JP4477067B2 - 送信制御方法 - Google Patents
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Description
本願は、2005年9月1日に日本に出願された特願2005−253194号および2005年12月21日に日本に出願された特願2005−367860号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
更に、2個のチャンクK12、K14を時間軸方向に等分に6分割し、図示のように通信スロットs13〜s18、s20〜s25を形成する。第9ユーザに通信スロットs13、s16、s20、s23を割り当て、第10ユーザに通信スロットs14、s17、s21、s24を割り当て、第11ユーザに通信スロットs15、s18、s22、s25を割り当てる。これにより、第9〜第11ユーザはいずれも周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。
3GPP寄書,R1−050249,"Downlink Multiple Access Scheme for Evolved UTRA",[2005年8月17日検索]、インターネット(URL:ftp://ftp.3gpp.org/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_40bis/Docs/R1-050249.zip) 3GPP寄書,R1−050590,"Physical Channels and Multiplexing in Evolved UTRA Downlink",[2005年8月17日検索]、インターネット(URL:ftp://ftp.3gpp.org/TSG_RAN/WG1_RL1/R1_Ad_Hocs/LTE_AH_JUNE-05/Docs/R1-050590.zip)
図1は、無線送信機1が送信する信号が、複数の伝搬路を通って、無線受信機7へ到達することを示す概略図である。無線送信機1は複数の送信アンテナ2〜4を持ち、それぞれの送信アンテナ2〜4に異なる遅延時間0、T、2Tをそれぞれ与え、各送信アンテナ2〜4から送信する。無線受信機7は、無線送信機1から送信された信号を受信する。なお、図1では、一例として無線送信機1が3本の送信アンテナ2〜4を備える場合について説明している。
また、図中の遅延器5、6は遅延時間Tを与えるものとし、これにより上述したように、送信アンテナ3では遅延時間Tが、送信アンテナ4では遅延時間2Tが与えられるものとする。
一方、マルチユーザダイバーシチ効果を得たい場合は、瞬時の遅延プロファイルにおける最大遅延時間2T+dmaxがあまり大きくないことが望ましい。図3A〜3Bを用いて、マルチユーザダイバーシチ効果を説明する。
図3Bは、ユーザu1が使用する無線受信機での伝達関数を示している。また、図3Cは、ユーザu2が使用する無線受信機での伝達関数を示している。ユーザu1とユーザu2とでは無線受信機の位置が異なるため、瞬時の伝達関数が異なる。
しかしながら、最大遅延時間2T+dmaxが大きすぎると、伝達関数の周波数変動が早くなり、上記の周波数チャネルb1と周波数チャネルb2の間の品質差が小さくなる。
従って、十分なマルチユーザダイバーシチ効果を得るためには、図3Aに示すように、最大遅延時間2T+dmaxを小さくすることが重要となる。
また、図5Aに示すように、複数の遅延波w41〜w43が存在する場合にも、最初に到達する到来波w41と最も遅く到達する遅延波w43との到達時間差が(n−1)Tである場合、やはり図5Bに示すように、電力(縦軸)の振幅の落ち込みの周波数間隔はF=1/(n−1)Tとなる。
以上説明したように、送信信号を周波数ダイバーシチにより送信するか、マルチユーザダイバーシチにより送信するかによって((n−1)T>1/Fcとするか(n−1)T<Fcとするかによって)、伝搬路の状態に影響されることなく、周波数ダイバーシチ効果やマルチユーザダイバーシチ効果を得ることができる。
例えば、通知信号により周波数ダイバーシチが通知されたときは、送信アンテナ間の最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T>1/BWとなるように遅延時間Tを設定し、通知信号によりマルチユーザダイバーシチが通知されたときは、送信アンテナ間の最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T<1/Fcとなるように遅延時間Tを設定するようにする。
また、図示しないが、複数のチャンクに渡って、各チャンクに含まれる一部のサブキャリアがあるユーザに割り当てられた場合には、そのユーザに割り当てられた通信スロットの帯域幅BWとは、瞬時に割り当てられたサブキャリアのうち、最も周波数方向に離れたサブキャリア間の間隔を示す。
なお、周波数ダイバーシチにより送信するか、マルチユーザダイバーシチにより送信するかは、送信を行う信号の種類(パイロット信号、制御信号、ブロードキャスト/マルチキャスト信号など)や、無線受信機の移動速度(移動速度が速い場合には周波数ダイバーシチ、遅い場合にはマルチユーザダイバーシチ)などにより切り替えることができる。
