JP5383738B2

JP5383738B2 - 基地局装置および移動局装置

Info

Publication number: JP5383738B2
Application number: JP2011088795A
Authority: JP
Inventors: 憲一三好; 昭彦西尾; 大地今村; 秀俊鈴木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: EP1976169A4; KR20110058892A; EP1976169A1; EP1976169B1; JP2011176862A; US20140177624A1; BRPI0707878A2; CN102438227B; US20120120911A1; RU2550158C2; EP2391082B1; US8130796B2; US8750283B2; KR101246492B1; RU2008129720A; CN101371478B; CN101371478A; EP2391082A3; RU2421914C2; BRPI0707878B1

Description

本発明は、基地局装置および移動局装置に関する。

移動体通信システムにおいて、無線通信移動局装置（以下、移動局と省略する）は、電源投入時およびハンドオーバ時にセルサーチを行う。このセルサーチは、ＳＣＨ（Synchronization Channel：同期チャネル）を用いて行われる。ＳＣＨは下り方向の共通チャネルで、Ｐ−ＳＣＨ（Primary Synchronization Channel）とＳ−ＳＣＨ（Secondary Synchronization Channel）とからなる。Ｐ−ＳＣＨデータには全セル共通の系列が含まれ、この系列はセルサーチ時のタイミング同期に用いられる。また、Ｓ−ＳＣＨデータにはスクランブリングコード情報等、各セル固有の送信パラメータが含まれる。各移動局は、電源投入時およびハンドオーバ時のセルサーチにおいて、Ｐ−ＳＣＨデータを受信することによりタイミング同期をとり、続いて、Ｓ−ＳＣＨデータを受信することによりセル毎に異なる送信パラメータを取得する。これにより各移動局は無線通信基地局装置（以下、基地局と省略する）との通信を開始することができる。よって、各移動局は、電源投入時およびハンドオーバ時にＳＣＨを検出する必要がある。

また、３ＧＰＰにて提案されたＦＤＤ方式の規格では、キャリアを設定できる周波数は、６０MHzの周波数帯域幅の中に２００kHzの周波数間隔で配置されることとなっている（特許文献１参照）。よって、この規格においては、移動局がセルサーチを行う周波数間隔（以下、セルサーチ間隔という）も２００kHzとなり、移動局は２００kHz毎にセルサーチを行う。

さらに、通信システムの設計を簡単にするために、一般にＳＣＨは移動局が通信可能な周波数帯域幅の中心周波数に設定される。

一方、最近、移動体通信においては、音声以外に画像やデータ等の様々な情報が伝送の対象になっている。これに伴って、高信頼かつ高速な伝送に対する必要性がさらに高まっている。しかし、移動体通信において高速伝送を行う場合、マルチパスによる遅延波の影響が無視できなくなり、周波数選択性フェージングにより伝送特性が劣化する。

周波数選択性フェージング対策技術の１つとして、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式に代表されるマルチキャリア通信が注目されている。マルチキャリア通信は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数のサブキャリアを用いてデータを伝送することにより、高速伝送を行う技術である。特に、ＯＦＤＭ方式は、データが配置される複数のサブキャリアの周波数が互いに直交しているため、マルチキャリア通信の中でも最も周波数利用効率が高く、また、比較的簡単なハードウェア構成で実現できる。このため、ＯＦＤＭ方式は、セルラ方式移動体通信に採用される通信方法として注目されており、様々な検討が加えられている。ＯＦＤＭ方式が用いられる通信システムでは、複数のサブキャリアにおいて互いに隣接するサブキャリア間の間隔（サブキャリア間隔）は、その通信システムでのコヒーレント帯域幅（チャネル変動が一定になる周波数帯域幅）に応じて設定される。

また、現在、３ＧＰＰのＬＴＥ標準化では、ＯＦＤＭ方式の移動体通信システムにおいて、通信可能な周波数帯域幅が互いに異なる複数の移動局を使用可能とすることが検討されている。このような移動体通信システムはスケーラブル帯域幅通信システムと呼ばれることがある。

