに対応する振幅あるいは位相である通信路特性H1(t)の複素共役H1*(t)、送信アンテナ401−2に対する送信ウェイトは、アンテナ401−2で受信した既知信号の時刻tに対応する振幅あるいは位相である通信路特性H2(t)の複素共役H2*(t)となる。なお、このウェイト算出方法は最も基本的なものである。
That is, the
図5に示した構成により、基地局120が(例えば複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号(広帯域無線信号)で)所定の既知信号を送信し、移動通信端末100は広帯域無線信号を受信して、各サブキャリア信号から既知信号を抽出し、それを基地局120へ返送する。基地局120が当該返送された既知信号を基にして、移動通信端末100の通信路特性(例えば、基地局120で受信した既知信号の振幅あるいは位相)を測定することで、閉ループアンテナウェイト制御を行うことが可能となる。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループアンテナウェイト制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
With the configuration shown in FIG. 5, the
(第4の例)
閉ループ適応制御の第4の例として、マルチキャリア方式とCDMA(符号分割多元接続)の特徴を組み合わせて拡散率を変化させることのできるような無線通信システム(例えば、VSF−OFCDM)における閉ループ適応制御であって、基地局120が移動通信端末100より返送された既知信号から通信路特性(例えば、既知信号の時刻tの振幅や位相)H(t)を測定して、この測定結果を基に、信号の拡散率SF(spreading factor)を決定する場合を説明する。この場合の基地局120の構成例を図6に示す。なお、図6において、図1と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図6では、図1の測定部127、適応制御処理部128が、それぞれ通信路特性算出部205、拡散率決定部209となっている。また、逆拡散処理部207と拡散処理部210とが新たに追加されている。
(Fourth example)
As a fourth example of closed-loop adaptive control, closed-loop adaptive control in a wireless communication system (for example, VSF-OFCDM) in which the spreading factor can be changed by combining features of a multicarrier scheme and CDMA (code division multiple access) The
無線処理部122から逆拡散処理部207に、ベースバンドディジタル信号が出力される。逆拡散処理部207は、入力されたベースバンドディジタル信号に対して、同期処理や拡散符号レプリカを乗算する逆拡散処理を行い、結果を受信処理部123へ出力する。受信処理部123は、図1の場合と同様にして、復調処理等の所定の受信処理を行い、復調結果を復号処理部124へ出力するとともに、閉ループ情報抽出部126へ出力する。
A baseband digital signal is output from
閉ループ情報抽出部126は、受信処理部123より出力された信号から、移動通信端末100より返送された既知信号を抽出して、それを通信路特性算出部205へ出力する。
The closed loop
通信路特性算出部205は、上記第3の例の場合と同様にして、移動通信端末100から返送されてきた既知信号から通信路特性として、当該既知信号の時刻tの振幅や位相の測定する。
The channel
拡散率決定部209は、通信路特性算出部205で算出された通信路特性を基に、拡散率すなわち拡散利得を決定して、それを拡散処理部210へ出力する。拡散処理部210は、入力された拡散利得に対応する拡散符号により、符号化データや既知信号に対して拡散処理を行い、結果を送信処理部132へ出力する。
The spreading
拡散率決定部209は、通信路特性H(t)から振幅特性の時間経過に伴う変化を観測する。これにより変化の周期を超えない範囲の拡散率を選択する。また、マルチキャリア移動通信システムである場合、拡散率決定部209は、通信路特性H(t)として通信路特性算出部205から出力された各サブキャリアの振幅特性(各サブキャリアから抽出された既知信号の時間経過に伴う振幅)を観測する。これにより、周波数軸上で大きな振幅特性の変化が観測されない範囲の拡散率を選択する。
The spreading
図6に示した構成により、基地局120が所定の既知信号を送信し、移動通信端末100が当該既知信号を受信すると、それを既知局120へ返送する。基地局120が当該返送された既知信号を基にして、移動通信端末100の通信路特性(例えば、基地局120で受信した既知信号の振幅あるいは位相)を測定することで、閉ループ拡散利得制御を行うことが可能となる。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ拡散利得制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
With the configuration shown in FIG. 6, when the
(2)次に、移動通信端末の既知信号抽出部及び閉ループ制御部について説明する。ここでは、図7に示す周波数スペクトラムを有し、互いに直交する複数の搬送波を用いて通信を行うマルチキャリア移動通信システムと称される移動通信システムにおいて、図8に示すようなフォーマットのフレームが基地局120と移動通信端末100との間で送受信される場合について説明する。図7に示すように、本実施形態にかかるマルチキャリア移動通信システムは、例えば、OFDMマルチキャリア移動通信システムであり、全部でN個のサブキャリア信号(搬送波)を用い、サブキャリア同士の周波数を一部重ねている。例えば、図8に示す既知信号は図7に示すようなN個のサブキャリアにより伝送されるものとする。基地局が送信する既知信号は、システムに依存して決定され、例えば全て「1」の2値ディジタル信号であり、これを受信する移動通信端末では、受信信号の信頼性を確保する観点からN値のディジタル信号として取り扱う。例えばNを「8」として考えると、受信した既知信号は、例えば、16進表記で「1E08180D…EDD7」というシンボルデータであり、これを2オクテット単位に分割し、各2オクテットを1つのサブキャリアでそれぞれ送信するものとする。1つのサブキャリアに配分された2オクテットの既知信号のデータのうちの一方の1オクテットのデータは、当該サブキャリアの同相成分(同相チャネル)で伝送され、他方の1オクテットのデータは、当該サブキャリアの直交成分(直交チャネル)で伝送されるものとする。また、図8に示すフレーム構成によれば、既知信号は、時間間隔Tp毎に、すなわち、周期的に基地局120から送信されている。
