JP4793569B2 - 帯域割当方法および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおいてシステム帯域を分割してユーザに割り当てる技術に関する。

現在、３ＧＰＰでは、３ＧＰＰ−ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）として次世代移動体通信システムの検討がなされている。３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムの上りリンクの無線アクセス方式としてはシングルキャリア伝送方式が有力である（非特許文献１参照）。システム帯域（１．２５〜２０ＭＨｚ）を分割して複数のユーザに割り当て、各ユーザがシングルキャリア伝送でデータを送信することが想定されている。

図１４は、３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムにて提案されているシングルキャリア伝送方式に用いられるフレームフォーマットを示す図である。図１４を参照すると、０．５ｍｓｅｃのサブフレームには２つのＳＢ（Ｓｈｏｒｔ Ｂｌｏｃｋ）と６つのＬＢ（Ｌｏｎｇ Ｂｌｏｃｋ）が含まれている。ＳＢをパイロット信号の送信に用い、ＬＢをデータ信号の送信に用いることが想定されている。

また、各ブロックの間には、受信側での周波数領域等化を効果的に行うためのＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）が設けられている。図１５は、ＣＰについて説明するための図である。図１５に示すように、各ブロックの後部のデータをコピーして、ＣＰとしてブロックの前に付加される。

また、３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムでは、システム帯域を分割して複数のユーザに割り当てることが想定されている。その分割パターンは一意でなく、様々な分割パターンが想定される。ユーザ（移動局）は、分割パターンに従って割り当てられた帯域でパイロット信号を送信する。

３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムのパイロット信号用にＣＡＺＡＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｚｅｒｏ Ａｕｔｏ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）系列の１つであるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列が注目されている（非特許文献２参照）。Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列は式（１）によって表される。式（１）において、Ｎは系列長であり、ｎ＝０，１，・・・，Ｎであり、ｑは任意の整数である。

このＣＡＺＡＣ系列では、時間および周波数の両領域において一定振幅（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）であり、かつ０以外の時間ずれに対して周期的自己相関値が常に０（Ｚｅｒｏ Ａｕｔｏ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）となる。

時間領域で一定振幅であれば、ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：ピーク対平均雑音電力比）を小さく抑えることができる。ＰＡＰＲを小さく抑えれば消費電力が低く抑えられる。ＣＡＺＡＣ系列は、このＰＡＰＲを小さく抑えることができるので、移動局の消費電力を低く抑えることができ、移動局の低消費電力化に対する要求が高い移動通信に特に適した系列であるといえる。

また、周波数領域で一定振幅であれば、周波数領域における伝搬路推定が行いやすい。そのため、周波数領域で一定振幅のＣＡＺＡＣ系列は、伝搬路推定を行うような移動通信に適した系列であるといえる。

また、自己相関特性が良好であれば、受信信号のタイミング検出が行いやすい。完全な自己相関特性を有するＣＡＺＡＣ系列は、自己相関特性からタイミング検出を行う移動通信に適した系列であるといえる。
３ＧＰＰ ＴＲ ２５．８１４ ｖ１．５．０ （２００６−０５） Ｋ．Ｆａｚｅｌ ａｎｄ Ｓ．Ｋｅｉｓｅｒ，"Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ ａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ，" Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，２００３

上述したように３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムでは、システム帯域を分割して複数のユーザに割り当てることが想定され、その分割パターンとして複数のパターンが想定されている。各基地局では、複数の分割パターンの中で適切な分割パターンを決定して適用することになる。

どの分割パターンが適切かを決定する要因には様々なものがある。例えば、各セル内の移動局が要求する帯域の傾向、移動局に送信許可を与えるためのスケジューリングアルゴリズム、基地局からの遠近による受信品質の差、相互相関特性によるセル間干渉などが要因となりうる。それらの要因を総合的に考慮して各基地局に適切な分割パターンを適用すれば、セル内の移動局に良好な通信環境を提供することができると考えられる。

しかし、現段階では、３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムについて、どのように各基地局の分割パターンを決定するかの検討が十分になされていない。そのため、必ずしも移動局に良好な通信環境を提供できると言いきれない状況にある。

本発明の目的は、システム帯域を分割してユーザに割り当てる無線通信システムにおいて、システム帯域を適切な分割パターンで分割するシステムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の帯域割当方法は、複数のセルでサービスエリアをカバーする無線通信システムにおいて各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てるための帯域割当方法であって、
所定範囲に属する複数のセルの各々を構成する複数の基地局に、前記システム帯域の分割のパターンを示す同一の分割パターンを設定し、
前記複数の基地局にて、設定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当てるというものである。

本発明によれば、所定範囲に属する基地局に同一の分割パターンを指示し、各基地局が指示された分割パターンに従ってパイロット送信周波数帯域を分割するので、システム帯域を適切な分割パターンで分割することができる。また、その結果としてパイロット信号のセル間干渉を低減することができる。

また、前記所定範囲に属する前記複数の基地局の希望する分割パターンの情報を収集し、収集した前記情報に基づいて前記所定範囲に適用する分割パターンを決定することにしてもよい。

これによれば、所定範囲の複数の基地局からの希望分割パターンに基づいて所定範囲のセルに共通に適用する分割パターンを適切に選択することができ、セル間干渉を低減すると共に、各セルで収容する移動局に良好な通信環境を提供することができる。