例えば、２０MHzの運用周波数帯域幅を有するスケーラブル帯域幅通信システムを想定した場合、２０MHzの運用周波数帯域幅を互いに等しい周波数帯域幅５MHz毎に４つの周波数帯域ＦＢ１,ＦＢ２,ＦＢ３,ＦＢ４に均等に４分割すると、５MHz,１０MHz,２０MHzのいずれかの通信能力を持つ移動局を同時に使用可能とすることができる。以下、使用可能な複数種類の移動局のうち最低の通信能力を持つ移動局を最低能力移動局といい、最高の通信能力を持つ移動局を最高能力移動局という。よって、ここでは、５MHzの通信能力を持つ移動局が最低能力移動局となり、２０MHzの通信能力を持つ移動局が最高能力移動局となる。

また、例えば、４.２MHzの運用周波数帯域幅を有するスケーラブル帯域幅通信システムを想定した場合、４.２MHzの運用周波数帯域幅を互いに等しい周波数帯域幅２.１MHz毎に２つの周波数帯域ＦＢ１,ＦＢ２に均等に２分割すると、２.１MHzの通信能力を持つ移動局と４.２MHzの通信能力を持つ移動局とを同時に使用可能とすることができる。よって、ここでは、２.１MHzの通信能力を持つ移動局が最低能力移動局となり、４.２MHzの通信能力を持つ移動局が最高能力移動局となる。以下、２.１MHzの通信能力を持つ移動局を２.１MHz移動局、４.２MHzの通信能力を持つ移動局を４.２MHz移動局という。このようなスケーラブル帯域幅通信システムでは、２.１MHz移動局に対しては４.２MHzの周波数帯域幅のうちの２.１MHzの周波数帯域幅が割り当てられて通信が行われる。つまり、２.１MHz移動局に対しては、ＦＢ１またはＦＢ２のいずれか１つの周波数帯域が割り当てられて通信が行われる。また、４.２MHz移動局は、４.２MHzの運用周波数帯域幅全体を使った通信が可能であり、より高速に通信を行うことができる。なお、通常は、上記のように、最高能力移動局が通信可能な周波数帯域幅はスケーラブル帯域幅通信システムが運用される周波数帯域幅（ここでは４.２MHz）と一致する。

特開２００３−６０５５１号公報

ここで、図１に示すようにスケーラブル帯域幅通信システムにＯＦＤＭ方式を適用することを想定した場合、移動局が通信可能な周波数帯域幅の中心周波数にＳＣＨを設定すると、上記のような所定のセルサーチ間隔でセルサーチを行う移動局はセルサーチを行えなくなってしまうことがある。例えば、４.２MHz移動局用のＳＣＨを４.２MHzの中心周波数ｆ_ｃ１に設定し、２.１MHz移動局用のＳＣＨを２.１MHzの中心周波数ｆ_ｃ２に設定したとする。また、サブキャリア間隔はその通信システムでのコヒーレント帯域幅に応じて１５０kHzに設定したとする。さらに、セルサーチ間隔が上記同様２００kHzであったとする。このとき、中心周波数ｆ_ｃ１をセルサーチ間隔２００kHzの整数倍の周波数に設定すると、４.２MHz移動局はＳＣＨを検出することができるが、サブキャリア間隔が１５０kHzであるため２.１MHz移動局はＳＣＨを検出することができずセルサーチを行えなくなってしまう。一方、中心周波数ｆ_ｃ２をセルサーチ間隔２００kHzの整数倍の周波数に設定すると、２.１MHz移動局はＳＣＨを検出することができるが、同様に、サブキャリア間隔が１５０kHzであるため４.２MHz移動局はＳＣＨを検出することができずセルサーチを行えなくなってしまう。このように、通信可能な周波数帯域幅が互いに異なる複数の移動局が混在するスケーラブル帯域幅通信システムにＯＦＤＭ方式が適用されると、サブキャリア間隔とセルサーチ間隔との関係によっては、セルサーチが行えない移動局が生じてしまう。

