JP4588083B2 - Base station and radio communication method - Google Patents
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Description
本発明は、OFDMA方式を用いた無線通信が可能な基地局および無線通信方法に関する。 The present invention relates to a base station and a wireless communication method capable of wireless communication using the OFDMA scheme.
近年、PHS(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される端末装置が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。特に昨今では、入手可能な情報量も増加の一途を辿り、大容量のデータをダウンロードするため高速かつ高品質な無線通信方式が取り入れられるようになってきた。 In recent years, terminal devices represented by PHS (Personal Handy phone System) and mobile phones have become widespread, making it possible to make calls and obtain information regardless of location or time. Especially in recent years, the amount of available information has been increasing, and high-speed and high-quality wireless communication systems have been introduced to download large amounts of data.
これらのような無線通信においては、送受信を行うために信号を二重化する必要がある。二重化の方式としては、時分割によって送受信を切り換えるTDD(Time Division Duplex:時分割複信)、周波数を異ならせて送受信を二重化するFDD(Frequency Division Duplex:周波数分割復信)が代表的である。また同時に複数の端末装置と通信をする多元接続のための方式としては、時分割して複数の端末装置を切り換えるTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)、周波数帯域を分割するFDMA(Frequency Division Multiple Access:周波数分割多元接続)、端末装置ごとに異なる符号を乗算するCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多重接続)が代表的である。 In such wireless communication, it is necessary to duplicate signals in order to transmit and receive. Typical duplexing methods include TDD (Time Division Duplex) that switches transmission and reception by time division and FDD (Frequency Division Duplex) that duplexes transmission and reception by changing the frequency. Also, as a method for multiple access to communicate with a plurality of terminal devices at the same time, TDMA (Time Division Multiple Access) for switching a plurality of terminal devices by time division, FDMA (Frequency) for dividing a frequency band Typical examples are Division Multiple Access (frequency division multiple access) and CDMA (Code Division Multiple Access) that multiplies a different code for each terminal device.
例えば、高速デジタル通信を可能とする次世代PHS通信規格として、ARIB(Association of Radio Industries and Businesses) STD T95(非特許文献1)やPHS MoU(Memorandum of Understanding)があり、このような通信規格では、OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System(次世代PHSシステム)を策定しつつある。 For example, as next-generation PHS communication standards that enable high-speed digital communication, there are ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) STD T95 (Non-patent Document 1) and PHS MoU (Memorandum of Understanding). , OFDMA / TDMA TDD Broadband Wireless Access System (next generation PHS system) is being formulated.
OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:直交周波数分割多元接続)は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)において多元接続を行うものである。OFDMはFDM(Frequency Division Multiple:周波数分割多重)を発展させた方式であり、周波数軸上でキャリア信号を多数のサブキャリアに分割し、隣接するサブキャリア間で信号波の位相を直交させることにより、サブキャリアの帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。OFDMでは全てのサブキャリアを1つの端末装置が占有するが、OFDMAでは数個(例えば24個)のサブキャリアをグループ化してサブチャネルを構成し、複数の端末装置で全てのサブチャネルを共有することにより多元接続を行う。サブチャネルは、例えば18MHzの周波数帯域を20個に分割することとなる。 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) performs multiple access in OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). OFDM is a method developed from FDM (Frequency Division Multiple), which divides a carrier signal into a large number of subcarriers on the frequency axis and orthogonalizes the phase of a signal wave between adjacent subcarriers. This is a method of effectively using the frequency band by partially overlapping the subcarrier bands. In OFDM, all subcarriers are occupied by one terminal apparatus, but in OFDMA, several subcarriers (for example, 24) are grouped to form a subchannel, and a plurality of terminal apparatuses share all subchannels. Multiple access. For example, the sub-channel divides the frequency band of 18 MHz into 20 pieces.
さらに次世代PHSシステムでは、OFDMAに加えて、TDMAによる多元接続を行う。TDMAは、周波数を時間軸で複数のタイムスロットに分割し、複数の相手と通信を行う方式である。現状では、上り(Up Link:端末装置から基地局)と下り(Down Link:基地局から端末装置)をそれぞれ4つに分割することが想定されている。すなわち次世代PHSシステムでは、周波数軸と時間軸の両方で通信ブロックに細分化し、多数の端末装置に通信ブロックを動的に割り当てて効率的に通信を行う。1つのサブチャネルにおける1つのタイムスロットによって定まる通信ブロックをPRU(Physical Resource Unit)と称し、1つの基地局あたり80個のPRUを利用することが想定されている。 Further, in the next generation PHS system, in addition to OFDMA, multiple access by TDMA is performed. TDMA is a system in which a frequency is divided into a plurality of time slots on a time axis and communication is performed with a plurality of opponents. At present, it is assumed that each of uplink (Up Link: terminal device to base station) and downlink (Down Link: base station to terminal device) is divided into four. That is, in the next-generation PHS system, the communication block is subdivided into both the frequency axis and the time axis, and communication is efficiently performed by dynamically allocating the communication block to many terminal devices. A communication block determined by one time slot in one subchannel is called a PRU (Physical Resource Unit), and it is assumed that 80 PRUs are used per base station.
