JP4960059B2 - Ofdm送信装置、ofdm受信装置、基地局装置、移動局装置、ofdm通信システムおよびセルサーチ方法 - Google Patents
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Description
OFDMA方式における下りリンク無線チャネルの配置について、OFDM信号の周波数軸(サブキャリア)と時間軸(OFDMシンボル)のリソースを用いて、時間分割多重TDM(Time Divion Multiplexing)、周波数分割多重FDM(Frequency Divion Multiplexing)、またはTDM・FDMのみ合わせで時間・周波数に多重する方法が提案されている。また、3GPPのEUTRA技術検討の国際会合による作成した技術仕様文書により、下りリンク無線フレームの構成、および無線フレームに各無線チャネルを配置する方法である無線チャネルマッピング方法が提案されている(例えば、非特許文献3参照)。
EUTRAの下りリンク無線フレームに挿入されているリファレンス信号RSは、AMCS技術を適用するための下りリンク無線伝搬路の品質測定(Downlink−channel−quality measurements)、移動局装置における相関復調または相関検出のための下りリンク伝搬路推定(Downlink channel estimation for coherent demodulation/detection at the UE)、および初期同期とセルサーチ(Initial acquisition and cell search)に使われる(非特許文献3、節7.1.1.2.2 Downlink reference−signal structureを参照)。
リファレンス信号RSを用いてセルサーチを行なうために、リファレンス信号RSにマッピングされているGCLIDをセルID(c=1、2、…、C)に対応させる必要がある。表1に示したように基地局装置のシステム周波数帯域幅BWに依存して、GCLID総数が異なり、GCLIDに対応したRSID(u=1、2、…、U)の総数(U)も異なり、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って、リファレンスシーケンスの長さが減少するため、RSIDの総数(U)も減少する。
C=V・U ・・・(2)
このグループスクランブリングGSの導入により、例えば基地局装置のシステム周波数帯域幅BWが1.25MHzの場合でも、総数4個のGSIDと総数12個のRSIDで総数48個のセルID(c)を表すことができる。
EUTRAの下りリンク無線フレームに挿入されている同期チャネルSCHは、OFDM受信信号の初期同期、セルサーチ(初期セルサーチ、待ち受けセルサーチ及び通信中セルサーチ)などに使われている。同期チャネルSCHには、キャリア周波数オフセット同期、OFDMシンボルタイミング同期、無線フレームタイミング同期、セルID(c)の直接または間接情報、基地局装置の送信アンテナ本数、基地局装置固有のシステム周波数帯域幅BWに依存する報知チャネル周波数帯域幅、OFDMシンボルのCP(Cyclic Prefix)長さ、無線フレームタイミングなどセルの物理に構成関連するセル固有情報インデックス(w=1、2、…、W、以下、「セル構成ID」と称する。)が含まれていている。セルID(c)の直接/間接情報とセル構成ID(w)を合わせて、セル情報ID(y=1、2、3、…、Y、Y=C・W、ここでは、セルIDの直接と間接情報合わせてセルID(c)としている。)と呼ぶ。
(1)キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミング検出精度、検出時間など初期同期特性、
(2)セル情報ID(y)の検出確率、検出時間などセルサーチ特性と、
(3)システムオーバーヘッド(同期チャネルSCHが占用するリソースと無線フレーム全体リソースの割合)、
(4)EUTRAのTDD(Time Division Duplex)システムへの適用、
(5)移動局装置における信号処理の計算量などの要因、に依存する。
移動局装置は、電源立ち上げ時、ハンドオーバ時、あるいは通信待ち受け時において、無線リンクを接続すべきセルを探すセルサーチが必要である。EUTRAシステムでは、W−CDMA方式と類似の三段セルサーチ手順が提案されている(非特許文献3、節7.1.2.4 Cell search、非特許文献9を参照)。