この課題を解決するために、サブキャリア間隔をセルサーチ間隔に応じて決定することが考えられる。具体的には、サブキャリア間隔をセルサーチ間隔の約数とすることが考えられる。しかし、これでは、必ずしもコヒーレント帯域幅に応じた最適なサブキャリア間隔を設定することができるとは限らないため、システムスループットの低下および誤り率特性の劣化を招くことがある。

本発明の目的は、ＯＦＤＭ方式等のマルチキャリア通信方式が適用されるスケーラブル帯域幅通信システムにおいて、通信可能な周波数帯域幅が互いに異なる複数の移動局すべてがセルサーチ可能な基地局および移動局を提供することである。

本発明の態様の一つに係る基地局は、複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を送信する基地局であって、前記複数のサブキャリアのいずれかを同期チャネル信号の送信用の第１サブキャリアに設定する設定手段と、前記第１サブキャリアに前記同期チャネル信号をマッピングして前記マルチキャリア信号を生成する生成手段と、前記マルチキャリア信号を送信する送信手段と、を具備し、前記設定手段は、前記複数のサブキャリアのうち、前記複数のサブキャリアのサブキャリア間隔と移動局がセルサーチを行う周波数間隔との公倍数の周波数を有するいずれかのサブキャリアを前記第１サブキャリアに設定する構成を採る。

本発明によれば、ＯＦＤＭ方式等のマルチキャリア通信方式が適用されるスケーラブル帯域幅通信システムにおいて、通信可能な周波数帯域幅が互いに異なる複数の移動局すべてがセルサーチを行うことができる。

ＯＦＤＭ方式を適用したスケーラブル帯域幅通信システム本発明の実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図本発明の実施の形態に係るＳＣＨ設定例（設定例１）本発明の実施の形態に係るＳＣＨ設定例（設定例２）本発明の実施の形態に係るＳＣＨ設定例（設定例３）

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＯＦＤＭ方式をマルチキャリア通信方式の一例として説明するが、本発明はＯＦＤＭ方式に限定されるものではない。

本実施の形態に係る基地局１００の構成を図２に示す。

符号化部１０１は、ＳＣＨデータを符号化する。

変調部１０２は、符号化後のＳＣＨデータを変調する。

符号化部１０３は、ユーザデータを符号化する。

変調部１０４は、符号化後のユーザデータを変調する。

サブキャリア設定部１０５は、マルチキャリア信号であるＯＦＤＭシンボルを構成する複数のサブキャリアのいずれかをＳＣＨデータ送信用のサブキャリア（ＳＣＨサブキャリア）に設定する。このサブキャリア設定の詳細は後述する。

ＩＦＦＴ部１０６は、サブキャリア設定部１０５での設定に従って、ＳＣＨデータおよびユーザデータを上記複数のサブキャリアの各々にマッピングしてＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）を行ってＯＦＤＭシンボルを生成する。この際、ＩＦＦＴ部１０６は、上記複数のサブキャリアのうちサブキャリア設定部１０５によって設定されたサブキャリアにＳＣＨデータをマッピングする。

このようにして生成されたＯＦＤＭシンボルは、ＣＰ付加部１０７でサイクリック・プリフィクス（ＣＰ）を付加された後、無線送信部１０８でアンプコンバート等の所定の無線処理が施され、アンテナ１０９から移動局へ無線送信される。

なお、ＯＦＤＭ方式では、符号間干渉（ＩＳＩ：IntersymbolInterference）を防止するために、各ＯＦＤＭシンボルの先頭にそのＯＦＤＭシンボルの後端部分をＣＰとして付加する。これにより、受信側である移動局では、遅延波の遅延時間がＣＰの時間長以内に収まる限りＩＳＩを防止することができる。

次いで、サブキャリア設定部１０５でのサブキャリア設定の詳細について説明する。以下、設定例１〜３（図３〜図５）を挙げる。ここでは、上記同様、運用周波数帯域幅が４.２MHzであり、２.１MHz移動局と４.２MHz移動局とが混在するスケーラブル帯域幅通信システムを想定する。また、サブキャリア間隔が上記同様１５０kHzに設定されているものとする。さらに、セルサーチ間隔は上記同様２００kHzであったとする。

