JP4444259B2 - 下りリンクスクランブル方法および基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信制御技術に関し、特に、ＯＦＤＭ無線アクセスにおける下りリンク物理チャネルへのスクランブルコードの割り当てと、これを実現する基地局装置の構成に関する。

下りリンクでは、他セル干渉をランダム化するためにスクランブルコードの乗算が必要である。Ｗ−ＣＤＭＡの下りリンクでは、同期チャネル（ＳＣＨ）を除く全ての物理チャネルに、共通したセクタ固有のスクランブルコードを乗算している。ここで、セクタとは、１つの基地局がカバーするエリア（セル）を分割した複数のサブエリアの各々をいう。
現在、高速・大容量の移動通信として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の標準化が進められているが、ＬＴＥの無線アクセス方式であるＥ−ＵＴＲＡ（Evolved UTRA）の下りリンクでも、他セル干渉ランダム化のためのスクランブルコードは、重要である。

ＯＦＤＭを用いたＥ−ＵＴＲＡ下りリンクでの、物理チャネルへのスクランブルコード割り当て手法が、実際に提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。この文献では、パイロットチャネルと報知チャネル（ＢＣＨ）について、基準信号や報知情報に、セル固有（基地局固有）のスクランブルコードと、セクタ固有の直交系列とを掛け合わせることによって、セクタ間で下りチャネルを直交させている。ページングチャネルについては、一律にセル固有（基地局固有）のスクランブルコードを乗算している。また、共有データチャネルとＬ１／Ｌ２制御チャネルについては、拡散を行う場合は、セル固有（基地局固有）のスクランブルコードと直交系列を組み合わせて乗算し、拡散を行わない場合は、長いスクランブル系列とセル固有（基地局固有）のスクランブルコードを組み合わせて乗算している。
MTT DoCoMo, Fujitsu, Mitsubishi Electric Corporation, NEC, Sharp, Toshiba Corporation, R1-060036, "Scrambling Code in E-UTRA downlink," 3GPP TSG-RAN WG1 LET Ad Hoc Meeting, Helsinki, Finland, January 23-25, 2006

本発明では、ＬＴＥのＯＦＤＭ無線アクセスにおける下りリンクに適したスクランブル方法を提供することを課題とする。

また、そのようなスクランブル方法を実現する基地局装置の提供を課題とする。

本発明の第１の側面として、基地局装置は、
（ａ）下りリンクの物理チャネルをランダム化するための基地局固有スクランブルコードを生成する基地局固有スクランブル生成部と、
（ｂ）セクタ固有の直交系列を生成するセクタ固有直交系列生成部と、
（ｃ）物理チャネル毎のソフト合成の要否に基づいて、前記基地局固有スクランブルコードと前記セクタ固有直交系列の乗算の要否を制御する乗算制御部と、
を備える。

好ましい構成例では、前記基地局固有スクランブルコードは、パイロットチャネルに乗算され、前記乗算制御部の出力は、少なくとも報知チャネル、ページングチャネル、およびＬ１／Ｌ２制御チャネルを含むその他の物理チャネルに乗算される。

第２の側面では、基地局装置は、
（ａ）パイロットチャネルをランダム化するための第１の基地局固有スクランブルコードを生成する第１の基地局固有スクランブル生成部と、
（ｂ）パイロットチャネル以外の物理チャネルをランダム化するための第２の基地局固有スクランブルコードを生成する第２の基地局固有スクランブル生成部と、
（ｃ）セクタ固有の直交系列を生成するセクタ固有直交系列生成部と、
（ｄ）物理チャネル毎のソフト合成の要否に基づいて、前記第２の基地局固有スクランブルコードと前記セクタ固有直交系列の乗算の要否を制御する乗算制御部と、
を備える。