また、複数の分割パターンの候補を予め定めておき、その中から選択した分割パターンを、前記所定範囲に属する前記複数の基地局に共通に適用することにしてもよい。

これによれば、複数の基地局に適用する分割パターンを容易に決定することができる。

また、同じ時刻に同じ周波数で送信されるパイロット信号は、互いに系列長が同じパイロット系列であるとしてもよい。

また、前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を複数の移動局に対してパイロット信号送信用に割り当て、該帯域をパイロット信号送信用に割り当てた該複数の移動局からのパイロット信号の受信品質に基づいて、該複数の移動局の中のいずれかに該帯域でのデータ信号の送信を許可することにしてもよい。

また、前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を、周波数分割多重で、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てることにしてもよい。

また、前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を、符号分割多重で、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てることにしてもよい。

また、前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を、周波数分割多重と符号分割多重のハイブリッドで、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てることにしてもよい。

本発明によれば、所定範囲に属する基地局に同一の分割パターンを指示し、各基地局が指示された分割パターンに従ってパイロット送信周波数帯域を分割するので、システム帯域を適切な分割パターンで分割することができる。また、その結果としてパイロット信号のセル間干渉を低減することができる。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の移動通信システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、第１の実施形態の移動通信システムは、分割パターンサーバ１０および複数の基地局１１，１２を有している。分割パターンサーバ１０に基地局１１，１２が接続されている。基地局１１はセル１３を構成し、基地局１２はセル１４を構成している。セル１３内には移動局１５〜１７が存在し、セル１４内には移動局１８〜２０が存在している。

なお、本実施形態はセルの単位でサービスエリアが構成されている例を示しているが、セルが更にセクタに分割された構成にも同様に適用できる。その場合、本実施形態の説明においてセルをセクタと読み替えればよい。また、ここでは分割パターンサーバ１０が基地局１１，１２と別に存在する構成を例示しているが、いずれかの基地局内に分割パターンサーバ１０の機能を組み込んで一体的に構成してもよい。

分割パターンサーバ１０は、複数の基地局１１，１２から希望分割パターン通知を受けて各基地局１１，１２のパイロット送信周波数帯域分割パターンを決定し、各基地局１１，１２にパイロット送信周波数帯域の分割パターンを指示する。希望分割パターン通知は、基地局１１，１２の希望する分割パターンを基地局１１，１２から分割パターンサーバ１０に通知するメッセージであり、希望の分割パターンを示すインデックスが含まれている。上りリンクには所定のシステム帯域が与えられている。分割パターンは、そのシステム帯域をどのようなパターンに分割して利用するかを示している。分割パターンの指示は、分割パターンを示すインデックスと、分割パターンを変更するタイミングを示す変更タイミング情報とを含む。

分割パターンサーバ１０は、各基地局１１，１２のパイロット送信周波数の分割パターンを決定するとき、所定範囲の複数の基地局１１，１２にて同一の分割パターンを用い、かつ、できるだけ各基地局１１，１２に希望する分割パターンを付与するようにする。例えば、所定範囲の基地局１１，１２から希望された分割パターンの中で、最も多くの基地局１１，１２から希望された分割パターンを、所定範囲の全ての基地局１１，１２に付与すればよい。同一の分割パターンを割り当てる範囲は予め設定しておくことができる。

基地局１１，１２は、自セル内の各移動局から受けた帯域割り当て要求に基づいて、自セルに適した分割パターンを選択し、希望分割パターン通知として分割パターンサーバ１０に通知する。帯域割り当て要求には、移動局の要求する帯域の情報（要求帯域情報）が含まれている。

例えば、基地局１１，１２は、一定期間に移動局から受けた帯域割り当て要求に含まれていた要求帯域情報を集計する。そして、その集計結果から、基地局１１，１２は、できるだけ多くの移動局に対して、できるだけ要求通りの帯域を割り当てることが可能となる分割パターンを決定して分割パターンサーバ１０に通知する。

また、基地局１１，１２は、分割パターンサーバ１０から指示された分割パターンを記憶し、その分割パターンでシステム帯域を分割する。そして、帯域割り当て要求を送ってきた移動局に対して、基地局１１，１２は、指示された分割パターンで分割したパイロット送信周波数帯域のいずれかを割り当てる。具体的には、分割パターンの指示に含まれていたインデックスと変更タイミング情報に従って、指定された時刻に分割パターンを変更すればよい。

移動局１５〜２０は、基地局１１，１２から割り当てられたパイロット送信周波数帯域で、その帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として送信する。これにより、同じ時刻に同じ周波数で送信されるパイロット信号は系列長が同じＣＡＺＡＣ系列となり、相互相関が小さく抑えられる。

次に、分割パターンサーバ１０が各基地局１１，１２のパイロット送信周波数分割パターンを決定する方法について詳細に説明する。

図２は、移動通信システムにおける上り信号の送受信の様子を示す模式図である。図２に示すように、サービスエリアが複数のセルに分割されたセルラー環境においては、基地局における上りリンクの受信信号には、自セル内の移動局からの上り信号に混じって、他セル（特に隣接セル）の移動局からの上り信号が含まれる。図２では、基地局＃２によって構成されているセル＃２にある移動局＃２からの上り信号は基地局＃２だけでなく基地局＃１にも到達している。また、基地局＃３によって構成されているセル＃３にある移動局＃３からの上り信号は基地局＃３だけでなく基地局＃１にも到達している。これらがセル間の干渉の原因となりうる。