(2) Next, the known signal extraction unit and the closed loop control unit of the mobile communication terminal will be described. Here, in a mobile communication system called a multi-carrier mobile communication system having a frequency spectrum shown in FIG. 7 and performing communication using a plurality of carrier waves orthogonal to each other, a frame of the format shown in FIG. A case where data is transmitted / received between the
(2−1)図9は、移動通信端末100の既知信号抽出部106及び閉ループ制御部107の第1の動作を説明するための図である。
(2-1) FIG. 9 is a diagram for explaining a first operation of the known
既知信号抽出部106は、N個のサブキャリア信号のそれぞれから、同相成分及び直交成分に分離された既知信号を抽出し、図9に示すように、既知信号抽出部106の所定の記憶領域に格納する。その結果、当該記憶領域には、基地局120からN個のサブキャリアを通じて送信された(2×N)×8ビットの既知信号のデータが一時的に記憶される。
The known
なお、図9では既知信号は8ビット単位のディジタル信号で表されているが、これに限定されるものではなく、任意のビット数単位でもよい。 In FIG. 9, the known signal is represented by a digital signal in units of 8 bits. However, the signal is not limited to this and may be in units of any number of bits.
続いて、閉ループ制御部107は、所定のタイミングに基づいて、当該記憶領域に格納されている既知信号のデータを、格納されている順序に従い(先頭の8ビットのデータから順に)符号化処理部109または送信処理部110へ出力する。
Subsequently, the closed-
送信処理部110は、(符号化処理部109から出力された)基地局120へ送信すべき符号化データと、基地信号抽出部106から出力された既知信号に対して、変調処理等の所定の送信処理を行い、その結果を無線処理部102へ出力し、無線処理部102からは、N個のサブキャリアにより既知信号が基地局120へ返送される。
The
このようにして、移動通信端末100は、上述の動作をすることにより、基地局120から送信された既知信号を基地局120に対して返送することが可能となる。これは、従来移動通信端末100において実施していた適応制御パラメータの測定を、基地局120にて実施することを可能にする効果を有する。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ適応制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
In this manner, the
(2−2)次に、移動通信端末100の既知信号抽出部106及び閉ループ制御部107の他の動作について説明する。図10は、移動通信端末100の既知信号抽出部106及び閉ループ制御部107の第2の動作を説明するための図である。
(2-2) Next, other operations of the known
既知信号抽出部106は、上記第1の動作と同様に、受信処理部103から出力されたN個のサブキャリアのそれぞれに対応する信号のそれぞれから、同相成分及び直交成分に分離された既知信号を抽出し、図9に示すように、既知信号抽出部106の所定の記憶領域に格納する。その結果、当該記憶領域には、基地局120からN個のサブキャリア(サブキャリア1〜N)を通じて送信された(2×N)×8ビットの既知信号のデータが一時的に記憶される。
Similar to the first operation, the known
第2の動作では、当該記憶領域に記憶されている既知信号の全データを基地局120へ返送するのではなく、そのうちの一部のデータのみを返送する。閉ループ制御部107において、基地局120へ返送する既知信号のデータを選択することにより、返送する既知信号のデータ量を削減する処理をここではリダクション処理と呼ぶ。通常隣接する複数のサブキャリアの上記品質特性や通信路特性には相関関係が存在する。この相関関係を利用することにより、既知信号のデータのうちの一部のデータのみを返送する場合でも、信頼性を損なうことなく閉ループ適応制御を実施することが可能である。
In the second operation, all data of the known signals stored in the storage area are not returned to the
図10では、閉ループ制御部107は、所定のタイミングに基づいて、サブキャリア1〜Nのうち、奇数番号1、3、5、…Nのサブキャリアから抽出された既知信号のデータのみを、記憶領域に記憶した順に読み出して、符号化処理部109または送信処理部110へ出力している。この場合、返信する既知信号のデータ量は1/2となる。
In FIG. 10, the closed
なお、上述のリダクション処理で、既知信号を返送しないサブキャリア、あるいは既知信号のデータのうち返送しないようにする(削減する)データは所定のタイミング、すなわち既知信号周期Tp毎に可変とすることも可能である。 In the above reduction processing, the subcarriers that do not return the known signal or the data that is not returned (reduced) among the data of the known signal may be variable at a predetermined timing, that is, every known signal period Tp. Is possible.