本発明の第2の実施形態では、無線送信機の構成について説明する。本実施形態の無線送信機は、第1の実施形態による無線送信機1(図1)と同様に、複数の送信アンテナを有する。
なお、ここで説明する無線送信機は、送信アンテナ毎に異なる遅延時間をつけ、信号を送信する無線送信機であり、この遅延時間の付加を時間領域で行うものである。
また、本実施形態で説明する送信アンテナ毎に異なる遅延時間をつけた信号とは、実際に1番目の送信アンテナからの送信信号に対して、Tだけ遅延した信号を2番目の送信アンテナから送信し、同様にn番目の送信アンテナの送信信号が(n−1)Tだけ遅延した信号を送信する場合を想定している。
図8に示すように、物理層部は、ユーザ毎信号処理部11a、11bと、アンテナ毎信号処理部12−1、12−2、12−3を有する。ユーザ毎信号処理部11a(ユーザ毎信号処理部11bも同様)は、各ユーザが使用する無線受信機に送信する信号に対して信号処理を行う。また、アンテナ毎信号処理部12−1(アンテナ毎信号処理部12−2、12−3も同様)は、送信アンテナ毎の信号処理を行う。
誤り訂正符号化部13は、送信信号の誤り訂正符号化を行う。変調部14は、誤り訂正符号化部13の出力に対し、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:直交位相変調)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交振幅変調)などの変調処理を行う。
並列直列変換部17は、IFFT部16の出力を並列直列変換する。GI付加部18は、並列直列変換部17の出力に対しガードインターバルの付加を行う。遅延付加部19−1は、GI付加部18の出力に対して送信アンテナ毎に異なる遅延を付加する。
従って、遅延付加部19−1〜19−3においてSサンプルの遅延を付加することは、D/A変換部22の出力端で考えて時間Tの遅延を与えることに相当している。また、ユーザ毎信号処理部11aはあるチャンクで使用される、つまり、周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域のどちらかで一方で使用されることから、物理層を制御する上位層より周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域で使用することを通知する通知信号(周波数div/マルチユーザdiv通知信号)を受信する。ユーザ毎信号処理部11aは、この通知信号に基づいて、周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域のどちらを使用するか選択して、遅延時間Tを変える機能を有する。
なお、ユーザ毎信号処理部11bは、ユーザ毎信号処理部11aと同様の構成を有し、対象とするユーザのみが異なる。
合成部20は、ユーザ毎信号処理部11a、11bからアンテナ毎信号処理部12−1に出力された信号を足し合わせることにより合成する。フィルタ部21は、合成部20の出力のうち、所望帯域の信号のみを取り出す。D/A変換部22は、フィルタ部21の出力をデジタル/アナログ変換する。
なお、アンテナ毎信号処理部12−2、12−3もアンテナ毎信号処理部12−1と同様の構成を有する。アンテナ毎信号処理部12−1の出力は、それぞれ無線周波数への周波数変換を行う無線周波数変換部(図示省略)を通り、複数(3つ)の送信アンテナへ出力され、無線信号として送信される。
本発明の第3の実施形態では、無線送信機の別の構成について説明する。本実施形態の無線送信機は、送信アンテナ毎に異なる遅延時間をつけ、信号を送信する無線送信機であるが、この遅延時間の付加を時間領域で行うものである。
また、本実施形態の無線送信機は、送信信号のシンボル(有効シンボル区間)毎にガードインターバルが付加された信号を想定している。送信アンテナ毎に異なる遅延時間をつけた信号とは、実際に1番目の送信アンテナからの送信信号中のガードインターバルを取り除いた部分(有効シンボル区間)に注目しており、この有効シンボル区間のみがTだけ遅延したものを2番目の送信アンテナから送信し、同様にこの有効シンボル区間のみが、n番目の送信アンテナにおいて、(n−1)Tだけ遅延した信号を送信する場合を想定している。
ユーザ毎信号処理部111a(ユーザ毎信号処理部111bも同様)は、各ユーザが使用する無線受信機宛の信号処理を行う。アンテナ毎信号処理部112−1(アンテナ毎信号処理部112−2、112−3も同様)は、送信アンテナ毎の信号処理を行う。
ユーザ毎信号処理部111aの構成は、第2の実施形態で説明したユーザ毎信号処理部11aの構成(図8)とほぼ同じであるが、GI付加部18がなく、遅延付加部19−1〜19−3の代わりに、循環遅延付加部119−1〜119−3が設けられている点が異なる。