したがって、上りリンクにおいて、基地局が自セル内の移動局からのパイロット信号を良好に捕捉するためには、他セルの移動局から送信されたパイロット信号を十分に抑圧することが望まれる。他セルの移動局からのパイロット信号を抑圧するためには、各基地局で相互相関値の小さいパイロット系列を用いることが好ましい。なお、本実施形態では上りリンクに着目しているが下りリンクについても同様のことが言える。

上述したように３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムでは、パイロット系列としてＣＡＺＡＣ系列を用いるのがよいとされている。本実施形態では、パイロット系列としてこのＣＡＺＡＣ系列が用いられているものとする。

ＣＡＺＡＣ系列の相互相関特性は、その系列長に大きく依存する。ＣＡＺＡＣ系列では系列長が同じであれば相互相関特性は良好であるが、系列長が異なれば一般に劣化する。

また、ＣＡＺＡＣ系列では、系列長が素数の場合や大きい素数を含む場合には相互相関特性が非常によい。つまり相互相関値が小さい。逆に、系列長が小さい素数のみから構成される合成数（例えば、２や３のベキ乗数）のような場合、相互相関特性は大きく劣化する。つまり相互相関値に大きな値が含まれてしまう。

具体的には、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列の系列長（系列長を“Ｎ”と表記する）が素数であれば、任意の系列同士の相互相関値は常に１／√Ｎに保たれる。例えば、系列長Ｎ＝１２７（素数）であれば、相互相関値は常に１／√１２７となる。これに対して、系列長Ｎ＝１２８（２⁷）であれば、相互相関値の最悪値（最大値）は１／√２になる。また、系列の数を見ても、系列長Ｎが素数であれば相互相関値が１／√Ｎとなる系列は（Ｎ−１）個と豊富に存在する。

そのため、相互相関特性の観点から、パイロット系列として、系列長が素数かつセル間で同一でパラメータ（式（１）中のｑ）がセル毎に異なるＣＡＺＡＣ系列をセル毎に付与することが提案されている。さらに、このような割り当てをすることにより相互相関の小さい系列が（Ｎ−１）個取れるため、（Ｎ−１）セル毎にパイロット系列を再利用し、パイロット系列を（Ｎ−１）セル繰り返しすればよい。

また、パイロット系列長は各移動局に割り当てられるサブキャリア数に一致し、割り当てられるサブキャリア数は割り当てられる周波数帯域幅に比例する。すなわち、パイロット系列長は割り当てられる周波数帯域幅に比例する。したがって、パイロット系列間の相互相関を小さくするには、セル間で、パイロット系列長（周波数帯域幅）を同じにし、かつパイロット送信帯域を完全に一致させる必要がある。

図３は、２つのセルでパイロット送信帯域が一致している例を示す図である。図３を参照すると、セル＃１のパイロット送信帯域幅とセル＃２のパイロット送信帯域幅は共に５ＭＨｚであり、またそれらのパイロット送信帯域も周波数軸上で完全に一致している。この場合にはセル＃１とセル＃２の相互相関が小さくなる。

図４は、２つのセルでパイロット送信帯域が一致していない例を示す図である。図４を参照すると、セル＃１のパイロット送信帯域幅は５ＭＨｚなのに対して、セル＃２のパイロット送信帯域幅は２．５ＭＨｚである。また、そのため、それらのパイロット送信帯域も周波数軸上で完全には一致していない。この場合にはセル＃１とセル＃２の相互相関が大きくなる。

図５は、２つのセルでパイロット送信帯域が一致していない他の例を示す図である。図５を参照すると、セル＃１のパイロット送信帯域幅とセル＃２のパイロット送信帯域幅は共に５ＭＨｚであるが、それらのパイロット送信帯域は周波数軸上で完全には一致していない。この場合にはセル＃１とセル＃２の相互相関が大きくなる。

３ＧＰＰ−ＬＴＥにおいては、システム帯域（１．２５〜２０ＭＨｚ）が複数に分割される。そして、分割された各々の周波数帯域が移動局のパイロット送信周波数帯域となる。セル間で分割パターンが異なれば、パイロット送信帯域が周波数軸上で異なる場合が出てくる。そうなると、相互相関が大きくなり、セル間の干渉が増大してしまう。

図６は、セル間でパイロット送信周波数帯域の分割パターンが一致しない場合の例を示す図である。図６を参照すると、セル＃１では、１０ＭＨｚのシステム帯域が５ＭＨｚ（ユーザ＃１）、２．５ＭＨｚ（ユーザ＃２）、２．５ＭＨｚ（ユーザ＃３）の順になるように分割されている。一方、セル＃１では、１０ＭＨｚのシステム帯域が５ＭＨｚ（ユーザ＃１）、５ＭＨｚ（ユーザ＃２）の順になるように分割されている。

セル＃１のユーザ＃１とセル＃２のユーザ＃１とではパイロット送信周波数帯域が完全に一致しているので、同じ素数長のＣＡＺＡＣ系列を各ユーザのパイロット信号に割り当てれば、セル＃１のユーザ＃１とセル＃２のユーザ＃１のパイロット系列の相互相関は小さく抑えられる。

しかし、セル＃１のユーザ＃２とセル＃２のユーザ＃２、あるいはセル＃１のユーザ＃３とセル＃２のユーザ＃２とではパイロット送信周波数帯域が完全には一致していないので、ＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号に割り当てたとしても、相互相関値を小さく抑えることができない。つまりセル間の干渉が増大し、特性が劣化する。