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本発明の実施形態1では、グループスクランブリングGSインデックスGSID(v)とセル構成ID(w)を含む同期チャネルSCHの構成、およびセル構成ID(w)とGSID(v)とリファレンスシーケンスインデックスRSID(u)の同定によるセルID(c)を同定するセルサーチ手順を提案する。
図1は、本発明に係る基地局装置の送信部の構成を示す。図1は1つのセルの送信部を示す。図15に示したように、1つの基地局装置が3つのセルにより構成された場合は、図1に示す送信部を3つ備えることとなる。また、表2のように、1つのセルに複数本(1〜4)の送信アンテナにより構成された場合、図1に示した複数本の送信アンテナに対応する複数個(1〜4)送信部により構成することができる。ここでは、例として、1つのセルに1本の送信アンテナが対応する送信部について説明する。
リファレンス信号RSは、表1のように、予め定義された基地局装置のシステム周波数帯域幅BWにより、リファレンスシーケンスの長さNdが定義され、RSID総数(U)が決定されている。例えば、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWは20MHzの場合、総数1201本のサブキャリアがあり、6本サブキャリア間隔でリファレンス信号RSを配置することにより、リファレンスシーケンスの長さNdは200となり、GCLシーケンス長さ(NG)を211とする場合、総数210個のRSID(u)が得られる。
制御信号生成部12は、制御データから指定されたスクランブリングコードSCの長さ、または基地局装置のシステム周波数帯域幅BWなど情報から算出したスクランブリングコードSCの長さ、GSID(v)など情報から算出したSCID(g)を、予め定められているスクランブリングコード生成式に代入し、所定のスクランブリングコードを生成し、チャネルマッピング部13に出力する。チャネルマッピング部13は、図13のようなスクランブリングコードSCを各サブキャリアにマッピングする(スクランブリング処理)。ただし、同期チャネルSCH信号に対してはスクランブリング処理を実施しない。
制御信号生成部12は、制御データから指定された同期チャネルSCH生成情報により同期チャネルSCH信号を生成する。同期チャネルSCH生成情報には、基地局装置のシステム周波数帯域幅BW、無線フレームにおける同期チャネルSCH信号の挿入位置、繰り返し回数、第1の同期チャネルP−SCHおよび/または第2の同期チャネルS−SCHの物理信号構成などの情報が含まれている。本発明はこれらの情報に関する限定が特になく、同期チャネルSCH(P−SCHとS−SCH)に含まれる同期関連固有情報の1つである同期シーケンスインデックスSCHID(s=1、2、3、…、S)に着目したものである。
制御信号生成部12は、制御データからシステム固有のパラメータおよび基地局装置/セル固有のパラメータなど報知情報を取り出し、報知チャネルBCH信号を生成し、また、制御データから移動局装置所要の共用制御信号、レイヤ1/レイヤ2の制御信号、自局宛てパケットデータに割当てられたRBの位置、AMCSパラメータなど個別制御情報を取り出し、共用/個別制御信号を生成し、チャネルマッピング部13に入力する。チャネルマッピング部13では、図10に示したように報知チャネルBCH信号および共用/個別制御信号の生成を報知チャネルBCHおよび共通制御チャネルにマッピングする。
図3は、本発明に係る移動局装置の受信部の構成を示す。表2のように、1つのセルが複数本(1〜4)の送信アンテナにより構成された場合、移動局装置を図3に示した複数本の受信アンテナに対応する複数個(1〜4)受信部(ブランチ)により構成することができる。ここでは、例として、1本の受信アンテナ対応の受信部(1つの受信アンテナブランチ)について説明する。移動局装置の受信部20には、受信アンテナ21、無線部(RX)22、デジタル/アナログ信号変換部23、CP削除部24、並直列変換部(P/S)25、DFT変換部(離散フーリエ変換、Discrete Fourier Transform)26、チャネルディマッピング部27、並直列変換部(P/S)28、制御信号抽出部29、チャネル推定・CQI測定部30およびセルサーチ部31が含まれる。なお、この受信部は、OFDM受信装置を構成する。