さらに、移動通信端末100の受信環境に応じて、既知信号のデータ量をどれだけ削減するか(例えば、全部でN個のサブキャリアのうち、サブキャリア中の既知信号のデータを返送しないようにするサブキャリアの数)を、その都度決定することも可能である。これについては図11を用いて説明する。 Further, how much the data amount of the known signal is reduced according to the reception environment of the mobile communication terminal 100 (for example, not to return the data of the known signal in the subcarriers out of the N subcarriers in total) The number of subcarriers to be performed) can be determined each time. This will be described with reference to FIG.
移動通信端末100が受信する信号には、基地局120から送信されたものを直接受信するもの(直接波)もあれば、近くの建物や遠くの建物で反射して到達するもの(遅延波)もある。このような、基地局120より送信された無線信号が複数の経路(マルチパス)により移動通信端末100に到来することにより発生するマルチパスの分散の度合いにより移動通信端末100での受信環境を表すことができる。すなわち、通常、マルチパスの分散(すなわち、遅延波の受信(到来)タイミングの分散)が大きい場合には隣接するサブキャリアの相関関係が小さくなり、分散が小さい場合には隣接するサブキャリアの相関関係が大きくなる。
Some of the signals received by the
図11は、遅延波の到来タイミング、すなわち、マルチパスの到来タイミング(Path Timing)の分布を示している。これは通常、移動通信端末100の受信処理部103にて実施される同期処理時に取得することが可能である。ここでσはマルチパスの分散の大きさを表しており、Dthは任意に設定される閾値を表している。
FIG. 11 shows a distribution of delay wave arrival timing, that is, multipath arrival timing (Path Timing). This can usually be acquired at the time of synchronization processing performed by the
閉ループ制御部107は、図11(a)に示すように、σ>Dthの関係が成立している場合には隣接するサブキャリアの相関関係が小さいと判断してリダクションを行わず、図11(b)に示すように、σ<=Dthの関係が成立している場合には隣接するサブキャリアの相関関係が大きいと判断してリダクションを行うように制御する。なお、任意に設定される閾値Dthを複数設定して、閾値の数に従い返送しないデータ量(以下、全部でN個のサブキャリアのうち、既知信号のデータを返送しないサブキャリアの数という意味で、リダクション数と呼ぶ)を決定することも可能である。
As shown in FIG. 11A, the closed-
ここで、σの具体的な算出方法と、閾値Dthの値について説明する。 Here, a specific calculation method of σ and the value of the threshold value Dth will be described.
図11(a)(b)において、移動通信端末100の受信信号の各遅延波の受信タイミングをTn、受信電力をPnとする。また、Nを到来する遅延波の数(マルチパス数)とする。図11(a)(b)の例ではN=5となる。この場合σは、次式(3)から求めることができる。
閾値Dthは、例えば、サブキャリア数以下の任意の整数であり、システムに依存して決定されるものである。 The threshold value Dth is, for example, an arbitrary integer equal to or less than the number of subcarriers, and is determined depending on the system.
システムのサブキャリア周波数間隔をΔfとすると、Dthは、1/(Δf×σ)と比較することになる。Dthを3種類定義した場合の比較方法は、
・1/(Δf×σ)<Dth1の場合、リダクションなし
・Dth1<=1/(Δf×σ)<Dth2の場合、リダクション数=Dth1
・Dth2<=1/(Δf×σ)<Dth3の場合、リダクション数=Dth2
・Dth3<=1/(Δf×σ)の場合、リダクション数=Dth3
とする。あるいは、
・1/(Δf×σ)<Dth1の場合、リダクションなし
・Dth1<=1/(Δf×σ)<Dth2の場合、リダクション数=Dth1/2
・Dth2<=1/(Δf×σ)<Dth3の場合、リダクション数=Dth2/2
・Dth3<=1/(Δf×σ)の場合、リダクション数=Dth3/2
としてリダクション数を決定してもよい。前者を第1の比較方法、後者を第2の比較方法と呼ぶ。なお、1/(Δf×σ)は品質特性や通信路特性に相関を有するサブキャリア数の基準となる値である。
When the subcarrier frequency interval of the system is Δf, Dth is compared with 1 / (Δf × σ). The comparison method when three types of Dth are defined is:
When 1 / (Δf × σ) <Dth1, there is no reduction. When Dth1 <= 1 / (Δf × σ) <Dth2, the number of reductions = Dth1.
When Dth2 <= 1 / (Δf × σ) <Dth3, the number of reductions = Dth2
When Dth3 <= 1 / (Δf × σ), the number of reductions = Dth3
And Or
If 1 / (Δf × σ) <Dth1, there is no reduction. If Dth1 <= 1 / (Δf × σ) <Dth2, the number of reductions = Dth1 / 2.