上述のように基地局は20個のサブチャネルを利用できるが、そのうちの1つのサブチャネルは制御チャネル(CCH)として利用し、残りのサブチャネルを端末装置に対して動的に割り当てる(DCA:Dynamic Channel Assign)。通信に利用されるサブチャネルに含まれるPRUには、アンカーチャネルもしくはエクストラチャネルが割り当てられる。アンカーチャネルは端末装置ごとに1つ割り当てられ、その端末装置に対するエクストラチャネルが割り当てられたPRUのマップを含んでいる。エクストラチャネルは実際にデータを内包するチャネルであって、データ量や通信状況に応じて1つの端末装置に複数のエクストラチャネルが割り当てられる。このようにアンカーチャネルに含まれるマップによってエクストラチャネルの割り当てを通知することをFM−mode(Fast access channel based on Map-Mode)と称する。 As described above, the base station can use 20 subchannels, one of which is used as a control channel (CCH), and the remaining subchannels are dynamically allocated to terminal devices (DCA: Dynamic Channel Assign). An anchor channel or an extra channel is allocated to the PRU included in the subchannel used for communication. One anchor channel is assigned to each terminal device, and includes a map of PRUs to which an extra channel for the terminal device is assigned. An extra channel is a channel that actually includes data, and a plurality of extra channels are assigned to one terminal device according to the amount of data and communication status. The notification of the extra channel assignment by the map included in the anchor channel is referred to as FM-mode (Fast access channel based on Map-Mode).
アンカーチャネルは、全PRUに対してキャリアセンスを行うことにより求められた最も通信品質のよいPRUに割り当てられる。エクストラチャネルは、基本的にはキャリアセンスが行われないが、通信が行われていないPRUをその基地局が新たに使用する場合にはキャリアセンスを行ってから割り当てられる。このように、基地局はアンカーチャネルを介してエクストラチャネルの位置および数を動的に変更することができるため、大容量のデータを高速に送受信することが可能となる。 The anchor channel is assigned to the PRU having the best communication quality obtained by performing carrier sense on all PRUs. The extra channel is basically not subjected to carrier sense. However, when the base station newly uses a PRU that is not performing communication, the extra channel is assigned after performing carrier sense. Thus, since the base station can dynamically change the position and number of extra channels via the anchor channel, it is possible to transmit and receive a large amount of data at high speed.
しかし、OFDMA方式におけるPRUは、隣接するPRUからの干渉を受けやすいという問題がある。無線通信における干渉を防止する提案としてさまざまな提案がなされている。例えば特許文献1では、ダウンリンクフレームをほぼ同一サイズのリソースブロックに分割して、送信データをリソースブロック内で先頭からスケジュールし、リソースブロックを超える容量のデータは他のセクタに割り当てられたリソースブロックの終端から送信されるようにスケジュールする。これにより同一チャネルセクタにおいて延々と通信を行うことを防止し、同一チャネルの干渉を低減させることができるとしている。
上述したようにOFDMA/TDMA TDDシステムにおいては、従来のTDMA−TDDに比してさらに多くの端末装置(ユーザ)と、多くの通信ブロック(PRU)を用いて通信を行うことができる。しかし、端末装置ごとに通信状況や基地局からの距離が異なり、それに伴って変調方式や電力、遅延量が異なる場合があるため、隣接するPRU同士で干渉が生じる場合がある。遅延量についてはTDMAにおけるガードバンドによって有効に干渉を防止しうる。しかしOFDMAではサブキャリアの周波数帯域を重複させているため、変調方式や電力が大きく異なると、隣接するPRUの電波の影響を受けてしまう。 As described above, in the OFDMA / TDMA TDD system, communication can be performed with more terminal devices (users) and more communication blocks (PRUs) than in the conventional TDMA-TDD. However, since the communication status and the distance from the base station are different for each terminal device, and the modulation method, power, and delay amount may be different accordingly, interference may occur between adjacent PRUs. As for the delay amount, interference can be effectively prevented by a guard band in TDMA. However, since the frequency bands of subcarriers are overlapped in OFDMA, if the modulation method or power is greatly different, it is affected by the radio waves of adjacent PRUs.
干渉によってエクストラチャネルにエラーが検出されると、ARQ(Automatic Repeat reQuest)やHARQ(Hybrid-Automatic Repeat reQuest)などの再送要求を行って補填することができる。しかしアンカーチャネルは、エクストラチャネルの数および位置の情報(マップ)を含んでいるため、アンカーチャネルが他のPRUからの干渉により利用できなくなれば、通信自体が不可能となる。 If an error is detected in the extra channel due to interference, it can be compensated by making a retransmission request such as ARQ (Automatic Repeat reQuest) or HARQ (Hybrid-Automatic Repeat reQuest). However, since the anchor channel includes information (map) on the number and position of extra channels, if the anchor channel becomes unavailable due to interference from other PRUs, communication itself becomes impossible.