この場合、前記第１の基地局固有スクランブルコードと、第２の基地局固有スクランブルコードとは、一対一の対応関係で対応付けられているのが望ましい。

物理チャネルごとに最適なスクランブルコードを割り当てることによって、効果的に干渉をランダム化し、容量増大に対応できる。

以下で、本発明の良好な実施形態について、図面を参照して説明する。実施形態では下りリンクの物理チャネルの種類に応じて、それぞれ適切なスクランブルコードを割り当てる。まず、下りリンクのスクランブリンクに使用されるスクランブルコードの種類を説明する。実施形態では、基地局固有（セクタ共通）スクランブルコードと、セクタ固有スクランブルコードと、ユーザ固有スクランブルコードと、ＭＢＭＳ（Multimedia Broadcast Multicast Service）固有スクランブルコードと、を用いる。
（１）基地局固有（セクタ共通）スクランブルコード
基地局固有スクランブルコードは、基地局ごとに固有に割り当てられるコードであり、原則として、１つの基地局に１種類のスクランブルコードが割り当てられる。したがって、同一基地局に属するセクタ間で共通のスクランブルコードが用いられることになる。

ただし、オペレータによっては、１つの基地局に複数のスクランブルコードが割り当てられることも許容される。その場合であっても、同一基地局に属する任意の複数セクタ間で共通のスクランブルコードを用いることができる。たとえば、ある基地局にセクタ１〜６が属している場合に、セクタ１と３で共通にスクランブルコードＳＣ１を用い、セクタ２，４，５，６に共通してスクランブルコードＳＣ２を用いることができる。

基地局固有のスクランブルコードとして、パイロットチャネルに対して、それ以外のチャネルとは別の専用の系列を割り当ててもよい。たとえば、パイロットチャネルにはＣＡＺＡＣ系列（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation sequence）を用い、その他の物理チャネルには、より一般的なＰＮ（擬似ランダム雑音）系列を割り当てる。この場合、基地局固有のスクランブルコードとして、その基地局で用いるＣＡＺＡＣ系列とＰＮ系列は、一対一対応で対応付けられている。これについては、後述する。
（２）セクタ固有スクランブルコード
セクタ毎に異なる固有のスクランブルコードである。実施形態では、基地局固有のスクランブルコードから派生する関係にある。たとえば、基地局固有スクランブルコードに、セクタごとに固有の直交系列を乗算することによって、セクタ固有のスクランブルコードを生成する。
（３）ユーザ固有スクランブルコード
ユーザ端末（ＩＤ）ごとに固有のスクランブルコードである。他のユーザが同じ場所のデータを読みに行った場合に、データを復調されてしまうのを防ぐ。
（４）ＭＢＭＳサービス固有スクランブルコード
マルチメディア・ブロードキャスト・マルチキャストサービスごとに固有のスクランブルコードであり、ＭＢＭＳサービスが提供される一定範囲のエリア（複数の基地局を含む）ごとに用いられる。ＭＢＭＳサービス境界における干渉をランダム化する。

次に、図１を参照して、どの物理チャネルに、どのスクランブルコードを適用するかを順次説明する。
（１）パイロットチャネル
パイロットチャネルには、基地局固有のスクランブルコードを割り当てる。ここでパイロットチャネルは、セクタごとに生成されるセクタ固有の直交系列である。パイロットチャネルのランダム化のために与えられる基地局固有のスクランブルコードは、パイロットチャネル専用に用いられる専用系列であってもよいし、その他の物理チャネルと共通して用いられる一般系列であってもよい。たとえば、図２に示すように、パイロットチャネルの送信時には、基地局ごとにパイロットチャネル用に与えられ専用系列でスクランブリングし、それ以外の物理チャネルに対しては、一般系列をスクランブルコードとして適用する。パイロットチャネル専用系列としては、たとえばＣＡＺＡＣ系列またはその一部を切り出したものを用いることができる。一般系列としては、たとえばＰＮ系列またはその一部を切り出したものを用いることができる。この場合、ある基地局で用いるパイロットチャネル専用系列（たとえばＣＡＺＡＣ系列）と一般系列（たとえばＰＮ系列）とは、一対一の対応関係にある。