When Dth2 <= 1 / (Δf × σ) <Dth3, the number of reductions = Dth2 / 2
When Dth3 <= 1 / (Δf × σ), the number of reductions = Dth3 / 2
The number of reductions may be determined as follows. The former is called the first comparison method, and the latter is called the second comparison method. Note that 1 / (Δf × σ) is a value serving as a reference for the number of subcarriers having a correlation with quality characteristics and channel characteristics.
Δf=100kHz、Dth1=5、Dth2=10、Dth3=20とし、σ=1μsである場合を仮定すると、1/(Δf×σ)=10となる。よって、第1の比較方法によればリダクション数は「10」、第2の比較方法によればリダクション数は「5」と決定される。また、Dthはシステムにおけるサブキャリア数にもよるが、数十程度あれば十分である。 Assuming that Δf = 100 kHz, Dth1 = 5, Dth2 = 10, Dth3 = 20 and σ = 1 μs, 1 / (Δf × σ) = 10. Therefore, according to the first comparison method, the reduction number is determined to be “10”, and according to the second comparison method, the reduction number is determined to be “5”. Dth depends on the number of subcarriers in the system, but about several tens is sufficient.
図10及び図11を参照して説明した上記第2の動作は、周波数軸を基準としてリダクションを行っているが、同様のリダクションを時間軸方向にも容易に適用することが可能である。これは、図8に示したフレームフォーマットとは異なるフレームフォーマット、例えば、図12に示すように、既知信号が基地局から連続して送信される移動通信システムにおいて好適であり、基地局から送信された無線信号が移動通信端末で受信される際に、移動通信端末が移動することや周辺物が移動することに起因して周期的な電力変動を伴う場合に上記第2の動作を適用することができる。 In the second operation described with reference to FIGS. 10 and 11, the reduction is performed based on the frequency axis, but the same reduction can be easily applied to the time axis direction. This is suitable for a mobile communication system in which a known signal is continuously transmitted from a base station as shown in FIG. 12, which is different from the frame format shown in FIG. When the received wireless signal is received by the mobile communication terminal, the second operation is applied in the case where the mobile communication terminal is moved or the peripheral object is moved, and is accompanied by periodic power fluctuations. Can do.
ここでは、移動通信端末100、基地局120が、このような移動通信システム内の移動通信端末、基地局である場合について説明する。図13は、移動通信端末100が受信する無線信号の電力変動を示している。図13に示したような受信電力の変動は、受信処理部103において同期処理時に受信信号の電力変化を観測することで取得することが可能である。ここでtは電力変動周期を表しており、Fthは任意に設定される閾値を表している。
Here, a case will be described in which
閉ループ制御部107は、図13(a)に示すように、t<Fthの関係が成立している場合には時間変動周期が小さいと判断して時間領域におけるリダクションを行わない。すなわち、閉ループ制御部107は、受信した既知信号は全て返送する。図13(b)に示すように、t>=Fthの関係が成立している場合には時間変動周期が大きいと判断して時間的に連続した既知信号の一部に対して時間領域のリダクションを行うように制御する。すなわち、閉ループ制御部17は、受信した既知信号を返送しない時間を設定する。なお、任意に設定される閾値Fthを複数設定して、閾値の数に従いリダクションする時間間隔を決定することも可能である。
As shown in FIG. 13A, the closed-
閾値Fthについて説明する。Fthは任意の整数であり、システムに依存して決定されるものである。システムのシンボル周期(既知信号を送信する時間間隔)をTsym、移動通信端末100で測定される受信電力の変動周期をTfとすると、FthはTf/Tsymと比較することになる。Fthを3種類定義した場合の具体的な比較方法は、
・Tf/Tsym<Fth1の場合、リダクションなし
・Fth1<=Tf/Tsym<Fth2の場合、リダクション数=Fth1
・Fth2<=Tf/Tsym<Fth3の場合、リダクション数=Fth2
・Fth3<=Tf/Tsymの場合、リダクション数=Fth3
とする。あるいは、
・Tf/Tsym<Fth1の場合、リダクションなし
・Fth1<=Tf/Tsym<Fth2の場合、リダクション数=Fth1/2
・Fth2<=Tf/Tsym<Fth3の場合、リダクション数=Fth2/2
・Fth3<=Tf/Tsymの場合、リダクション数=Fth3/2
としてリダクション数を決定してもよい。前者を第3の比較方法、後者を第4の比較方法と呼ぶ。なお、Tf/Tsymは、品質特性や通信路特性に相関を有する時間軸方向シンボル数の基準となる値である。
The threshold value Fth will be described. Fth is an arbitrary integer and is determined depending on the system. If the symbol period of the system (time interval for transmitting a known signal) is Tsym and the fluctuation period of the received power measured by the
If Tf / Tsym <Fth1, no reduction. If Fth1 <= Tf / Tsym <Fth2, the number of reductions = Fth1.