制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図11に示したような同期チャネルSCH信号を取り出し、セルサーチ部31に出力する。セルサーチ部31により、受信信号のキャリア周波数オフセット、OFDMシンボルタイミングの検出と補正、セルID(c)とGSID(v)とRSID(u)の検出を行なう(後述)。セルサーチ部31により、検出したRSID(u)をチャネル推定・CQI測定部30に、GSID(v)をチャネルディマップング部27に出力される。OFDMシンボルタイミングはDFT変換部26などに出力される。チャネルディマップング部27は、GSID(v)を用いて、ローカルスクランブリングコードSC(g)を生成し、チャネルディマッピング部27に入力されたOFDMシンボルに対して、ディスクランブル処理により、被ったスクランブリングコードSC(g)を削除する。なお、同期チャネルSCH信号に対しては、送信側ではスクランブル処理していないため、受信信号から直接同期チャネルSCH信号を分離(抽出)することができる。
チャネルディマッピング部27は、セルサーチ部31からのGSID(v)を用いて、ローカルスクランブリングコードSC(g)を生成し、ディスクランブル処理を行なう。制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14に示したような第1、2リファレンスシンボルを取り出し、チャネル推定・CQI測定部30とセルサーチ部31に出力する。チャネル推定・CQI測定部30は、第1、2リファレンスシンボルを用いて、無線伝搬路状態の推定(チャネル推定)を行ない、ユーザデータ復調部(図示なし)に出力する。一方、ローカルのリファレンス信号RSを用いて、各RBのリファレンス信号RSの電力を測定し、システムによる予め定義した信号フォーマットに変換し、上りリングを通じて、基地局装置にフィードバックする。なお、第1、2リファレンスシンボルはGCLシーケンスを使用する場合、例えばRSID(u)によりローカルリファレンス信号を生成し、抽出したリファレンス信号RSと相関処理、IDFT変換(周波数領域信号を時間領域に変換)、フィルタリング処理(干渉成分、雑音成分の除去)、DFT変換(時間領域信号を周波数領域に変換)の一連処理によりチャネル推定を行なうことができる。
制御信号抽出部29は、図11に示した報知チャネルBCH信号を抽出し、システム固有のパラメータおよび基地局装置/セル固有のパラメータなど報知情報を復調する。各RBの先頭OFDMシンボルから、移動局装置所要の共用制御信号、レイヤ1/レイヤ2の制御信号、自局宛てパケットデータに割当てられたRBの位置、AMCSパラメータなど個別制御情報を取り出し、共用/個別制御信号を復調し、ユーザデータ復調部(図示なし)に出力する。
セルサーチ部31には、複数セルおよび複数送信アンテナから送られて来た複数のリファレンス信号RSおよび同期チャネルSCHの多重信号が入力されている。セルサーチ部31では、キャリア周波数オフセット同期、OFDMシンボルタイミング同期、無線フレームタイミング同期、セルID(c)、RSID(u)、GSID(v)、セル構成ID(w)、および各リファレンス信号RS受信電力の検出を行ない、セルサーチ結果として出力する。RSID(u)はチャネル推定部30に出力し、ローカルリファレンス信号RSを生成し、チャネル推定およびCQI算出を行なう。GSID(v)はチャネルディマッピング部に出力され、スクランブリングコードのディスクランブル処理を行なう。
本発明の実施形態2では、異なるシステム周波数帯域幅(例えば、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、20MHz)の基地局装置に適用した同期チャネルSCHの構成およびセルサーチ手順を提案する。実施形態1にGSID(v)を含む同期チャネルSCHの構成、およびGSID(v)とRSID(u)の同定によるセルID(c)を同定するセルサーチ手順を提案した。しかしながら、表4、5、6に示したように、セル構成ID総数(W)とSCHID総数(S)が固定した場合、セルID総数(C)は、基地局装置のシステム周波数帯域幅BWの減少に伴って減少する。
本発明に係る基地局装置送信部の構成は実施形態1と類似している。図1を利用して、異なる部分だけを説明する。