図７は、セル間でパイロット送信周波数帯域の分割パターンが一致している場合の例を示す図である。図７を参照すると、セル＃１，＃２では共に、１０ＭＨｚのシステム帯域が５ＭＨｚ（ユーザ＃１）、２．５ＭＨｚ（ユーザ＃２）、２．５ＭＨｚ（ユーザ＃３）の順になるように分割されている。そのため、セル＃１とセル＃２とでパイロット送信周波数帯域が完全に一致するので、各ユーザに素数長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号に割り当てれば、セル＃１とセル＃２のパイロット系列の相互相関は小さく抑えられる。

そこで、分割パターンサーバ１０は、所定範囲の基地局１１，１２に対して同一のパイロット送信周波数分割パターンを付与し、その範囲における基地局１１，１２のパイロットパターンの系列長（周波数帯域幅）および周波数帯域を一致させる。

所定範囲の基地局１１，１２に同じパイロット送信周波数分割パターンを付与することで、その所定範囲内ではセル間でパイロット系列同士の相互相関値を小さくすることができる。

以下、同一の分割パターンを付与する基地局１１，１２の所定範囲の決め方の一例について説明する。

上述したように、適切な分割パターンを決定する要因には様々なものがあり、例えば、各セル内の移動局が要求する帯域の傾向、移動局に送信許可を与えるためのスケジューリングアルゴリズム、基地局からの遠近による受信品質の差、相互相関特性によるセル間干渉などがある。その中でスケジューリングアルゴリズムについては本実施形態の３ＧＰＰ−ＬＴＥシステム内は共通であるとする。

各セル内の移動局が要求する帯域の傾向や基地局からの遠近による受信品質の差については、ユーザの通信利用形態や地形などに起因するセルの性質に属する。そのため、類似した性質のセルでは、これらの要因について似た状況になると想定される。例えば、都市部で互いに隣接する複数のセルは、移動局が要求する帯域の傾向が似ており、また基地局からの遠近による受信品質の差が似た傾向を示すと想定される。また、郊外で互いに隣接するセルについても同様に似た傾向を示すと想定される。

以上のことから、本実施形態では、性質の類似した隣接した各セルを構成する基地局１１，１２を所定範囲（分割パターンを一致させる基地局群）と定める。

本実施形態では、選択可能な複数の分割パターンが予め定められ、基地局１１，１２および分割パターンサーバ１０に記憶されている。図８は、第１の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。図８を参照すると、本実施形態では分割パターン＃１〜＃３という３つの分割パターンが用意されている。

基地局１１，１２は、その中から自セルに適した分割パターンを選択して希望分割パターン通知として分割パターンサーバ１０に通知する。分割パターンサーバ１０は、分割パターンを一致させる基地局群に属する複数の基地局１１，１２からの希望分割パターン通知に基づいて、その基地局群に適した分割パターンを決定する。そして、分割パターンサーバ１０は、決定した分割パターンをその基地局群に属する全ての基地局１１，１２に指示する。

例えば、分割パターン＃１が通知されると、各基地局１１，１２は、１０ＭＨｚのシステム帯域をパターン＃１のように２等分する。そして、基地局１１，１２は、帯域割り当て要求のあった移動局に対して、０．５ｍｓｅｃの１サブフレーム内の帯域＃１と帯域＃２をそれぞれ異なる移動局に割り当てる。パイロット送信周波数帯域を割り当てられた移動局はその帯域でパイロット信号（あるいはパイロット信号およびデータ信号）を送信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、分割パターンサーバ１０が、所定範囲に属する基地局１１，１２に同一の分割パターンを指示し、各基地局１１，１２が指示された分割パターンに従ってパイロット送信周波数帯域を分割するので、システム帯域を適切な分割パターンで分割し、パイロット信号のセル間干渉を低減することができる。

また、本実施形態によれば、所定範囲内のセルに同一の分割パターンを適用することで、性質の類似する隣接セル同士に同一の分割パターンを適用することができ、分割パターンを同一にすることにより各セルの性質に合わない分割パターンが適用される可能性が低く弊害が少ない。

また、本実施形態によれば、所定範囲の複数の基地局１１，１２から通知された希望分割パターンに基づいて所定範囲のセルに共通に適用する分割パターンを適切に選択することができ、セル間干渉を低減すると共に、各セルで収容する移動局に良好な通信環境を提供することができる。

また、本実施形態によれば、複数の分割パターンの候補を予め定めておき、その中から選択した分割パターンを複数の基地局に共通に適用するので、複数の基地局に適用する分割パターンを容易に決定することができる。

なお、３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムにおいて、データ信号を送信する帯域を移動局に割り当てるときに用いるスケジューリングアルゴリズムとしては、一般的なラウンドロビン、ＰＦ（プロポーショナルフェアネス）法、マックスＣ／Ｉ法などを想定されている。ただし、本発明はこれらのスケジューリングアルゴリズムに限定する必要はない。

また、本実施形態では、図８に示した３つの分割パターンからいずれかを選択する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。用意する分割パターンは３つでなくてもよく、また分割パターンは図８に示したものでなくてもよい。

また、一旦決定した分割パターンを変更しないのであれば、複数の分割パターンを用意しておく必要はなく、またシステムに分割パターンサーバ１０を備える必要もない。例えば、所定範囲の各基地局１１，１２に同一の分割パターンを予め格納しておき、起動時に、各基地局が、格納されている分割パターンを適用して運用を開始すればよい。