一方、上述したように、アンカーチャネルはキャリアセンスを遂行することによって割り当てを行い、アンカーチャネルのPRUの位置は通信を切断するまで変更しない。このため、キャリアセンスを行った時点での所定のPRUに対する干渉の有無は判断できるが、次以降のフレームタイミングでの当該所定のPRUに対する干渉の有無を判断することはできない。したがって、通信中にアンカーチャネルを割り当てたPRUの通信状況が悪化したとしても、これに対処することはできない。 On the other hand, as described above, the anchor channel is allocated by performing carrier sense, and the position of the PRU of the anchor channel is not changed until communication is disconnected. For this reason, it is possible to determine whether or not there is interference with the predetermined PRU at the time of performing carrier sense, but it is not possible to determine whether or not there is interference with the predetermined PRU at the subsequent frame timing. Therefore, even if the communication status of the PRU to which the anchor channel is allocated during communication deteriorates, this cannot be dealt with.
具体的な事例として、エクストラチャネルは動的に割り当てられるため、キャリアセンスの結果に基づいてアンカーチャネルが割り当てられた後に当該アンカーチャネルに隣接する(特に、周波数軸方向に隣接する)PRUに他の端末装置のエクストラチャネルが割り当てられることがある。特にエクストラチャネルが高出力の変調方式(例えば256QAM(Quadrature Amplitude Modulation))を用いる場合には、アンカーチャネルは他の端末装置のエクストラチャネルよって干渉を受け、通信が行えなくなるおそれがある。 As a specific example, since an extra channel is dynamically allocated, after an anchor channel is allocated based on the result of carrier sense, other PRUs adjacent to the anchor channel (especially adjacent to the frequency axis direction) An extra channel of the terminal device may be assigned. In particular, when the extra channel uses a high-output modulation scheme (for example, 256 QAM (Quadrature Amplitude Modulation)), the anchor channel may be interfered by an extra channel of another terminal device and communication may not be performed.
本発明は、このような問題に鑑み、1の端末装置が利用するアンカーチャネルおよびエクストラチャネルが割り当てられるPRUの位置を工夫することで、アンカーチャネルが受ける干渉を最小限に抑えることができ、安定して通信を行うことが可能な基地局および無線通信方法を提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention can minimize the interference received by the anchor channel by devising the position of the PRU to which the anchor channel and the extra channel used by one terminal apparatus are allocated. It is an object of the present invention to provide a base station and a wireless communication method capable of performing communication.
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、OFDMA方式を用いて、通信フレームを構成する複数のPRUのうち少なくとも一部を1または複数の端末装置に割り当てて無線通信を行う基地局であって、前記通信フレームは、前記通信端末に対してデータの通信に用いるエクストラチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第1のサブチャネルを含む周波数領域と、当該エクストラチャネルの位置を示すマップを含むアンカーチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第2のサブチャネルを含む周波数領域と、を含み、前記通信端末に対して、前記第2のサブチャネルに含まれるPRUに前記アンカーチャネルを割り当て、前記第1のサブチャネルに含まれるPRUに前記エクストラチャネルを割り当てるチャネル割当部と、前記通信フレームに含まれる、前記第1のサブチャネルの数と、前記第2のサブチャネルの数とを、前記基地局に対する前記端末装置の接続数に応じて設定するチャネル数設定手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a typical configuration of the present invention performs wireless communication by assigning at least a part of a plurality of PRUs constituting a communication frame to one or a plurality of terminal devices using the OFDMA scheme. a base station, wherein the communication frame includes a frequency region including a first sub-channel having a predetermined number of the PRU extra channelization Le is assigned to be used for communication of data to the communication terminal, the position of the extra channel A frequency region including a second subchannel having a predetermined number of PRUs to which an anchor channel including a map to be assigned is allocated, and for the communication terminal, the anchor channel is assigned to the PRU included in the second subchannel. assignment, the first channel to assign the extra channel to PRU included in the subchannel And hook part, included in the communication frame, the number of the first sub-channel, and the number of the second sub-channel, the number of channels set to set according to the number of connections of the terminal device to the base station and wherein the obtaining Bei and means.
上記の構成により、所定周波数領域のPRUにはアンカーチャネルのみが割り当てられるため、アンカーチャネルを割り当てるPRUの周波数の領域と、エクストラチャネルを割り当てるPRUの周波数の領域とを確実に区分することができる。したがって、アンカーチャネルが割り当てられた後に、当該アンカーチャネルに隣接するPRUに他の端末装置のエクストラチャネルが割り当てられることがないため、エクストラチャネルによるアンカーチャネルへの干渉を防止することができる。これにより、通信の安定性の向上を図ることが可能になる。 With the above configuration, since only an anchor channel is assigned to a PRU in a predetermined frequency region, a PRU frequency region to which an anchor channel is assigned and a PRU frequency region to which an extra channel is assigned can be reliably distinguished. Therefore, after the anchor channel is assigned, the extra channel of another terminal apparatus is not assigned to the PRU adjacent to the anchor channel, so that interference to the anchor channel by the extra channel can be prevented. Thereby, it becomes possible to improve the stability of communication.