表8は、図2に示したように、同期チャネルSCHにマッピングされた同期シーケンス長さ(例えばGCLシーケンスの長さ)を79サブキャリア(同期チャネル帯域幅1.25MHz)とする場合、異なるシステム周波数帯域幅に対する所要の同期チャネルSCH信号計算の一例である。図20のように異なるシステム周波数帯域幅基地局装置に適応して、複数の同期チャネルSCH信号、例えば第1の同期チャネルSCH1および/または第2の同期チャネルSCH2を用いる同期チャネルSCH構成を示す。
本発明に係る移動局装置受信部の構成は実施形態1と類似している。図3を利用して、異なる部分だけを説明する。
制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図20に示したような同期チャネルSCH1および/またはSCH2信号を取り出し、セルサーチ部31に出力する。まず、図4に示したSCHID(s)同定部31bにより、同期チャネルSCH1に含まれている第1のGSID(v1)とセル構成ID(w)を同定する。セル構成ID(w)から報知チャネルBCHの周波数帯域幅(或は第1、2の帯域グループ)の状態を判断し、後続の第2の同期チャネルSCH2の有無を判断する。第2の同期チャネルシンボルSCH2がある場合、抽出されたデータ信号(第2の同期チャネルSCH2の部分信号)に対して、第2のGSID(v2)を同定し、GSID(v)を算出する。
図9は、第1、2の第1の同期チャネルSCH1、SCH2を考慮し、セルID(c)の間接情報であるGSID(v)、基地局装置の送信アンテナ数、報知チャネルBCH周波数帯域幅(或は第1、2の帯域グループ)情報などセル構成ID(w)が挿入された本発明の同期チャネルSCH信号に対するセルサーチ手順を示す。
本発明の実施形態3では、異なる周波数帯域幅(例えば、10MHz、20MHz)を持つ移動局クラスの移動局装置に対して、20MHzシステム周波数帯域幅を有する基地局装置に適用した同期チャネルSCHの構成およびセルサーチ手順を提案する。
本発明に係る基地局装置送信部の構成は実施形態1、2と類似している。図1を利用して、異なる部分だけを説明する。
基地局装置のシステム周波数帯域幅BWは10MHz以下の場合、制御信号生成部12は、実施形態1、2と同じ、図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14のような第1、2リファレンスシンボルを生成する。システム周波数帯域幅BWは20MHzの場合、図12のように第1、2リファレンス信号RS1、2でリファレンスシンボルを生成する。第1、2リファレンス信号RS1、2には、同じGCLシーケンス長さ(NG=101)をマッピングする。実施形態1、2における各表は20MHz基地局装置の欄は、10MHz基地局装置の欄で書き直すことができる。
本発明に係る移動局装置受信部の構成は実施形態1と類似している。図3を利用して、異なる部分だけを説明する。
制御信号抽出部29は、チャネルディマッピング部27から図11(第2リファレンスシンボルの図示なし)と図14に示したような第1、2リファレンスシンボルを取り出し、チャネル推定・CQI測定部30とセルサーチ部31に出力する。
移動局装置は、初期セルサーチ、待受け中セルサーチ及び通話中セルサーチを行う場合、基地局中心周波数fcを対称とした10MHzの同期チャネルSCHおよびリファレンス信号RSを使うことができる。初期セルサーチ、待受け中セルサーチ及び通話中セルサーチ手順は、実施形態2に示したように、報知チャネルBCHの周波数帯域幅の2状態、または第1、2の帯域グループを識別し、20MHzシステム周波数帯域幅を有する基地局装置と判定された場合に、受信したリファレンス信号RSを基地局中心周波数fcの対称に、左右交換してからRSID(u)の同定を行なうことができる。また、報知チャネルBCHの周波数帯域幅の2状態、または第1、2の帯域グループの識別を行なう必要がない。第1、2の同期チャネルSCH1、2を使用することもできる。
11 S/P変換部
12 制御信号生成部
13 チャネルマッピング部
14 IDFT部
15 P/S変換部
16 CP挿入部
17 DAC処理部
18 無線部(TX)
19 送信アンテナ
20 移動局装置(受信部)
21 受信アンテナ
22 無線部(RX)
23 ADC処理部
24 CP削除部
25 S/P変換部
26 DFT変換部
27 チャネルディマッピンング部
28 P/S変換部
29 制御信号抽出部
30 チャネル推定・CQI測定部