図２の例では、基地局（Node B）＃１に、パイロットチャネル専用のＣＡＺＡＣ系列＃１と、それ以外の物理チャネルのスクランブリングに用いる一般系列（Ｎ系列）＃１とが与えられ、ＣＡＺＡＣ＃１とＰＮ＃１とは、一対一で関係付けられている。同様に、基地局＃２に、パイロット専用のＣＡＺＡＣ系列＃２と、一般系列（ＰＮ系列）＃２が与えられ、これらの系列も一対一で対応付けられている。ユーザ端末（ＵＥ）は、セルサーチでＣＡＺＡＣ系列＃Ｎを検出すると、ここからこの基地局で用いられている一般系列＃Ｎを知ることができる。

パイロットチャネル専用系列と一般系列とは、それぞれ異なる系列長、繰り返し周期を有するが、系列長、周期が同じであってもよい。

パイロットチャネルのスクランブル化に、チャネル推定に適した専用の系列を割り当てることによって、各ユーザ端末への無線リソースの割り当てを、より的確に行うことが可能になる。
（２）同期チャネル
図１に戻って、同期チャネル（ＳＣＨ）はランダム化する必要はない。したがってスクランブルコードの乗算は行わない。
（３）報知チャネル（ＢＣＨ）
報知チャネル（ＢＣＨ）のスクランブルは、同一基地局内でソフト合成（soft combining）を行うか否かによって、異なるスクランブルコードを用いる。ソフト合成とは、一定エリア内（たとえば基地局がカバーするセル内）に存在するユーザ端末に対して、異なるセクタからマルチパス伝播する信号を、ＯＦＤＭ伝送のガードインターバルの範囲内で合成受信させる手法をいう。ソフト合成は、複数のセクタに共通の報知情報を含む報知チャネルや、複数のセクタに共通のページングチャネル、複数のセクタに共通するページング・インディケータを伝送するＬ１／Ｌ２制御チャネルなど、異なるセクタから同一信号を送信する可能性のあるチャネルに適用できる。

したがって、ソフト合成を行う場合は、マルチパス伝搬する複数のセクタ間で共通して用いられる基地局固有のスクランブルコードを用いる。この基地局固有のスクランブルコードは、たとえばＰＮ系列などの一般系列である。また、ここでいう基地局固有のスクランブルコードとは、かならずしも１つの基地局に１つ与えられる固有スクランブルコードである必要はなく、１つの基地局に複数与えられる基地局固有のスクランブルコードの中の１つであってもよい。一方、ソフト合成を行わない場合は、セクタ間干渉を低減するために、セクタ固有のスクランブルコードを乗算する。

ソフト合成の要否は、たとえばユーザ端末の位置情報に基づいて行う。ユーザ端末がセルあるいはセクタの境界に位置するときは、セル間またはセクタ間の干渉により、受信品質の劣化が生じてしまう。そこで、複数のセクタから異なるパスで伝搬する同一の信号をガードインターバルの範囲内でソフト合成させ、いわゆる遅延ダイバーシティにより受信品質の改善をはかる。

なお、一実施形態として、報知チャネルには、ソフト合成を行わずに、セル固有のスクランブルコードを乗算するものと定めておいてもよい。
（４）ページングチャネル（ＰＣＨ）
ページングチャネル（ＰＣＨ）も、報知チャネルと同様に、同一基地局内でのソフト合成の有無によって、適用するスクランブルコードを変える。同一基地局内でソフト合成を行う場合は、基地局固有のスクランブルコードを乗算する。このスクランブルコードは、たとえばＰＮ系列などの一般系列である。ソフト合成を行わない場合は、セクタ固有のスクランブルコードでランダム化する。

なお、一実施形態として、ページングチャネルには、ソフト合成を行うこととして、基地局固有のスクランブルコードを乗算するものと定めておいてもよい。
（５）Ｌ１／Ｌ２制御チャネル
報知チャネルやページングチャネルと同様に、同一基地局内でソフト合成を行う場合は基地局固有のスクランブルコードを乗算する。ソフト合成を行わない場合は、セクタ固有のスクランブルコードを用いる。