上記の第2のサブチャネルを含む周波数領域は、制御チャネルが割り当てられる周波数領域に隣接しているとよい。 The frequency region including the second subchannel may be adjacent to the frequency region to which the control channel is assigned.
制御チャネルは間欠的に送信されるため、制御チャネル送信後から次の制御チャネル送信前までは制御チャネルは通信が行われない。このため、制御チャネルが割り当てられているPRUは隣接するPRUへの干渉が少ない。したがって、上記の構成によれば、アンカーチャネルへの干渉を低減することでき、通信の安定性の向上を図ることが可能となる。 Since the control channel is transmitted intermittently, the control channel does not communicate until after the control channel transmission until the next control channel transmission. For this reason, the PRU to which the control channel is allocated has little interference with the adjacent PRU. Therefore, according to the above configuration, interference with the anchor channel can be reduced, and communication stability can be improved.
上記の第2のサブチャネルを含む周波数領域は、当該基地局が利用する周波数のうち、最も高い周波数または最も低い周波数に偏っているとよい。 The frequency region including the second subchannel may be biased to the highest frequency or the lowest frequency among the frequencies used by the base station.
所定周波数領域を、当該基地局が利用する周波数の中間の領域にした場合、アンカーチャネルが割り当てられたPRUは、当該PRUの所定周波数領域よりも高い周波数および低い周波数のPRUに割り当てられたエクストラチャネルからの干渉を受ける可能性がある。これに対し、上記構成によれば、アンカーチャネルが割り当てられたPRUに隣接するPRUの数を、所定周波数領域を周波数の中間にした場合の半分にすることができ、アンカーチャネルへの隣接するエクストラチャネルによる干渉を低減することが可能となる。 When the predetermined frequency region is an intermediate region of the frequency used by the base station, the PRU to which the anchor channel is assigned is an extra channel assigned to a PRU having a frequency higher and lower than the predetermined frequency region of the PRU. There is a possibility of receiving interference from. On the other hand, according to the above configuration, the number of PRUs adjacent to the PRU to which the anchor channel is allocated can be halved when the predetermined frequency region is set to the middle of the frequency. It is possible to reduce interference due to the channel.
本発明の代表的な他の構成は、OFDMA方式を用いて、1または複数の端末装置と、当該端末装置に通信フレームを構成する複数のPRUのうち少なくとも一部を割り当てる基地局とを用いた無線通信方法であって、前記通信フレームは、前記通信端末に対してデータの通信に用いるエクストラチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第1のサブチャネルを含む周波数領域と、当該エクストラチャネルの位置を示すマップを含むアンカーチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第2のサブチャネルを含む周波数領域と、を含み、前記基地局は、前記通信端末に対して、前記第2のサブチャネルに含まれるPRUに前記アンカーチャネルを割り当て、前記第1のサブチャネルに含まれるPRUに前記エクストラチャネルを割り当てるステップと、前記通信フレームに含まれる、前記第1のサブチャネルの数と、前記第2のサブチャネルの数とを、前記基地局に対する前記端末装置の接続数に応じて設定するステップと、を有することを特徴とする。 Another typical configuration of the present invention uses one or a plurality of terminal devices and a base station that allocates at least a part of a plurality of PRUs constituting a communication frame to the terminal devices using the OFDMA scheme. a wireless communication method, the communication frame includes a frequency region including a first sub-channel having a predetermined number of the PRU extra channelization Le is assigned to be used for communication of data to the communication terminal, the position of the extra channel And a frequency region including a second subchannel having a predetermined number of PRUs to which an anchor channel including a map indicating the base station is allocated, and the base station is included in the second subchannel with respect to the communication terminal allocating the anchor channel to PRU, split the extra channel to PRU included in the first sub-channel A step of applying, said included in the communication frame, the number of the first sub-channel, the steps of the number of the second sub-channel, set according to the number of connections of the terminal device to the base station, It is characterized by having .
上述した基地局における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該無線通信方法にも適用可能である。 The component corresponding to the technical idea in the base station mentioned above and its description are applicable also to the said radio | wireless communication method.