また、本実施形態では、所定範囲の基地局１１，１２に付与する分割パターンを完全に同一にする例を示したが完全に同一でなくてもよい。システム帯域の一部にて同一の分割パターンを付与すれば、同一の分割パターンを付与した帯域ではセル間干渉が低減される。

ところで、３ＧＰＰでは、上りデータの送信を許可する移動局を決定するスケジューリングにおいて、周波数および時間の両領域のチャネル状況に応じたスケジューリング（ｃｈａｎｎｅｌ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）を実現するために、複数の移動局の上りリンクのＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を定期的に測定することが検討されている。また、複数の端末の制御チャネルを１サブフレームに多重することも検討されている。

ＣＱＩの測定にはパイロット信号が用いられるので、ＣＱＩ測定のためには複数の移動局のパイロット信号をサブフレームに多重する必要がある。この多重法として、周波数領域でユーザの直交性を実現するＦＤＭパイロット多重法、コード領域でユーザの直交性を実現するＣＤＭパイロット多重法、さらにこれら２方式の組み合わせからなるＨｙｂｒｉｄ方式が提案されている。

ＦＤＭパイロット多重法は、帯域をくしの歯状に複数に分割し、ユーザ毎に異なるくしの歯を割り当てる多重法であり、「３ＧＰＰ Ｒ１−０６０８７８，“ＥＵＴＲＡ ＳＣ−ＦＤＭＡ Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ／Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ ＴＰ”，Ｍｏｔｏｒｏｌａ」にて提案されている。これにより周波数領域においてユーザ間の直交性が実現される。

ＣＤＭパイロット多重法は、ユーザ毎に互いに直交する符号を割り当てる多重法であり、「３ＧＰＰ Ｒ１−０６０９２５，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｐｒｏｐｏｓｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｉｌｏｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ＳＣ−ＦＤＭＡ”，Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」にて提案されている。これにより符号領域においてユーザ間の直交性が実現される。

この文献には、ＣＡＺＡＣ系列に対して、想定されるチャネルの最大遅延時間以上の長さのサイクリックシフト（Ｑ ｓａｍｐｌｅ）を施すことを順次繰り返して複数の系列することにより、１つのＣＡＺＡＣ系列から複数の直交符号を生成する方法が提案されている。

図９は、ＣＤＭパイロット多重法に用いる直交符号の生成を示す図である。図９を参照すると、ユーザ＃０にサイクリックシフト量が０のＣＡＺＡＣ系列、ユーザ＃１にサイクリックシフト量がＱのＣＡＺＡＣ系列、ユーザ＃２にサイクリックシフト量が２ＱのＣＡＺＡＣ系列を割り当てている。

この方法では、サイクリックシフト量Ｑを想定される伝搬路の最大遅延時間以上に設定することにより、マルチパス環境においても各ユーザのパイロット信号の相互の直交性は保証される。この方法で１つのＣＡＺＡＣ系列から得られる符号数は、およそ（パイロット系列長／サイクリックシフト量）で与えられる。図９の例ではＭ個の符号が得られている。そして、このようにして生成した相互に直交する複数の符号を各ユーザに割り当てることでユーザ間の直交性が実現される。

また、この文献によれば、ＳＢ＃１とＳＢ＃２をＳＦ（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ：拡散率）２でコード多重することにより、多重するユーザ数を更に２倍にできる。すなわち、多重するユーザ数がＵであれば、Ｕユーザを前半のＵ／２ユーザと後半のＵ／２ユーザに分け、前半のＵ／２ユーザはＳＢ＃１，＃２に｛＋１，＋１｝のコードを乗算し、後半のＵ／２ユーザはＳＢ＃１，＃２に｛＋１，−１｝のコードを乗算することで、直交するユーザ数を２倍にできる。

Ｈｙｂｒｉｄ方式は、上述したＦＤＭパイロット多重法とＣＤＭパイロット多重法を組み合わせた多重法であり、「３ＧＰＰ Ｒ１−０６１１９３，“Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ ｆｏｒ Ｅ-ＵＴＲＡ Ｕｐｌｉｎｋ”，ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏ」にて提案されている。

Ｈｙｂｒｉｄ方式では、異なるパイロット送信帯域幅を持つユーザ同士をＦＤＭパイロット多重法で多重し、同じパイロット送信帯域幅を持つユーザ同士をＣＤＭパイロット多重法で多重する。このように、ＦＤＭとＣＤＭを使い分けることにより、異なるパイロット送信帯域幅を持つユーザ同士の多重を実現しつつ、同時に確保できる符号数をＦＤＭパイロット多重法より増やすことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態ではＦＤＭパイロット多重の一例を示す。第２の実施形態におけるシステム構成やフレームフォーマットは第１の実施形態に示したものと同じである。

図１０は、第２の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。第２の実施形態では、一例として、図１０に示した２つの分割パターンが予め定められているとする。

分割パターン＃１では、１０ＭＨｚのシステム帯域が、それぞれが５ＭＨｚの２つの帯域＃１，＃２に等分されている。さらに、帯域＃１，＃２のそれぞれがくしの歯状に４グループに分割されている。これをＲＰＦ（Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）＝４と表す。

分割パターン＃２では、１０ＭＨｚのシステム帯域が３つの帯域＃１，＃２，＃３に分割されている。帯域＃１が５ＭＨｚ、帯域＃２，＃３がそれぞれ２．５ＭＨｚである。さらに、各帯域＃１，＃２，＃３は、パターン＃１と同様に、ＲＰＦ＝４でくしの歯状に４グループに分割されている。