もっとも、セクタ間で直交する（ＣＤＭやＦＤＭ）下りリンクの送信では、ソフト合成を行わない場合でも、基地局固有のスクランブルコードでランダム化することができる。
（６）シェアド（共有）データチャネル
共有データチャネルには、セクタ固有のスクランブルコード、またはユーザ固有のスクランブルコードを乗算する。
（７）ＭＢＭＳチャネルには、ＭＢＭＳサービスに固有のスクランブルコードを乗算する。ＭＢＭＳサービスを行うエリア間が隣接しない場合は、スクランブルを行わなくてもよい。

図３は、基地局固有のスクランブルコードと、セクタ固有のスクランブルコードとの関係を示す図である。図３（ａ）に示すように、各基地局には、その基地局に固有のスクランブルコードが与えられている。ｎ番目の基地局には、基地局固有スクランブルコード＃ｎが与えられている。この基地局＃ｎに、Ｍ個のセクタが属する。すなわち、セクタ固有のスクランブルコードはＭ個存在する。図３（ａ）の例では、セクタ固有スクランブルコード＃ｎ−１、＃ｎ−２、…＃ｎ−Ｍである。

セクタ固有スクランブルコードを生成するには、図３（ｂ）に示すように、基地局＃ｎに固有のスクランブルコード＃ｎに、各セクタに固有の直交系列＃ｍ（ｍは１〜Ｍまでの自然数）を乗算する。これによって、各セクタに固有のスクランブルコード＃ｎ−ｍが得られる。

図４は、スクランブルの手法を示す。図４（ａ）はビットレベルスクランブル法、図４（ｂ）はシンボルレベルスクランブル法である。ビットレベルスクランブル法では、チャネル符号化された情報ビットをスクランブリングし、その後にデータ変調する。この方法では、チャネル符号化したバイナリ系列にスクランブルコードを乗算するので、演算量が少なくて済む。また、スクランブルの後に変調するので、多値データ変調シンボルもランダム化される。

シンボルレベルスクランブル法は、チャネル符号化し、データ変調した情報ビットをスクランブルして送信シンボルを生成する方法である。この方法は、ＣＤＭ（コード分割多重）によるチャネル間直交が得られる。また、ビットレベルスクランブル法において、インプリで適切な制限をかけることで、低演算量を維持したまま、シンボルレベルスクランブル法と等価の直交性を実現することもできる。

図５は、一般系列の２次元（時間、周波数方向）スクランブルパターンの生成方法の一例を示す図である。この例では、周波数方向に４０のサブキャリアが配置され、８つのＯＦＤＭシンボル周期で１無線フレームまたは１ＴＴＩ（伝送時間インターバル）を構成する。網掛けされた領域は、繰り返し周期を示し、この例では１ＴＴＩが繰り返し周期となる。各ブロック内の数字は、スクランブル符号の位相を示す。

図５の例では、周波数領域で巡回シフトにより、一般系列を生成している。パンクチャした箇所にパイロットチャネルが埋め込まれている。この一般系列と、埋め込まれているパイロットチャネルの専用系列は、上述したように一対一対応である。

図６は、本発明の一実施形態に係る基地局装置の概略ブロック図である。基地局装置１０において、図示しない各チャネル生成部により、パイロットチャネル、同期チャネル（ＳＣＨ）、ページングチャネル（ＰＣＨ）、報知チャネル（ＢＣＨ）、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル、共有データチャネル、ＭＢＭＳチャネルが生成され、チャネル符号化部（不図示）で符号化される。たとえば、パイロットチャネル生成部（不図示）は、セクタごとに固有の直交系列としてパイロットチャネルを生成する。