本発明にかかる基地局および無線通信方法によれば、1の端末装置が利用するアンカーチャネルおよびエクストラチャネルが割り当てられるPRUの位置を工夫することで、アンカーチャネルへの干渉を最小限に抑えることができ、安定して通信を行うことが可能となる。 According to the base station and the wireless communication method according to the present invention, it is possible to minimize interference with the anchor channel by devising the position of the PRU to which the anchor channel and the extra channel used by one terminal device are allocated. And stable communication can be performed.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiment are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
PHS端末や携帯電話等に代表される端末装置は、所定間隔をおいて固定配置される無線通信装置(基地局)と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。本実施形態では、理解を容易にするため無線通信システム全体を説明し、その後、無線通信装置としての基地局、および端末装置としてのPHS端末の具体的構成を説明する。また、本実施形態では、端末装置としてPHS端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、DVDプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を端末装置として用いることもできる。 A terminal device represented by a PHS terminal, a mobile phone, or the like constructs a wireless communication system that performs wireless communication with a wireless communication device (base station) that is fixedly arranged at a predetermined interval. In this embodiment, in order to facilitate understanding, the entire wireless communication system will be described, and then a specific configuration of a base station as a wireless communication apparatus and a PHS terminal as a terminal apparatus will be described. In this embodiment, a PHS terminal is cited as the terminal device. However, the present invention is not limited to such a case. A mobile phone, a notebook personal computer, a PDA (Personal Digital Assistant), a digital camera, a music player, a car navigation system, a portable TV. Various electronic devices capable of wireless communication such as game devices, DVD players, and remote controllers can also be used as terminal devices.
(無線通信システム100)
図1は、無線通信システムの概略的な接続関係を示した図である。当該無線通信システム100は、PHS端末110(110A、110B)と、基地局120(120A、120B)と、ISDN(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網130と、中継サーバ140とを含んで構成される。
(Wireless communication system 100)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic connection relationship of a wireless communication system. The
上記無線通信システム100において、ユーザが自身のPHS端末110Aから他のPHS端末110Bへの通信回線の接続を行う場合、PHS端末110Aは、通信可能範囲内にある基地局120Aに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局120Aは、通信網130を介して中継サーバ140に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ140は、他のPHS端末110Bの位置登録情報を参照し、PHS端末110Bの無線通信範囲内にある例えば基地局120Bを選択して基地局120Aと基地局120Bとの通信経路を確保し、PHS端末110AとPHS端末110Bの通信を確立する。
In the
このような無線通信システム100においては、PHS端末110と基地局120との通信速度および通信品質を向上させるため様々な技術が採用されている。本実施形態では、例えば、ARIB STD T95やPHS MoU等の次世代PHS通信技術が採用され、PHS端末110と基地局120との間ではOFDMA/TDMA−TDD方式に基づいた無線通信が実行される。本実施形態では、このような無線通信におけるMCS(Modulation and Coding Scheme)や通信チャネルのマップ、エラー情報といった制御情報を伝送するアンカーチャネルを所定周波数領域のPRUに割り当て、通信の安定性の向上を図る。以下、このような無線通信システム100における基地局120の具体的構成について述べる。
In such a
(基地局120)
図2は、基地局の概略的な構成を示したブロック図である。基地局120は、基地局制御部210と、基地局メモリ212と、基地局無線通信部214と、基地局有線通信部216とを含んで構成される。
(Base station 120)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the base station. The
基地局制御部210は、中央処理装置(CPU)を含む半導体集積回路により基地局120全体を管理および制御する。また、基地局制御部210は、基地局メモリ212のプログラムを用いて、PHS端末110の通信網130や他のPHS端末110への通信接続を制御する。
The base
基地局メモリ212は、ROM、RAM、EEPROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、基地局制御部210で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。
The
基地局無線通信部214は、PHS端末110との通信を確立し、データの送受信を行う。また、PHS端末110との通信品質に応じて効率のよい通信を行うための最適なMCSを決定し、アンカーチャネル180を通じてPHS端末110にそのMCSを要求することもできる。
The base station
基地局有線通信部216は、通信網130を介して中継サーバ140を含む様々なサーバと接続することができる。
The base station wired
また、本実施形態において基地局制御部210は、チャネル割当部220としても機能する。上述したようにOFDMA/TDMA−TDD方式では、周波数軸と時間軸の両方で通信ブロックに細分化し、多数の端末装置に通信ブロックを動的に割り当てて効率的に通信を行う。1つのサブチャネルにおける1つのタイムスロットによって定まる通信ブロックをPRU(Physical Resource Unit)と称している。
In the present embodiment, the base
チャネル割当部220は、PRUにエクストラチャネル(EXtra CHannel 以下EXCHと称する)とアンカーチャネル(ANchor CHannel 以下ANCHと称する)とを割り当てる。ANCHは端末装置ごとに1つ割り当てられ、その端末装置に対するEXCHが割り当てられたPRUのマップを含んでいる。EXCHは実際にデータを内包するチャネルであって、データ量や通信状況に応じて1つの端末装置に複数のEXCHが割り当てられる。 The channel allocation unit 220 allocates an extra channel (hereinafter referred to as EXCH) and an anchor channel (hereinafter referred to as ANCHor) to the PRU. One ANCH is assigned to each terminal device, and includes a map of PRUs to which the EXCH for the terminal device is assigned. EXCH is a channel that actually includes data, and a plurality of EXCHs are assigned to one terminal apparatus according to the amount of data and communication status.