基地局の運用開始時に、分割パターンサーバ１０は、分割パターン＃１，＃２の中から１つの分割パターンを任意に選択し、同一の分割パターンを適用する基地局群に属する全ての基地局１１，１２に、選択した分割パターンのインデックスを通知する。

通知を受けた各基地局１１，１２は、通知された分割パターンを用いて、各移動局（ユーザ）に対する周波数の割り当てを行う。例えば、分割パターン＃１が選択された場合、各基地局１１，１２は、１０ＭＨｚのシステム帯域を分割パターン＃１のように２等分し、さらに各帯域＃１，＃２内をくしの歯状に４つのグループに分割する。そして、各基地局１１，１２は、１サブフレーム毎に、分割パターン＃１内の帯域＃１に属するくしの歯１〜４と、帯域＃２に属するくしの歯５〜８とを帯域割り当て要求を送ってきた別々の移動局（ユーザ）に割り当てる。つまり、１サブフレーム毎に、最大８ユーザにパイロット送信帯域が割り当てられる。

ここで、分割パターン＃１の帯域＃１には、くしの歯１，２，３，４を別々の移動局に割り当てるので、４つの移動局がパイロット信号を送信できる。すなわち、４つの移動局のＣＱＩ測定が可能である。そして、ＣＱＩ測定の結果に基づくスケジューリングで、例えば、くしの歯１を割り当てた移動局にデータ送信が許可されれば、その移動局だけがデータ信号を送信することができる。その間、くしの歯２，３，４を割り当てられた移動局はＣＱＩ測定用にパイロット信号だけを送信するか、または制御信号とパイロット信号だけを送信し、データ信号を送信しない。

また、それと同様に、くしの歯１を割り当てられた移動局のみがデータ信号を送信し、くしの歯２，３，４を割り当てられた移動局はデータ信号を送信せず、制御信号を送信してもよい。その場合、くしの歯２，３，４を割り当てられた移動局は制御信号をＬＢ＃１（図１４参照）で送信してもよい。また、このことは分割パターン＃１の帯域＃２でも同様である。

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、特にスケジューリングアルゴリズムを限定する必要はない。

また、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、システムの運用中に分割パターンを変更してもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態ではＦＤＭパイロット多重の他の例を示す。第３の実施形態におけるシステム構成やフレームフォーマットは第１の実施形態に示したものと同じである。

図１１は、第３の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。第３の実施形態では、一例として、図１１に示した１つの分割パターンが予め定められているとする。各基地局１１，１２には、分割パターン＃１が保存されている。

図１１の分割パターン＃１では、１０ＭＨｚシステム帯域にわたってＲＰＦ＝２で周波数がくしの歯状に分割されている。そして、くしの歯１は１０ＭＨｚの全体にわたっている。くしの歯２，３はそれぞれ５ＭＨｚにわたっている。くしの歯２は帯域＃１の５ＭＨｚにわたっており、くしの歯３は帯域＃２の５ＭＨｚにわたっている。

運用開始時、各基地局１１，１２は分割パターン＃１を用いて各移動局に周波数の割り当てを行う。例えば、ある１サブフレームにおいて、くしの歯１を帯域割り当て要求のあった移動局に割り当てる。くしの歯１を割り当てられた移動局は、パイロット信号をくしの歯１の周波数で送信し、１０ＭＨｚにわたってデータ信号を送信する。
また、そのサブフレームにおいて、他の２つのくしの歯２，３を割り当てられた移動局は、それぞれに帯域＃１，＃２の５ＭＨｚでＣＱＩ測定用にパイロット信号を送信することができる。それによって、パイロット信号を送信した移動局のＣＱＩ測定を行い、そのＣＱＩ測定の結果を基に、それ以降のサブフレームにおけるデータ送信の帯域割り当ての判断をすることができる。

また他の例として、逆に、ある１サブフレームにおいて、くしの歯２，３を帯域割り当て要求のあった別々の２つの移動局に割り当てる。くしの歯２，３を割り当てられた２つの移動局は、パイロット信号をくしの歯２，３の周波数で送信し、また、それぞれ割り当てられた５ＭＨｚに渡ってデータ信号を送信する。さらに、そのサブフレームでは、他の１つの移動局にくしの歯１を割り当てることができる。くしの歯１を割り当てられた移動局は、１０ＭＨｚ帯域でＣＱＩ測定用にパイロット信号を送信することができる。それによって、パイロット信号を送信した移動局のＣＱＩ測定を行い、ＣＱＩ測定の結果を基に、それ以降のサブフレームにおける帯域割り当ての判断をすることができる。

なお、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、特にスケジューリングアルゴリズムを限定する必要はない。

また、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、複数の分割パターンを用意しておき、システムの運用中に変更してもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態ではＣＤＭパイロット多重の一例を示す。第４の実施形態におけるシステム構成やフレームフォーマットは第１の実施形態に示したものと同じである。

図１２は、第４の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。第４の実施形態では、一例として、図１２に示した２つの分割パターンが予め定められているとする。

分割パターン＃１では、１０ＭＨｚのシステム帯域が２つの５ＭＨｚ帯域＃１，＃２に分割されている。また、分割パターン＃２では、システム帯域が３つの帯域＃１，＃２，＃３に分割されている。帯域＃１は５ＭＨｚ、帯域＃２，＃３は２．５ＭＨｚである。