基地局装置１０は、パイロットチャネルをランダム化するための第１の基地局固有スクランブルコードを生成する第１の基地局固有スクランブル生成部１１と、パイロットチャネル以外の物理チャネルをランダム化するための第２の基地局固有スクランブルコードを生成する第２の基地局固有スクランブル生成部１２と、セクタ固有のスクランブルコードの生成に用いられるセクタ固有直交系列を生成するセクタ固有直交系列生成部１３と、ＭＢＭＳサービスに固有のスクランブルコードを生成するＭＢＭＳサービス固有スクランブル生成部１４を有する。セクタ固有スクランブルコードは、第２の基地局固有スクランブル生成部１２で生成された第２の基地局固有スクランブルコードに、セクタ固有直交系列生成部１３で生成された直交系列を乗算することによって、生成される。

図６の例では、第１の基地局固有スクランブル生成部１１で生成されたパイロットチャネル専用の第１の基地局固有スクランブルコードは、パイロットチャネルに乗算される。第２の基地局固有スクランブル生成部１２で生成された一般系列用の第２の基地局固有スクランブルコードは、ページングチャネルに乗算される。この例では、ページングチャネルはソフト合成を要するチャネルである。

第２の基地局固有スクランブルコードは、セクタ固有直交系列生成部１３によって生成されたセクタ固有直交系列と乗算されて、セクタ固有スクランブルコードが生成される。このセクタ固有スクランブルコードは、この例ではソフト合成を必要としない物理チャネルである報知チャネル、Ｌ１／Ｌ２制御チャネル、共有チャネルに乗算される。

また、ＭＢＭＳサービス固有スクランブル生成部１４で生成されたＭＢＭＳサービスに固有のスクランブルコードは、ＭＢＭＳデータチャネルに乗算される。

スクランブルされ、データ変調された各チャネルは、マルチチャネル多重部１５で直交するサブキャリアに多重化され、複素平面にマッピングされる。さらに、ＩＦＦＴ部１６で逆高速フーリエ変換、ＣＰ付与部１７でＣＰ（cyclic prefix）の付与、ＲＦ送信回路１８でＲＦ信号への変換処理、電力増幅器１９で増幅処理され、アンテナ２０から送信される。

このような構成により、ソフト合成の要否に基づいて、各物理チャネルを適切なスクランブルコードでランダム化してユーザ端末へ送信することができ、セル間、またはセクタ間の干渉を効果的に低減することができる。

なお、図６の例では、パイロットチャネル専用に用いられる基地局固有スクランブル生成部１１を用いているが、必ずしもパイロットチャネル用に専用系列を用いる必要はなく、ＭＢＭＳチャネルを除く物理チャネルに共通して、一般系列の基地局固有スクランブルコードを用いてもよい。その場合は、図６の第１の基地局固有スクランブル生成部１１をなくして、第２の基地局固有スクランブル生成部１２の出力を、パイロットチャネルに接続して乗算すればよい。

また、図示はしないが、ユーザ固有スクランブルコード生成部をさらに設けて、干渉の度合いに応じて、共有データチャネルにユーザ固有スクランブルコードを乗算する構成としてもよい。

図７は図６の基地局装置１０の変形例である。基地局装置１０は、乗算制御部２２において、ソフト合成の要否判断に基づいて、基地局固有スクランブルコードと、セクタ固有直交系列との乗算の要否を制御する。ソフト合成の必要がない物理チャネルには、第２の基地局固有スクランブルコードにセクタ固有の直交系列を乗算して、セクタ固有のスクランブルコードを生成し、出力する。ソフト合成を行う必要のある物理チャネルには、第２の基地局固有スクランブルコードに直交系列を乗算せずに、第２の基地局固有スクランブルコードをそのまま出力する。乗算制御部２２は単一のブロックで描かれているが、物理チャネルごとに設けられている。

乗算制御部２２の出力は、ページングチャネル、報知チャネル（ＢＣＨ）、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルにそれぞれ掛け合わされて、これらの物理チャネルをランダム化する。

共有データチャネルについては、基本的に第２の基地局固有スクランブルコードとセクタ固有直交系列との乗算結果であるセクタ固有スクランブルコードが乗算されるが、ユーザ固有のスクランブルコードを乗算してもよい。