When Fth2 <= Tf / Tsym <Fth3, the number of reductions = Fth2
When Fth3 <= Tf / Tsym, the number of reductions = Fth3
And Or
If Tf / Tsym <Fth1, no reduction is performed. If Fth1 <= Tf / Tsym <Fth2, the number of reductions = Fth1 / 2.
When Fth2 <= Tf / Tsym <Fth3, the number of reductions = Fth2 / 2
When Fth3 <= Tf / Tsym, the number of reductions = Fth3 / 2
The number of reductions may be determined as follows. The former is called the third comparison method, and the latter is called the fourth comparison method. Tf / Tsym is a reference value for the number of symbols in the time axis direction having a correlation with the quality characteristic and the channel characteristic.
Tsym=10μs、Fth1=5、Fth2=10、Fth3=20とし、Tf=5msである場合を仮定すると、Tf/Tsym=500となる。よって、第3の比較方法によれば、リダクション数は「20」、第4の比較方法によれば、リダクション数は「10」と決定される。このように、Tf/Tsymは非常に大きな値となることが予想される。しかし、急激な通信路特性の変化を考慮すると、Fthは数十程度とするべきである。 Assuming that Tsym = 10 μs, Fth1 = 5, Fth2 = 10, Fth3 = 20, and Tf = 5 ms, Tf / Tsym = 500. Therefore, according to the third comparison method, the reduction number is determined to be “20”, and according to the fourth comparison method, the reduction number is determined to be “10”. Thus, Tf / Tsym is expected to be a very large value. However, considering a sudden change in channel characteristics, Fth should be about several tens.
移動通信端末100が上述の第2の動作を行うことにより、基地局120より送信された既知信号を基地局120に対して返送することが可能となる。これは、従来移動通信端末において実施していた適応制御パラメータの測定を、基地局120にて実施することを可能にする効果を有する。さらに、移動通信端末100が返送する既知信号のデータ量を減少させた場合においても、閉ループ適応制御の信頼性を維持する効果を有する。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、且つ移動通信端末100が送信するデータ量、信号数を抑えながら、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ適応制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
When the
(2−3)次に、移動通信端末100の既知信号抽出部106及び閉ループ制御部107の第3の動作について説明する。
(2-3) Next, the third operation of the known
既知信号抽出部106は、上記第1〜第2の動作と同様、受信処理部103において同相成分及び直交成分に分離された既知信号を抽出し、図14に示すように、既知信号抽出部106の所定の記憶領域に格納する。その結果、当該記憶領域には、基地局120からN個のサブキャリア(サブキャリア1〜N)を通じて送信された(2×N)×8ビットの既知信号のデータが一時的に記憶される。
Similar to the first to second operations, the known
第3の動作では、閉ループ制御部107は、所定のタイミングに基づいて、当該記憶領域に格納されている既知信号のデータを格納されている順序に従い、サブキャリア毎に抽出された既知信号のデータ間の差分を抽出する。具体的には、サブキャリア1の同相成分及び直交成分はそのままとし、以後サブキャリア1の同相成分とサブキャリア2の同相成分との差分を、続いてサブキャリア1の直交成分とサブキャリア2の直交成分との差分、サブキャリア2の同相成分とサブキャリア3の同相成分との差分と続けていき、Kビット(Kは任意の整数で、かつK<N)のディジタル信号として符号化処理部109または送信処理部110へ出力する。
In the third operation, the closed-
これは、通常隣接するサブキャリアではその品質特性や通信路特性の差異が小さいことを応用したものである。つまり、差分を返送することにより返送するビット数を減少させた場合にも、信頼性を大きく損なうことなく閉ループ適応制御を実施することが可能であることを意味している。 This is an application of the fact that the difference in quality characteristics and communication path characteristics is usually small in adjacent subcarriers. That is, even when the number of bits to be returned is reduced by returning the difference, it means that the closed loop adaptive control can be performed without greatly impairing the reliability.