ユーザ毎信号処理部111aの誤り訂正符号化部13、変調部14、サブキャリア割り当て部15、IFFT部16、並列直列変換部17の機能は、第2の実施形態(図8参照)と同じであるので、同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
また、ユーザ毎信号処理部111aはあるチャンクで使用される、つまり、周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域のどちらかで一方で使用されることから、物理層を制御する上位層より周波数ダイバーシチ領域またはマルチユーザダイバーシチ領域で使用することを通知する通知信号を受信する。ユーザ毎信号処理部111aは、この通知信号に基づいて、周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域のどちらを使用するか選択し、遅延時間Tを変える機能を有する。
なお、ユーザ毎信号処理部111bは、ユーザ毎信号処理部111aと同様の構成を有し、対象とするユーザのみが異なる。
なお、4サンプルのデータに対して、0サンプルの循環遅延をつけた例が図9Aに示した信号であり、1サンプルの循環遅延をつけた例が図9Bに示した信号である。
アンテナ毎信号処理部112−1の合成部20、GI付加部18、フィルタ部21、D/A変換部22の機能については、第2の実施形態(図8)と同じであるので、同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
アンテナ毎信号処理部112−2、112−3もアンテナ毎信号処理部112−1と同様の構成を有する。アンテナ毎信号処理部112−1、112−2、112−3の出力は、それぞれ無線周波数への周波数変換を行う無線周波数変換部(図示省略)を通り、複数(3つ)の送信アンテナへと出力され、無線信号として送信される。
本発明の第4の実施形態では、更に別の無線送信機の構成について説明する。本実施形態による無線送信機は、送信アンテナ毎に異なる遅延時間をつけ、信号を送信する無線送信機であり、この遅延時間の付加を周波数領域で行うものである。
また、本実施形態では送信信号のシンボル(有効シンボル区間)毎にガードインターバルが付加された信号を想定しており、第3の実施形態の無線送信機(図10)と同様に、循環遅延を付加する場合を想定している。
ユーザ毎信号処理部211a(ユーザ毎信号処理部211bも同様)は、各ユーザが使用する無線受信機宛の信号処理を行う。サブキャリア割り当て部215は、ユーザ毎信号処理部211aからの出力を各サブキャリアに割り当てる。アンテナ毎信号処理部212−1(アンテナ毎信号処理部212−2、212−3も同様)は、アンテナ毎の信号処理を行う。
ユーザ毎信号処理部211a、211bの出力は、上位層より通知されるサブキャリア割り当て情報に基づいて、適切なサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て部215において、適切なサブキャリアに割り当てられた後、アンテナ毎信号処理部212−1、212−2、212−3に出力される。
位相回転部219は、サブキャリア割り当て部215の出力を、サブキャリア毎に位相をθmだけ回転し、IFFT部16へ出力する。なお、アンテナ毎信号処理部212−2、212−3もアンテナ毎信号処理部212−1と同様の構成を有する。
なお、本実施形態では、位相回転部219での位相θmの回転は、θm=2πfm・(n−1)Tと設定している。ここで、fmは0番目のサブキャリアとm番目のサブキャリアの周波数間隔であり、fm=m/Tsと表すことができ、(n−1)Tは1番目のアンテナに対する、n番目のアンテナにおける循環遅延時間の大きさを示す。なお、TsはOFDMシンボルの有効シンボル時間を示している。
また、ユーザ毎信号処理部211aはあるチャンクで使用される、つまり、周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域のどちらかで一方で使用されることから、物理層を制御する上位層より周波数ダイバーシチ領域またはマルチユーザダイバーシチ領域で使用することを通知する通知信号を受信する。ユーザ毎信号処理部211aは、この通知信号に基づいて、周波数ダイバーシチ領域又はマルチユーザダイバーシチ領域のどちらを使用するか選択し、遅延時間Tを変える機能を有する。
これにより、送信信号を周波数ダイバーシチにより送信するかマルチユーザダイバーシチにより送信するかによって、遅延時間Tを適切に設定することにより、伝搬路の状態に影響されることなく、周波数ダイバーシチ効果やマルチユーザダイバーシチ効果を得ることができる。
本発明の第5の実施形態では、更に別の無線送信機の構成について説明する。本実施形態による無線送信機は、周波数ダイバーシチ領域においては、送信アンテナ毎に異なる遅延時間を与えて信号を送信する一方で、マルチユーザダイバーシチ領域においては送信アンテナ毎に適切な重みを付けることにより指向制御を行う無線送信機であり、この遅延時間および指向制御を周波数領域で行うものである。