31 セルサーチ部
31a 時間・周波数同期部
31b 同期シーケンスインデックスSCHID同定部
31c 位相差分処理部
Claims (9)
- OFDM方式で無線信号を送信するOFDM送信装置であって、
伝搬路推定に用いるリファレンス信号、セル物理レイヤインデックスを示すグループスクランブリングインデックスおよびセルの物理構成を示すセル固有情報インデックスから算出される同期シーケンスインデックスを含む同期チャネル信号を生成する制御信号生成部と、
前記リファレンス信号および前記同期チャネル信号を所定のサブキャリアにマッピングするチャネルマッピング部と、を備えることを特徴とするOFDM送信装置。 - 前記制御信号生成部は、相互に異なるシステム周波数帯域幅を示すセル固有情報インデックスを含む複数種類の異なる同期チャネル信号を生成することを特徴とする請求項1記載のOFDM送信装置。
- OFDM方式で送信された無線信号を受信するOFDM受信装置であって、
受信した信号から、伝搬路推定に用いるリファレンス信号、セル物理レイヤインデックスを示すグループスクランブリングインデックスおよびセルの物理構成を示すセル固有情報インデックスから算出される同期シーケンスインデックスを含む同期チャネル信号を抽出する制御信号抽出部と、
前記抽出されたリファレンス信号のリファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとに基づいてセル物理レイヤインデックスを算出するセルサーチ部と、を備えることを特徴とするOFDM受信装置。 - 前記セルサーチ部は、
キャリア周波数オフセットおよびOFDMシンボルタイミングの検出を行なう時間・周波数同期部と、
複数の同期チャネル信号から、最大の受信電力を有する同期チャネルにマッピングされた同期シーケンスインデックスを同定し、グループスクランブリングインデックスおよび/またはセル固有情報インデックスを出力する同期シーケンスインデックス同定部と、
前記リファレンス信号に基づいて、リファレンス信号の受信電力情報およびリファレンスシーケンスインデックスを出力するリファレンス信号処理部と、
前記リファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとを乗算し、セル物理レイヤインデックスを算出する乗算部と、を備えることを特徴とする請求項3記載のOFDM受信装置。 - 前記制御信号抽出部は、相互に異なるシステム周波数帯域幅を示すセル固有情報インデックスを含む複数種類の異なる同期チャネル信号を抽出し、
前記同期シーケンスインデックス同定部は、第1の同期チャネル信号に含まれている第1のグループスクランブリングインデックスおよびセル固有情報インデックスを同定し、このセル固有情報インデックスに基づいて、後続の同期チャネル信号の有無を判断し、後続の同期チャネル信号がある場合は、その後続の同期チャネル信号について、さらにグループスクランブリングインデックスおよびセル固有情報インデックスを同定することを特徴とする請求項4記載のOFDM受信装置。 - 請求項1または請求項2記載のOFDM送信装置を備えることを特徴とする基地局装置。
- 請求項3から請求項5のいずれかに記載のOFDM受信装置を備えることを特徴とする移動局装置。
- 請求項6記載の基地局装置と、請求項7記載の移動局装置と、から構成されることを特徴とするOFDM通信システム。
- OFDM方式で無線信号を送受信する無線通信システムの送信側において、
伝搬路推定に用いるリファレンス信号、セル物理レイヤインデックスを示すグループスクランブリングインデックスおよびセルの物理構成を示すセル固有情報インデックスから算出される同期シーケンスインデックスを含む同期チャネル信号を生成し、前記リファレンス信号および前記同期チャネル信号を所定のサブキャリアにマッピングするセルサーチ方法であって、
受信側において、受信した信号から、伝搬路推定に用いるリファレンス信号、前記グループスクランブリングインデックスおよび前記セル固有情報インデックスを含む同期チャネル信号を抽出し、
前記抽出されたリファレンス信号のリファレンスシーケンスインデックスと、前記抽出された同期チャネル信号のグループスクランブリングインデックスとに基づいてセル物理レイヤインデックスを算出することを特徴とするセルサーチ方法。
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