上記のPRUの割当では、チャネル割当部220は、所定周波数領域のPRUにANCHを割り当て、ANCHを割り当てた所定周波数領域以外のPRUにEXCHを割り当てる。これにより、ANCHを割り当てるPRUの周波数の領域と、EXCHを割り当てるPRUの周波数の領域とを確実に区分することができる。したがって、ANCHがPRUに割り当てられた後に、当該ANCHに隣接するPRUに他のPHS端末110のEXCHが割り当てられないため、EXCHによるANCHへの干渉を防止することが可能となる。
In the above PRU allocation, the channel allocation unit 220 allocates an ANCH to a PRU in a predetermined frequency region, and allocates an EXCH to a PRU other than the predetermined frequency region to which the ANCH is allocated. As a result, the PRU frequency region to which the ANCH is allocated can be reliably distinguished from the PRU frequency region to which the EXCH is allocated. Therefore, since the EXCH of another
図3は、OFDMA方式を用いた無線通信において送受信されるデータのフレーム構成を説明するための図であり、図3(a)は従来のPRU割当によるフレーム構成を示しており、図3(b)は本実施形態にかかるPRU割当によるフレーム構成を示している。OFDMA(またはOFDM)では、時間軸方向と周波数方向とに2次元化したマップを有し、周波数軸方向には均一のベースバンド距離をおいて複数のサブチャネル160が配され、各サブチャネル160には、タイムスロット(TDMAスロット)162毎にPRU170が配される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a frame configuration of data transmitted and received in wireless communication using the OFDMA scheme. FIG. 3A shows a frame configuration based on conventional PRU allocation, and FIG. ) Shows a frame configuration by PRU allocation according to the present embodiment. OFDMA (or OFDM) has a two-dimensional map in the time axis direction and the frequency direction, and a plurality of
例えばOFDMのキャリアの有効周波数帯域が18MHzであり、これを480のサブキャリアに分割し、24のサブキャリアを束ねて1つのサブチャネル160を構成すると、1つのキャリアに20のサブチャネル160が構成され、1つのサブチャネル160の占有帯域は900kHzとなる。また、例えば1つのタイムスロットは5msecであるとすれば、TDDによって上りと下りに分割するとそれぞれ2.5msecとなる。そしてTDMAによって2.5msecを4分割しているため、1つのタイムスロット162は625μsecとなる。
For example, when the effective frequency band of an OFDM carrier is 18 MHz, this is divided into 480 subcarriers, and when 24 subcarriers are bundled to form one
したがって、PRU170はベースバンド距離に応じた900kHzの占有帯域と時分割による625μsecの時間長で定義される。また、特定のPHS端末110との通信に利用されるフレームは、制御信号に関するANCH180とデータを格納するEXCH182とから構成される。
Therefore, the
ANCH180は、FM−Modeの制御信号であり、例えばMI(Mcs Indicator)、MR(Mcs Requirement)、ACKフィールド、マップを含んでいる。ここで、MIは、データを変調したときのMCSのMCS識別子を示している。MRは、自体へ送信されるデータのMCS要求である。時間的な観点で説明すると、MIは当該MCS識別子と同時に送信されるデータの変調に用いたMCSを示し、MRは次回以降に所望するMCSを示している。ACKフィールドは、復調されたデータのエラー検出結果を示している。また、マップは、基地局120からPHS端末110への送信フレームにのみ存在し、EXCH182の割当を示す。
The
ANCH180は1つのPHS端末110ごとに個別に割り当てられ、1つのPRU170を占有する。かかるANCH180へは、基地局120のキャリアセンスの結果に基づき、通信品質の高いPRU170が割り当てられる。ここで、キャリアセンスは、PHS端末110との送受信が遂行されるフレームのPRU170における信号対干渉雑音比(SINR:Signal to Interference and Noise Ratio)やビットエラーレートに基づいて行われる。
The
EXCH182は、FM−Modeにおける通信路としてユーザ毎に割り当てられるPRU170であり、図3に破線で示されるように1つのPHS端末110に複数割り当てることができる。かかるEXCH182へは、PRU170が他のユーザに利用されているかどうかを判定するキャリアセンスの結果に基づき割り当てられる。そして、割り当てられた結果は、上述したようにANCH180のマップに示される。
The
また図3においては、当該基地局120が利用する周波数のうち、最も高い周波数領域のPRU170には制御チャネル184(CCH:Control CHannel 以下CCHと称する)が割り当てられている。かかるCCH184は基地局120から間欠的に送信されており、PHS端末110は、CCH184を受信することにより、通信対象の候補となる基地局120の識別子(CSID)と受信電界強度(RSSI)を認識することができる。なお本実施形態では、CCH184は最も高い周波数領域のPRU170に割り当てられているがこれに限定されるものではなく、かかる領域以外のPRU170に割り当てることも可能である。
In FIG. 3, the control channel 184 (CCH: Control CHannel, hereinafter referred to as CCH) is assigned to the
従来におけるANCH180およびEXCH182へのPRU170の割当では、基地局120のキャリアセンスの結果に基づき、通信品質の高いPRU170にANCH180を、他のユーザに利用されていないPRU170にEXCH182を割り当てていた。その結果、図3(a)に示すように、ANCH180が割り当てられたPRU170に、EXCH182が割り当てられたPRU170が隣接していた。かかるEXCH182が高出力の変調方式(例えば256QAM)を用いている場合、ANCH180へのEXCH182による干渉が生じ、通信品質が低下してしまう。