また、本実施形態では送信信号のシンボル(有効シンボル区間)毎にガードインターバルを付加した信号を想定しており、第3及び第4の実施形態と同様に、循環遅延を付加する場合を想定している。
アンテナ毎信号処理部312−1は、重み乗算部319、IFFT部16、並列直列変換部17、GI付加部18、フィルタ部21、D/A変換部22を有する。IFFT部16、並列直列変換部17、GI付加部18、フィルタ部21、D/A変換部22の機能は、第1の実施形態と同じであるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
アンテナ毎信号処理部312−1、312−2、312−3の出力は、それぞれ無線周波数への周波数変換を行う無線周波数変換部(図示省略)を通り、送信アンテナへ出力され、無線信号として送信される。
また、重みwmを乗算する場合は、以下に示すように重みを設定することにより、指向制御を行うことができる。素子間隔がキャリア周波数の半波長であるnアンテナの線形アレーを仮定した場合には、重みwmとして以下の式(1)を使用することができる。
ただし、式(1)の重みwmにおいて、nはアンテナ数であり本実施形態ではn=3、θはメインビームを向ける方向を示し、kは信号の送信を行う周波数とθの測定を行った周波数の比を示す。
ここで、メインビームを向ける方向θは、無線受信機もしくは通信相手の端末により測定された値が重み演算部310に通知され、重みwmの導出時に利用される。ただし、上述した式(1)の重みwmは一例であり、他の方法を用いることもできる。なお、前記θおよびwmを導出する手法は、「信学技報RCS2004−229」(社団法人電子情報通信学会2004年11月発行)などに記載されている。
なお、第1の実施形態で述べたように、遅延付加・指向制御部320において、通知信号により周波数ダイバーシチが通知されたときには、送信アンテナ間の最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T>1/Fcとなるように遅延時間Tを設定してもよい。
また、第1の実施形態でも述べたように、遅延付加・指向制御部320において、通知信号により周波数ダイバーシチが通知されたときには、送信アンテナ間の最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T>1/BWとなるように遅延時間Tを設定してもよい。
なお、第1の実施形態でも述べたように、遅延付加・指向制御部は、通知信号により周波数ダイバーシチが通知されたときには、送信アンテナ間の最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T>1/BWとなるように遅延時間Tを設定してもよい。
また、上述した第4、5の実施形態では、アンテナ毎、セクタ毎、基地局毎に決まった特定のスクランブルコードを乗算した信号を送信アンテナ毎に送信するようにしてもよい。
本実施形態では、物理チャネル毎の最大遅延時間(n−1)Tの大きさを変化させる場合について説明する。上述した第1〜第5の実施形態では、ある瞬間一つのチャンクにおいては1対1で通信が行われている状況を想定し、周波数ダイバーシチ効果を得たい場合には、(n−1)T>1/Fcと設定し、マルチユーザダイバーシチ効果を得たい場合には、(n−1)T<1/Fcと設定する場合を前提として説明した。
個別パイロットチャネルDDPCHは、アダプティブアレーアンテナなどセル共用アンテナと異なる伝搬路(指向性)を有する送信アンテナから、個別移動局に送信され、または受信品質の低い移動局に対して、下りリンク共通パイロットチャネルDCPCHの補強の目的で使用することもできる。
共通制御チャネルDCCCHは、W−CDMA方式の第一共通制御物理チャネルP−CCPCH、第二共通制御物理チャネルS−CCPCH、及びページングインジケータチャネルPICHに相当する報知情報(報知チャネルBCH相当)、パケット呼の有無を指すパケットページングインジケータPI情報(ページングインジケータチャネルPICH相当)、パケット呼に対応するパケットページング情報(ページングチャネルPCH相当)、下りアクセス情報(下りアクセスチャネルFACH相当)などの共通制御情報が含まれている。
マルチキャスト/ブロードキャストチャネルは情報信号の報知などに使用されている。
なお上記W−CDMA及びHSDPAの物理チャネルについては、「立川 敬二,"W−CDMA移動通信方式",ISBN4−621−04894−5」等に記載されている。
個別パイロットチャネルは、周波数ダイバーシチ領域では、(n−1)T>1/Fc、マルチユーザダイバーシチ領域では、(n−1)T<1/Fcと設定することが望ましい。なお、n本の送信アンテナに供給する送信信号を最大遅延時間(n−1)T以下だけ遅延させる遅延付加部により、送信アンテナから個別パイロットチャネルを送信する場合に、個別パイロットチャネルが含まれるチャンクが周波数ダイバーシチにより送信するかマルチユーザダイバーシチにより送信するかを通知する通知信号により、周波数ダイバーシチが通知されたときには、最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T>1/Fcとなるように遅延時間Tを設定し、通知信号によりマルチユーザダイバーシチが通知されたときには、重み演算部から出力される重みを用いて指向制御を行う、または最大遅延時間(n−1)Tが(n−1)T<1/Fcとなるように遅延時間Tを設定するようにしてもよい。