基地局の運用開始時、分割パターンサーバ１０は、２つの分割パターン＃１，＃２から１つの分割パターンを任意に選択し、同一の分割パターンを適用する基地局群に属する全ての基地局１１，１２に、選択した分割パターンのインデックスを通知する。

通知を受けた各基地局１１，１２は、指示された分割パターンを用いて各移動局に周波数の割り当てを行う。例えば、分割パターン＃１が選択された場合、各基地局１１，１２は、システム帯域を分割パターン＃１のように２等分し、さらに各帯域＃１，＃２を４つの移動局に割り当てる。その４つの移動局（ユーザ）は、符号分割多重により、コード領域で直交するパイロット信号を同一の周波数に多重する。つまり、１サブフレーム毎に、最大８ユーザにパイロット送信帯域を割り当てることができる。

なお、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、特にスケジューリングアルゴリズムを限定する必要はない。

また、第４の実施形態においては、分割パターン＃１の帯域＃１にて最大４つの移動局がパイロット信号を送信するが、データ信号については、その中の１つの移動局だけがデータ信号を送信する。つまり、他の３つの移動局は、ＣＱＩ測定用にパイロット信号のみ送信するか、またはパイロット信号と制御信号のみを送信することになる。基地局１１，１２は、４つの移動局からのパイロット信号を用いてＣＱＩ測定を行い、測定結果を基に、それ以降のスケジューリングを行う。

また、それと同様に、１つの移動局のみがデータ信号を送信し、他の３つの移動局はデータ信号を送信せず、制御信号を送信してもよい。その場合、他の３つの移動局は制御信号をＬＢ＃１（図１４参照）で送信してもよい。また、このことは分割パターン＃１の帯域＃２でも同様である。

また、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、システムの運用中に分割パターンを変更してもよい。

（第５の実施形態）
第５の実施形態ではＦＤＭ／ＣＤＭ Ｈｙｂｒｉｄパイロット多重の一例を示す。第５の実施形態におけるシステム構成やフレームフォーマットは第１の実施形態に示したものと同じである。

図１３は、第５の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。第５の実施形態では、一例として、図１３に示した２つの分割パターンが予め定められているとする。

分割パターン＃１では、１０ＭＨｚのシステム帯域が、５ＭＨｚの２つの帯域＃１，＃２に分割されている。さらに、５ＭＨｚの各帯域＃１，＃２が、ＲＰＦ＝２で、周波数がくしの歯状に２グループに分割されている。図中のくしの歯１は１０ＭＨｚ帯域用、くしの歯２，３は５ＭＨｚ帯域用である。

分割パターン＃２では、システム帯域が３つの帯域＃１，＃２，＃３に分割されている。帯域＃１は５ＭＨｚ、帯域＃１，＃２は２．５ＭＨｚである。さらに、各帯域＃１，＃２，＃３は、分割パターン＃１と同様に、ＲＰＦ＝２でくしの歯状に２つのグループに分割されている。図中のくしの歯１は１０ＭＨｚ帯域用、くしの歯２は５ＭＨｚ帯域用、くしの歯３，４は２．５ＭＨｚ帯域用である。

基地局の運用開始時、分割パターンサーバ１０は、分割パターン＃１，＃２から１つの分割パターンを任意に選択し、同一の分割パターンを適用する基地局群に属する全ての基地局１１，１２に、選択した分割パターンのインデックスを通知する。

通知を受けた各基地局１１，１２は、通知された分割パターンを用いて各移動局に周波数の割り当てを行う。例えば、分割パターン＃１が選択された場合、各基地局１１，１２は、１サブフレーム毎に、くしの歯１，２，３をそれぞれ複数の移動局に割り当てることができる。例えば、くしの歯１を別々の２つの移動局に割り当て、くしの歯２をまた別々の２つの移動局に割り当て、くしの歯３をまた別々の２つの移動局に割り当てることができる。同じくしの歯を割り当てられた移動局同士は、符号分割多重で、コード領域で直交するパイロット信号を同一の周波数に多重する。

割り当てられた帯域の異なる移動局同士ではＦＤＭ多重をし、同じ送信帯域を割り当てられた移動局同士ではＣＤＭ多重をする。

図１３に示した分割パターンを用いるシステムにおいて、所定範囲の基地局に同じ分割パターンを付与することにより、システム帯域を複数の移動局が周波数分割多重して利用する状況において、分割された全ての帯域内においてセル間の干渉を抑圧することができる。

なお、第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、特にスケジューリングアルゴリズムを限定する必要はない。

また、第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、複数の分割パターンを用意しておき、システムの運用中に変更してもよい。

第１の実施形態の移動通信システムの構成を示すブロック図である。 移動通信システムにおける上り信号の送受信の様子を示す模式図である。 ２つのセルでパイロット送信帯域が一致している例を示す図である。 ２つのセルでパイロット送信帯域が一致していない例を示す図である。 ２つのセルでパイロット送信帯域が一致していない他の例を示す図である。 セル間でパイロット送信周波数帯域の分割パターンが一致しない場合の例を示す図である。 セル間でパイロット送信周波数帯域の分割パターンが一致している場合の例を示す図である。 第１の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。 ＣＤＭパイロット多重法に用いる直交符号の生成を示す図である。 第２の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。 第３の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。 第４の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。 第５の実施形態において予め定められた分割パターンの一例を示す図である。 ３ＧＰＰ−ＬＴＥシステムにて提案されているシングルキャリア伝送方式に用いられるフレームフォーマットを示す図である。 ＣＰについて説明するための図である。