In the conventional assignment of the
上記の問題を解決するために、本実施形態においては図3(b)に示すように、チャネル割当部220は、所定周波数領域190のPRU170にANCH180を割り当て、ANCH180を割り当てた所定周波数領域以外の領域192のPRU170にEXCH182を割り当てる。
In order to solve the above problem, in this embodiment, as shown in FIG. 3B, the channel allocation unit 220 allocates the
上記のようにANCH180を割り当てるPRU170の周波数の領域と、EXCH182を割り当てるPRU170の周波数の領域とを区分することにより、所定周波数領域190のPRU170にはANCH180のみが割り当てられ、ANCH180が割り当てられた後の当該ANCH180に隣接するPRU170へのEXCH182の割当を回避することができる。したがって、EXCH182によるANCH180への干渉を低減でき、通信の安定性の向上を図ることが可能になる。
As described above, by dividing the frequency region of the
上記のANCH180を割り当てるPRU170の所定周波数領域190は、CCH184が割り当てられる周波数領域に隣接しているとよく、更に好ましくは、当該基地局120が利用する周波数のうち、最も高い周波数または最も低い周波数に偏っているとよい。
The
CCH184は間欠的に送信されるため、通信を行っていない場合がある。したがって、CCH184が割り当てられているPRU170は隣接するPRU170への干渉が少ないため、かかるPRU170にANCH180を割り当てることにより、ANCH180が割り当てられたPRU170への干渉を低減することできる。
Since
また所定周波数領域190を、当該基地局120が利用する周波数のうち最も高い周波数または最も低い周波数に偏らせることにより、所定周波数領域190に隣接するPRU170の数を減らすことができる。したがって、隣接するPRU170によるANCH180が割り当てられたPRU170への干渉を低減することが可能となる。
Further, by biasing the
さらには、ANCH180を割り当てるための所定周波数領域190に隣接して、ANCH180もEXCH182も割り当てない空白領域194を設けてもよい。ANCH180とEXCH182とが周波数軸方向に隣接することによってANCH180の通信品質が低下するところ、ANCH180の割当を所定周波数領域190に限定したとしても、その境界においてはANCH180とEXCH182とが隣接することとなってしまう。しかし、上記のように空白領域194を設けることにより、さらに確実にANCH180とEXCH182とを分離することができ、干渉を極めて低減させることが可能となる。
Further, a
なお本実施形態においては、ANCH180を割り当てるための所定周波数領域190に2つのサブチャネル160(第2のサブチャネル)が配されているがこれに限定されるものではなく、配するサブチャネル160の数は任意に設定することが可能である。例えば、基地局120を人口密度が低い地域に設置する場合、配するサブチャネル160の数を1とする。これにより、所定周波数領域以外の領域192に配されるサブチャネル160(第1のサブチャネル)の数が増し、EXCH182を割り当てるPRU170を増やすことができる。したがって、PHS端末110と基地局120との通信速度向上させることが可能となる。また例えば繁華街のように接続数が多い場所にある基地局120においては、所定周波数領域190に割り当てるサブチャネル160の数を増やすことにより、同時接続数を増やしながらANCH180の切れにくい安定した通信を行うことができる。
In this embodiment, two subchannels 160 (second subchannels) are arranged in the
なお所定周波数領域190に割り当てる帯域(サブチャネル160の数)は、基地局120ごとにパラメータとして半固定的に設定することができる。また、遠隔操作によってサブチャネルの数を切り換えたり、端末の接続数に応じて動的に変更させることもできる。
The band (number of subchannels 160) allocated to the
以上説明した無線通信システム100では、ANCH180を割り当てるPRU170の周波数の領域と、EXCH182を割り当てるPRU170の周波数の領域とが区分され、基地局120は、所定周波数領域190のPRU170にANCH180を割り当て、ANCH180を割り当てた所定周波数領域以外の領域192のPRU170にEXCH182を割り当てることとなる。これにより、EXCH182による、ANCH180への干渉を低減でき、通信の安定性の向上を図ることが可能になる。次に、上述した基地局120を用いて無線通信を行う無線通信方法を説明する。
In the
(無線通信方法)
図4は、本実施形態にかかる無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。基地局120は、CCH184に隣接したPRU170、すなわち所定周波数領域190のPRU170に対してキャリアセンスを行い、干渉が少なく通信品質の高いPRU170にANCH180を割り当てる(S300:ANCH割当ステップ)。次に、基地局120は、所定周波数領域以外の領域192のPRU170に対してキャリアセンスを行い、PRU170が他のユーザに利用されているかどうかを判定し、他のユーザに利用されていないPRU170にEXCH182を割り当てる(S302:EXCH割当ステップ)。
(Wireless communication method)
FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of the wireless communication method according to the present embodiment. The
そして、EXCH182のPRU170の位置および数を割当情報として、ANCH180のマップに書き込み、端末装置(PHS端末110)ごとに通知する(S304:マップ書込みステップ)。PHS端末110はANCH180を読み取り、これに含まれるマップに従ってEXCH182を取得することによって通信を行う。このとき、ANCH180に対する干渉が極めて低減されていることから、安定した通信を行うことができる。
Then, the position and number of
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。 Note that each step in the wireless communication method of the present specification does not necessarily have to be processed in time series in the order described in the flowchart, and may include processing in parallel or a subroutine.