移動通信端末が100が上述の第3の動作を行うことにより、基地局120から送信された既知信号を基地局120に対して返送することが可能となる。これは、従来移動通信端末において実施していた適応制御パラメータの測定を、基地局にて実施することを可能にする効果を有する。さらに、移動通信端末100が返送する既知信号のデータ量を減少させた場合においても、閉ループ適応制御の信頼性を維持する効果を有する。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、且つ移動通信端末100が送信する信号数を抑えながら、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ適応制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
When the
(2−4)次に、移動通信端末100の既知信号抽出部106及び閉ループ制御部107の第4の動作について説明する。
(2-4) Next, the fourth operation of the known
既知信号抽出部106は、上記第1〜第3の動作と同様、受信処理部103において同相成分及び直交成分に分離された既知信号を抽出し、図15に示すように、既知信号抽出部106の所定の記憶領域に格納する。その結果、当該記憶領域には、基地局120からN個のサブキャリア(サブキャリア1〜N)を通じて送信された(2×N)×8ビットの既知信号のデータが一時的に記憶される。
Similar to the first to third operations, the known
このように、既知信号抽出部106は、今回受信した無線信号から抽出された既知信号のデータを記憶するが、第4の動作では、前回受信した無線信号から抽出された既知信号のデータも当該記憶領域内に保持する。そして、この第4の動作では、閉ループ制御部107は、所定のタイミングに基づいて、当該記憶領域に格納されている既知信号のデータ(シンボル)を格納されている順序に従い、サブキャリア毎に、前回抽出した既知信号のシンボルとの差分を求めて、Kビット(Kは任意の整数で、かつK<N)のディジタル信号として、符号化処理部109または送信処理部110へ出力する。
As described above, the known
これは、通常既知信号のシンボルの送信周期Tpにおいては、その品質特性や通信路特性の変動が小さいことを応用したものである。つまり、前回受信した既知信号のシンボルと今回受信した既知信号のシンボルの差分を返送することにより返送するビット数を減少させた場合にも、信頼性を損なうことなく閉ループ適応制御を実施することが可能である。 This is an application of small variations in quality characteristics and channel characteristics in the transmission cycle Tp of symbols of generally known signals. In other words, even when the number of bits to be returned is reduced by returning the difference between the previously received known signal symbol and the currently received symbol symbol, the closed loop adaptive control can be performed without impairing reliability. Is possible.
移動通信端末100が上述の第4の動作を行うことにより、基地局120より送信された既知信号を基地局120に対して返送することが可能となる。これは、従来移動通信端末において実施していた適応制御パラメータの測定を、基地局にて実施することを可能にする効果を有する。さらに、移動通信端末100が送信する信号数を減少させた場合においても、閉ループ適応制御の信頼性を維持する効果を有する。これにより、移動通信端末100の回路規模及び消費電力を増大させることなく、且つ移動通信端末100が送信する信号数を抑えながら、無線通信路の状態に応じて最適な通信状態を維持する閉ループ適応制御を行う移動通信システムを提供することが可能となる。
When the
以上の説明は、特にことわりのない限り、OFDM、OFCDMなどのマルチキャリア通信システムに適用可能である。 The above description is applicable to multi-carrier communication systems such as OFDM and OFCDM unless otherwise specified.
また、以上の説明では、基地局120が、そのビット列を既に知っている信号(既知信号)を基地局120が送信して、それを移動通信端末100が受信して返送する場合を説明するが、この場合に限らず、基地局120と移動通信端末100との間で、予めどの様なビット列の信号を送信するかを予め取り決めておいて(あるいはシステム構築時に予め定めておき)、その両者の間で定めたビット列(少なくとも基地局120が既に知っているビット列)を移動通信端末100が送信するようにしてもよい。この場合においても、上記基地局120での動作は全て適用可能である。
In the above description, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
100…移動通信端末、101…アンテナ、102…無線処理部、103…受信処理部、104…復号処理部、105…受信バッファ、106…既知信号抽出部、107…閉ループ制御部、108…送信バッファ、109…符号化処理部、110…送信処理部、111…コントローラ、120…基地局装置、121…アンテナ、122…無線処理部、123…受信処理部、124…復号処理部、125…受信バッファ、126…、閉ループ情報抽出部、127…測定部、128…適応制御処理部、129…送信バッファ、130…符号化処理部、131…基地信号挿入部、132…送信処理部、133…コントローラ。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記端末は、
前記基地局から送信された、既知信号を含む前記マルチキャリア信号を受信する第1の受信手段と、
前記第1の受信手段で受信された前記マルチキャリア信号を復号する前に、該マルチキャリア信号から同相成分及び直交成分に分離された前記既知信号を抽出する第1の抽出手段と、
前記第1の抽出手段で抽出された前記既知信号の振幅及び位相特性を含む適応制御パラメータを前記基地局で測定するために、前記第1の抽出手段で抽出された該既知信号の全部または一部を含む前記マルチキャリア信号を送信する送信手段と、
を含み、
前記基地局は、
前記送信手段で送信された前記マルチキャリア信号を受信する第2の受信手段と、
前記第2の受信手段で受信された前記マルチキャリア信号を復号する前に、該マルチキャリア信号から前記既知信号を抽出する第2の抽出手段と、
前記第2の抽出手段で抽出された前記既知信号から、前記適応制御パラメータを測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された前記適応制御パラメータを基に、前記端末との間の通信に用いる変調方式の種類と符号化率と送信電力を調節するためのパラメータの値のうちの少なくとも1つを決定する手段と、
を含むことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system that performs communication between a base station and a terminal using a multicarrier signal including a plurality of subcarrier signals,
The terminal
First receiving means for receiving the multicarrier signal including a known signal transmitted from the base station;
Before extracting the multicarrier signal received by the first receiving means, first extracting means for extracting the known signal separated from the multicarrier signal into an in-phase component and a quadrature component;
In order to measure the adaptive control parameters including the amplitude and phase characteristics of the known signal extracted by the first extracting means at the base station, all or one of the known signals extracted by the first extracting means. Transmitting means for transmitting the multicarrier signal including a section;
Including
The base station
Second receiving means for receiving the multicarrier signal transmitted by the transmitting means;
Second extracting means for extracting the known signal from the multicarrier signal before decoding the multicarrier signal received by the second receiving means;
Measuring means for measuring the adaptive control parameter from the known signal extracted by the second extracting means;
Based on the adaptive control parameter measured by the measuring means, at least one of a modulation scheme used for communication with the terminal, a coding rate, and a parameter value for adjusting transmission power, Means to determine ,
Wireless communication system comprising a.