また、マルチキャスト/ブロードキャストチャネルは周波数ダイバーシチ領域でのみ使用され、(n−1)T>1/Fcと設定することが望ましい。
また、個別パイロットチャネルは、データ信号の復調などに使用する伝搬路推定値を求めるために使用する。従って、周波数ダイバーシチ領域であれば、(n−1)T>1/Fcと設定し、マルチユーザダイバーシチ領域であれば、(n−1)T<1/Fcと設定して通信を行うのが望ましいためである。
特に下り同期チャネルにおいては、一つの基地局に含まれる、複数のセクタ、複数のアンテナから、それぞれ同一の信号が、同一時間、同一周波数を用いて送信される可能性がある。従って、下り同期チャネルにおいては、一つの基地局に含まれる、複数のセクタ、複数のアンテナから、それぞれアンテナ毎に異なる遅延を付加して送信することにより、他の物理チャネルより高い周波数ダイバーシチ効果を得ることが期待できる。
しかしながら、共通制御チャネル及び個別制御チャネルは受信電力が低い場合にも正しく受信されることが望ましいことから、周波数ダイバーシチ効果が得られることが望ましく、制御チャネルの受信性能向上を優先して考えると、共通パイロットチャネルは、同一チャンクに共通制御チャネル、個別制御チャネルおよびマルチキャスト/ブロードキャストチャネルを含む場合には、(n−1)T>1/Fcと設定して送信することにより、制御チャネルにおいて周波数ダイバーシチ効果を得ることが望ましい。
このことから、各物理チャネルにおける、送信アンテナ間の最大遅延時間(n−1)Tとチャンクの周波数帯域幅Fcの関係は図15に示した関係と同じくしてもよい。
またマルチキャスト/ブロードキャストチャネルは周波数ダイバーシチ効果を得るために(n−1)T>1/Fcと設定して通信を行うことが望ましい。
なお、上述した第2〜5の実施形態では、n本の送信アンテナを備える無線送信機から、n本の送信アンテナ毎に所定の遅延時間を与えて信号を送信する場合ついて説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、無線送信機がn本の送信アンテナを備える場合において、無線送信機がマルチユーザダイバーシチを使用することを選択したときには、n本の送信アンテナ中のj本(jは整数であり、1≦j<n)の送信アンテナ毎に所定の遅延時間T'を与えて信号を送信するようにしてもよい。
また、本実施形態では、周波数ダイバーシチ効果を得るために、最大遅延時間(n−1)T>1/Fcとすることを前提としたが、第1の実施形態でも記載したように、物理チャネルが複数の周波数方向にまたがるチャンクに割り当てられ通信を行っている場合には、物理チャネルの割り当てられた帯域幅BWが周波数ダイバーシチ効果を得られる基準となるため、最大遅延時間(n−1)T>1/BWと設定することにより周波数ダイバーシチ効果を得ることも可能である。
2〜4 送信アンテナ
5、6 遅延器
7、8、9、10 無線受信機
11a、11b、111a、111b、211a、211b ユーザ毎信号処理部
12−1、12−2、12−3、112−1〜112−3、212−1〜212−3、312−1〜312−3 アンテナ毎信号処理部
13 誤り訂正符号化部
14 変調部
15、215 サブキャリア割り当て部
16 IFFT部
17 並列直列変換部
18 GI付加部
19−1〜19−3 遅延付加部
119−1〜119−3 循環遅延付加部
20 合成部
21 フィルタ部
22 D/A変換部
110 メモリ
219 位相回転部
220 遅延付加部
310 重み演算部
319 重み乗算部
320 遅延付加・指向制御部
Claims (3)
- 周波数方向と時間方向に分割されたチャンクごとにスロット割当を行う伝送システムにおける送信制御方法であって、
複数の送信アンテナに出力信号を送出するにあたり、前記複数の送信アンテナの出力信号のそれぞれに遅延を生じさせ、前記チャンクの周波数帯域幅をFcとしたとき、送信信号を周波数ダイバーシチで送信するかマルチユーザダイバーシチで送信するかに応じて前記複数の送信アンテナ間の最大遅延時間が1/Fcより小さい所定の第1の値または1/Fcより大きい所定の第2の値のいずれかになるように、上記遅延を制御することを特徴とする送信制御方法。 - マルチユーザダイバーシチのときに指向性制御を行うことを特徴とする請求項1記載の送信制御方法。
- 前記通知信号は、送信先の装置の移動速度に応じて周波数ダイバーシチで送信するかマルチユーザダイバーシチで送信するかを切り替えることを特徴とする請求項1記載の送信制御方法。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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