符号の説明

１０ 分割パターンサーバ
１１，１２ 基地局
１３、１４ セル
１５〜２０ 移動局

Claims (12)

1. 複数のセルでサービスエリアをカバーする無線通信システムにおいて各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てるための帯域割当方法であって、
   地理的な所定範囲に属する複数のセルの各々を構成する複数の基地局に、前記システム帯域の分割のパターンを示す同一の分割パターンを設定し、
   前記複数の基地局にて、設定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当てる、方法において、
   前記所定範囲に属する前記複数の基地局の希望する分割パターンの情報を収集し、収集した前記情報に基づいて前記所定範囲に適用する分割パターンを決定し、
   前記セルにおいて前記端末に割り当てられた前記帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として用いることを特徴とする帯域割当方法。
2. 複数のセルでサービスエリアをカバーする無線通信システムにおいて各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てるための帯域割当方法であって、
   地理的な所定範囲に属する複数のセルの各々を構成する複数の基地局に、前記システム帯域の分割のパターンを示す同一の分割パターンを設定し、
   前記複数の基地局にて、設定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当てる、方法において、
   複数の分割パターンの候補を予め定めておき、その中から選択した分割パターンを、前記所定範囲に属する前記複数の基地局に共通に適用し、
   前記セルにおいて前記移動局に割り当てられた前記帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として用いることを特徴とする帯域割当方法。
3. 複数のセルでサービスエリアをカバーする無線通信システムにおいて各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てるための帯域割当方法であって、
   地理的な所定範囲に属する複数のセルの各々を構成する複数の基地局に、前記システム帯域の分割のパターンを示す同一の分割パターンを設定し、
   前記複数の基地局にて、設定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当てる、方法において、
   前記セルにおいて前記移動局に割り当てられた前記帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として用い、
   前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を複数の移動局に対してパイロット信号送信用に割り当て、該帯域をパイロット信号送信用に割り当てた該複数の移動局からのパイロット信号の受信品質に基づいて、該複数の移動局の中のいずれかに該帯域でのデータ信号の送信を許可することを特徴とする、帯域割当方法。
4. 前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を、周波数分割多重で、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てる、請求項３に記載の帯域割当方法。
5. 前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を、符号分割多重で、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てる、請求項３に記載の帯域割当方法。
6. 前記基地局にて、前記システム帯域を分割した帯域を、周波数分割多重と符号分割多重のハイブリッドで、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てる、請求項３に記載の帯域割当方法。
7. 複数のセルでサービスエリアをカバーし、各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てる無線通信システムであって、
   複数のセルが属する地理的な所定範囲に共通に適用する、前記システム帯域の分割のパターンを示す分割パターンを決定する分割パターンサーバと、
   前記分割パターンサーバによって決定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当てる基地局と、を有し、
   前記分割パターンサーバは、前記所定範囲に属する前記複数の基地局の希望する分割パターンの情報を収集し、収集した前記情報に基づいて前記所定範囲に適用する分割パターンを決定し、
   前記セルにおいて前記移動局に割り当てられた前記帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として用いる、無線通信システム。
8. 複数のセルでサービスエリアをカバーし、各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てる無線通信システムであって、
   複数のセルが属する地理的な所定範囲に共通に適用する、前記システム帯域の分割のパターンを示す分割パターンを決定する分割パターンサーバと、
   前記分割パターンサーバによって決定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当てる基地局と、を有し、
   前記分割パターンサーバは、複数の分割パターンの候補を予め定めておき、その中から選択した分割パターンを、前記所定範囲に属する前記複数の基地局に共通に適用し、
   前記セルにおいて前記移動局に割り当てられた前記帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として用いる、無線通信システム。
9. 複数のセルでサービスエリアをカバーし、各セルのシステム帯域を分割して移動局に割り当てる無線通信システムにおいて、
   地理的な所定範囲に属する複数のセルの各々を構成する複数の基地局に、前記システム帯域の分割のパターンを示す同一の分割パターンを設定し、前記複数の基地局にて、設定された前記分割パターンを用いて前記システム帯域を複数の帯域に分割し、該基地局の構成するセルで収容する移動局に対して、前記帯域をパイロット送信周波数帯域として割り当て、
   前記セルにおいて前記移動局に割り当てられた前記帯域に合わせた所定の系列長のＣＡＺＡＣ系列をパイロット信号として用い、
   前記基地局は、前記システム帯域を分割した帯域を複数の移動局に対してパイロット信号送信用に割り当て、該帯域をパイロット信号送信用に割り当てた該複数の移動局からのパイロット信号の受信品質に基づいて、該複数の移動局の中のいずれかに該帯域でのデータ信号の送信を許可することを特徴とする、無線通信システム。
10. 前記基地局は、前記システム帯域を分割した帯域を、周波数分割多重で、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てる、請求項９に記載の無線通信システム。
11. 前記基地局は、前記システム帯域を分割した帯域を、符号分割多重で、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てる、請求項９に記載の無線通信システム。
12. 前記基地局は、前記システム帯域を分割した帯域を、周波数分割多重と符号分割多重のハイブリッドで、前記複数の移動局に対してパイロット送信用に割り当てる、請求項９に記載の無線通信システム。

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