前記マルチキャリア信号を送受信するための複数のアンテナと、
前記測定手段で測定された前記適応制御パラメータを基に、前記複数のアンテナのそれぞれに対する送信ウェイトを決定する手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 The base station
A plurality of antennas for transmitting and receiving the multicarrier signal;
Means for determining a transmission weight for each of the plurality of antennas based on the adaptive control parameter measured by the measuring means ;
The wireless communication system according to claim 1 , further comprising:
前記基地局から送信された、既知信号を含む前記マルチキャリア信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記マルチキャリア信号を復号する前に、該マルチキャリア信号から、同相成分及び直交成分に分離された前記既知信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記既知信号の振幅及び位相特性を含む適応制御パラメータを前記基地局で測定するために、前記抽出手段で抽出された前記既知信号の全部または一部を含む前記マルチキャリア信号を前記基地局へ送信する送信手段と、
を具備し、
前記送信手段で送信された前記マルチキャリア信号を受信した前記基地局により、該マルチキャリア信号を復号する前に該マルチキャリア信号から抽出された前記既知信号から前記適応制御パラメータが測定されて、該適応制御パラメータを基に、前記基地局と前記移動通信端末装置との間の通信に用いる変調方式の種類と符号化率と送信電力を調節するためのパラメータの値のうちの少なくとも1つが決定されることを特徴とする移動通信端末装置。 A mobile communication terminal apparatus that communicates with a base station using a multicarrier signal composed of a plurality of subcarrier signals,
Receiving means for receiving the multicarrier signal including a known signal transmitted from the base station;
Extraction means for extracting the known signal separated into an in-phase component and a quadrature component from the multi-carrier signal before decoding the multi-carrier signal received by the receiving means;
The multi-carrier including all or part of the known signal extracted by the extracting means for measuring, at the base station, an adaptive control parameter including amplitude and phase characteristics of the known signal extracted by the extracting means. Transmitting means for transmitting a signal to the base station;
Comprising
The adaptive control parameter is measured from the known signal extracted from the multicarrier signal before decoding the multicarrier signal by the base station that has received the multicarrier signal transmitted by the transmission means, Based on an adaptive control parameter, at least one of a modulation scheme used for communication between the base station and the mobile communication terminal apparatus, a coding rate, and a parameter value for adjusting transmission power is determined. A mobile communication terminal device.
前記基地局から送信された、既知信号を含む前記マルチキャリア信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記マルチキャリア信号を復号する前に、該マルチキャリア信号から、同相成分及び直交成分に分離された前記既知信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記既知信号の振幅及び位相特性を含む適応制御パラメータを前記基地局で測定するために、前記抽出手段により前記受信手段で今回受信された前記マルチキャリア信号から抽出された前記既知信号と、前記抽出手段により前記受信手段で前回受信された前記マルチキャリア信号から抽出された前記既知信号との差分を含む前記マルチキャリア信号を前記基地局へ送信する送信手段と、
を具備したことを特徴とする移動通信端末装置。 A mobile communication terminal apparatus that communicates with a base station using a multicarrier signal composed of a plurality of subcarrier signals,
Receiving means for receiving the multicarrier signal including a known signal transmitted from the base station;
Extraction means for extracting the known signal separated into an in-phase component and a quadrature component from the multi-carrier signal before decoding the multi-carrier signal received by the receiving means;
In order to measure the adaptive control parameters including the amplitude and phase characteristics of the known signal extracted by the extracting means at the base station, the extracting means extracts from the multicarrier signal currently received by the receiving means. Transmitting means for transmitting to the base station the multicarrier signal including a difference between the known signal and the known signal extracted from the multicarrier signal previously received by the receiving means by the extracting means;
A mobile communication terminal apparatus comprising:
既知信号を含む前記マルチキャリア信号を送信する送信手段と、
前記送信手段で送信された前記マルチキャリア信号を受信して、該マルチキャリア信号を復号する前に該マルチキャリア信号から、同相成分及び直交成分に分離された前記既知信号を抽出して、該既知信号の振幅及び位相特性を含む適応制御パラメータを前記基地局装置で測定するために、該既知信号の全部または一部を含む前記マルチキャリア信号を送信する前記端末から、前記送信手段で送信された前記マルチキャリア信号から抽出された前記既知信号の全部または一部を含むマルチキャリア信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された前記マルチキャリア信号を復号する前に、該マルチキャリア信号から前記既知信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記既知信号から、前記適応制御パラメータを測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された前記適応制御パラメータを基に、前記端末との間の通信に用いる変調方式の種類と符号化率と送信電力を調節するためのパラメータの値のうちの少なくとも1つを決定する手段と、
を具備したことを特徴とする基地局装置。 A base station apparatus that communicates with a terminal using a multicarrier signal composed of a plurality of subcarrier signals,