本発明の実施形態において、下りリンクで伝送される物理チャネルと、これらのチャネルの適用されるスクランブルコードの対応を示す表である。 基地局固有のスクランブルコードについて、パイロットチャネルに専用に用いられる専用系列と、それ以外の物理チャネルに用いられる一般系列との一対一対応の関係を示す図である。 本発明の実施形態において、基地局固有スクランブルコードからセクタ固有スクランブルコードを生成する処理を説明する図である。 スクランブル法の例を示す図である。 パイロットチャネル以外の物理チャネルに適用される一般系列の２次元スクランブルパターンの生成例を示す図である。 本発明の実施形態の基地局装置の構成例１を示す概略ブロック図である。 本発明の実施形態の基地局構成の構成例２を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１０ 基地局
１１ 第１の基地局固有スクランブル生成部（パイロットチャネル用）
１２ 第２の基地局固有スクランブル生成部
１３ セクタ固有直交系列生成部
１４ ＭＢＭＳサービス固有スクランブル生成部
１５ マルチチャネル多重部
１６ ＩＦＦＴ部
１７ ＣＰ付加部
１８ ＲＦ送信回路
１９ 電力増幅器
２０ アンテナ
２２ 乗算制御部

Claims (8)

1. パイロットチャネルをランダム化するための第１の基地局固有スクランブルコードを生成する第１の基地局固有スクランブル生成部と、
   パイロットチャネル以外の所定の物理チャネルをランダム化するための第２の基地局固有スクランブルコードを生成する第２の基地局固有スクランブル生成部と、
   セクタ固有の直交系列を生成するセクタ固有直交系列生成部と、
   物理チャネル毎のソフト合成の要否に応じて、前記第２の基地局固有スクランブルコードを出力する、又は前記第２の基地局固有スクランブルコードと前記セクタ固有直交系列との乗算結果を出力する乗算制御部と、
   前記所定の物理チャネルと前記乗算制御部からの出力とを乗算する乗算部と
   を備え、前記第１の基地局固有スクランブルコードと、前記第２の基地局固有スクランブルコードとは、一対一の対応関係で対応付けられている、基地局装置。
2. 前記乗算制御部は、ソフト合成が必要な物理チャネルに対しては、前記乗算を行わずに前記第２の基地局固有スクランブルコードをそのまま出力する、請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記乗算制御部は、ソフト合成が不要な物理チャネルに対しては、前記乗算を行って、前記第２の基地局固有スクランブルコードと、前記セクタ固有の直交系列との乗算結果を出力する、請求項１又は２に記載の基地局装置。
4. 前記乗算制御部は、共有データチャネルをランダム化する場合は、移動局毎に固有のスクランブルコード系列を用いる、請求項１ないし３の何れか１項に記載の基地局装置。
5. ＭＢＭＳチャネルをランダム化するためのＭＢＭＳサービス固有スクランブルコード生成部をさらに備える、請求項１ないし４の何れか１項に記載の基地局装置。
6. セクタごとのパイロットチャネルを、セクタ固有の直交系列として生成するパイロットチャネル生成部をさらに備える、請求項１ないし５の何れか１項に記載の基地局装置。
7. パイロットチャネルに第１の基地局固有スクランブルコードを乗算してランダム化し、パイロットチャネル以外の所定の物理チャネルに或るスクランブルコードを乗算してランダム化し、パイロットチャネル及びパイロットチャネル以外の物理チャネルを含む信号を下りリンクで送信するステップを含み、
   前記或るスクランブルコードは、ソフト合成が必要な物理チャネルに対しては第２の基地局固有スクランブルコードであり、ソフト合成が不要な物理チャネルに対しては、前記第２の基地局固有スクランブルコードとセクタ固有のスクランブルコードとの乗算結果であり、前記第１の基地局固有スクランブルコードと、第２の基地局固有スクランブルコードとは、一対一の対応関係で対応付けられている、下りリンクスクランブル方法。
8. 共有データチャネルに、前記セクタ固有クランブルコードまたはユーザ固有スクランブルコードを乗算してランダム化するステップをさらに含む、請求項７記載の下りリンクスクランブル方法。

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