本発明は、OFDMA方式を用いた無線通信が可能な基地局および無線通信方法に利用可能である。 The present invention is applicable to a base station and a wireless communication method capable of wireless communication using the OFDMA scheme.
100 …無線通信システム
110 …PHS端末
120 …基地局
130 …通信網
140 …中継サーバ
160 …サブチャネル
162 …タイムスロット
170 …PRU
180 …ANCH
182 …EXCH
184 …CCH
190 …所定周波数領域
192 …所定周波数領域以外の領域
194 …空白領域
210 …基地局制御部
212 …基地局メモリ
214 …基地局無線通信部
216 …基地局有線通信部
220 …チャネル割当部
DESCRIPTION OF
180… ANCH
182 ... EXCH
184 ... CCH
190 ... predetermined
Claims (4)
前記通信フレームは、前記通信端末に対してデータの通信に用いるエクストラチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第1のサブチャネルを含む周波数領域と、当該エクストラチャネルの位置を示すマップを含むアンカーチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第2のサブチャネルを含む周波数領域と、を含み、
前記通信端末に対して、前記第2のサブチャネルに含まれるPRUに前記アンカーチャネルを割り当て、前記第1のサブチャネルに含まれるPRUに前記エクストラチャネルを割り当てるチャネル割当部と、
前記通信フレームに含まれる、前記第1のサブチャネルの数と、前記第2のサブチャネルの数とを、前記基地局に対する前記端末装置の接続数に応じて設定するチャネル数設定手段と、
を備えることを特徴とする基地局。 A base station that performs radio communication by assigning at least a part of a plurality of PRUs constituting a communication frame to one or a plurality of terminal devices using an OFDMA scheme,
It said communication frame is an anchor channel including a map shown and frequency domain, the position of the extra channel including a first sub-channel having a predetermined number of the PRU extra channelization Le is assigned to be used for communication of data to the communication terminal A frequency domain including a second subchannel having a predetermined number of PRUs to which
To the communication terminal, and the allocation of the anchor channel to PRU contained in the second sub-channel, against Ri said split the extra channel to PRU contained in the first sub-channel channel allocation unit,
Channel number setting means for setting the number of the first subchannel and the number of the second subchannel included in the communication frame according to the number of connections of the terminal device to the base station;
Base station, wherein the obtaining Bei a.
前記通信フレームは、前記通信端末に対してデータの通信に用いるエクストラチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第1のサブチャネルを含む周波数領域と、当該エクストラチャネルの位置を示すマップを含むアンカーチャネルが割り当てられるPRUを所定数有する第2のサブチャネルを含む周波数領域と、を含み、
前記基地局は、
前記通信端末に対して、前記第2のサブチャネルに含まれるPRUに前記アンカーチャネルを割り当て、前記第1のサブチャネルに含まれるPRUに前記エクストラチャネルを割り当てるステップと、
前記通信フレームに含まれる、前記第1のサブチャネルの数と、前記第2のサブチャネルの数とを、前記基地局に対する前記端末装置の接続数に応じて設定するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method using one or a plurality of terminal devices and a base station that allocates at least a part of a plurality of PRUs constituting a communication frame to the terminal devices using the OFDMA scheme,
It said communication frame is an anchor channel including a map shown and frequency domain, the position of the extra channel including a first sub-channel having a predetermined number of the PRU extra channelization Le is assigned to be used for communication of data to the communication terminal A frequency domain including a second subchannel having a predetermined number of PRUs to which
The base station
Allocating the anchor channel to the PRU included in the second subchannel and allocating the extra channel to the PRU included in the first subchannel for the communication terminal ;
Setting the number of the first subchannel and the number of the second subchannel included in the communication frame according to the number of connections of the terminal device to the base station;
Wireless communication method characterized by having a.
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