Transmitting means for transmitting the multicarrier signal including a known signal;
Before receiving the multicarrier signal transmitted by the transmission means and decoding the multicarrier signal, the known signal separated into in-phase and quadrature components is extracted from the multicarrier signal and the known In order to measure the adaptive control parameters including the amplitude and phase characteristics of the signal in the base station apparatus, the base station apparatus transmits the multicarrier signal including all or part of the known signal transmitted from the terminal. Receiving means for receiving a multicarrier signal including all or part of the known signal extracted from the multicarrier signal;
Extracting means for extracting the known signal from the multicarrier signal before decoding the multicarrier signal received by the receiving means;
Measuring means for measuring the adaptive control parameter from the known signal extracted by the extracting means;
Based on the adaptive control parameter measured by the measuring means, at least one of a modulation scheme used for communication with the terminal, a coding rate, and a parameter value for adjusting transmission power, Means to determine ,
A base station apparatus comprising:
前記測定手段で測定された前記適応制御パラメータを基に、前記複数のアンテナのそれぞれに対する送信ウェイトを決定する手段と、
をさらに具備したことを特徴とする請求項7記載の基地局装置。 A plurality of antennas for transmitting and receiving the multi-carrier signal;
Means for determining a transmission weight for each of the plurality of antennas based on the adaptive control parameter measured by the measuring means ;
The base station apparatus according to claim 7 , further comprising:
前記基地局が、既知信号を含む前記マルチキャリア信号を送信する第1の送信ステップと、
前記端末が、前記第1の送信ステップで送信された前記マルチキャリア信号を受信する第1の受信ステップと、
前記端末が、前記第1の受信ステップで受信した前記マルチキャリア信号を復号する前に、該マルチキャリア信号から、同相成分及び直交成分に分離された前記既知信号を抽出する第1の抽出ステップと、
前記端末が、前記第1の抽出ステップで抽出した前記既知信号の全部または一部を含む前記マルチキャリア信号を送信する第2の送信ステップと、
前記基地局が、前記第2の送信ステップで送信された前記マルチキャリア信号を受信する第2の受信ステップと、
前記基地局が、前記第2の受信ステップで受信した前記マルチキャリア信号を復号する前に該マルチキャリア信号から前記既知信号を抽出する第2の抽出ステップと、
前記基地局が、前記第2の抽出ステップで抽出した前記既知信号から、前記端末が前記第1の抽出ステップで抽出した前記既知信号の振幅及び位相特性を含む適応制御パラメータを測定する測定ステップと、
前記基地局が、前記測定ステップで測定した前記適応制御パラメータを基に、前記端末との間の通信に用いる変調方式の種類と符号化率と送信電力を調節するためのパラメータの値のうちの少なくとも1つを決定するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method between a base station and a terminal using a multicarrier signal composed of a plurality of subcarrier signals,
A first transmission step in which the base station transmits the multicarrier signal including a known signal;
A first reception step in which the terminal receives the multicarrier signal transmitted in the first transmission step;
A first extraction step of extracting, from the multicarrier signal, the known signal separated into an in-phase component and a quadrature component before the terminal decodes the multicarrier signal received in the first reception step; ,
A second transmission step in which the terminal transmits the multicarrier signal including all or part of the known signal extracted in the first extraction step;
A second receiving step in which the base station receives the multicarrier signal transmitted in the second transmitting step;
A second extraction step in which the base station extracts the known signal from the multicarrier signal before decoding the multicarrier signal received in the second reception step;
A measuring step in which the base station measures an adaptive control parameter including amplitude and phase characteristics of the known signal extracted by the terminal in the first extraction step from the known signal extracted in the second extraction step; ,
Based on the adaptive control parameter measured in the measurement step by the base station , out of parameter values for adjusting the type of modulation scheme used for communication with the terminal, the coding rate, and the transmission power Determining at least one ;
A wireless communication method comprising:
前記基地局が、前記測定ステップで測定された前記適応制御パラメータを基に、前記複数のアンテナのそれぞれに対する送信ウェイトを決定するステップ、
をさらに有することを特徴とする請求項9記載の無線通信方法。 The base station comprises a plurality of antennas for transmitting and receiving the multicarrier signal,
The base station determining a transmission weight for each of the plurality of antennas based on the adaptive control parameter measured in the measurement step;
The wireless communication method according to claim 9 , further comprising :
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