＜設定例１（図３）＞
サブキャリア設定部１０５は、上記複数のサブキャリアにおいて、サブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数の周波数を有するいずれかのサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。つまり、サブキャリア設定部１０５は、サブキャリア間隔１５０kHzとセルサーチ間隔２００kHzとの公倍数６００kHz×ｎ（ｎは自然数）の周波数を有するいずれかのサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。具体的には、例えば、サブキャリア設定部１０５は、図３に示すように、４.２MHzの中心周波数ｆ_ｃ１から１.８MHz大きい周波数を有するサブキャリアｆ_１２をＳＣＨサブキャリアに設定する。よって、例えば、中心周波数ｆ_ｃ１が２GHzに設定されている場合、サブキャリアｆ_１２の周波数は２００１.８MHzとなり、セルサーチ間隔２００kHzの整数倍となる。

このように、本設定例によれば、所定のサブキャリア間隔を有する複数のサブキャリアのうちセルサーチ間隔の整数倍の周波数を有するサブキャリアにＳＣＨを設定することができるため、互いに等しいセルサーチ間隔を有する２.１MHz移動局および４.２MHz移動局の双方がＳＣＨを検出することができ、セルサーチを行うことができる。

また、本設定例によれば、２.１MHz移動局は、図３に示すように、セルサーチ時とそれ以外の通常受信時とで通信周波数帯域を変更する必要がないため、通常受信時に受信可能なユーザデータのすべてをセルサーチ時にも受信することができ、通信周波数帯域の変更に伴うスループットの低下を防止することができる。また、２.１MHz移動局では、セルサーチ時と通常受信時とで通信周波数帯域を変更する必要がない、すなわち、セルサーチ時と通常受信時とで無線受信における中心周波数を切り替える必要がないため、セルサーチ時の制御を簡易にすることができるとともに、移動局の消費電力を少なくすることができる。

＜設定例２（図４）＞
サブキャリア設定部１０５は、上記複数のサブキャリアにおいて、サブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数の周波数を有するいずれかのサブキャリアのうち移動局が通信可能な周波数帯域幅の中心周波数に最も近いサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。

具体的には、例えば、サブキャリア設定部１０５は、図４に示すように、６００kHz×ｎ（ｎは自然数）の周波数を有するサブキャリアのうち２.１MHzの中心周波数ｆ_ｃ２に最も近いサブキャリアｆ_８をＳＣＨサブキャリアに設定する。つまり、本設定例では、６００kHz×ｎ（ｎは自然数）の周波数を有するサブキャリアのうち、スケーラブル帯域幅通信システムの運用周波数帯域幅よりも狭い周波数帯域幅であって、最高能力移動局以外の移動局が通信可能な周波数帯域幅の中心周波数に最も近いサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。特に、本設定例では、通信可能な周波数帯域幅が互いに異なる複数の移動局のすべてにおいてセルサーチ時と通常受信時とで無線受信における中心周波数の切替を不要とするために、最低能力移動局が通信可能な周波数帯域幅の中心周波数に最も近いサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定するのが好ましい。

よって、本設定例によれば、設定例１同様、所定のサブキャリア間隔を有する複数のサブキャリアのうちセルサーチ間隔の整数倍の周波数を有するサブキャリアにＳＣＨを設定することができるため、互いに等しいセルサーチ間隔を有する２.１MHz移動局および４.２MHz移動局の双方がＳＣＨを検出することができ、セルサーチを行うことができる。

また、本設定例によれば、２.１MHz移動局は、設定例１同様、セルサーチ時とそれ以外の通常受信時とで通信周波数帯域を変更する必要がないため、通常受信時に受信可能なユーザデータのすべてをセルサーチ時にも受信することができ、通信周波数帯域の変更に伴うスループットの低下を防止することができる。また、２.１MHz移動局では、セルサーチ時と通常受信時とで通信周波数帯域を変更する必要がない、すなわち、セルサーチ時と通常受信時とで無線受信における中心周波数を切り替える必要がないため、セルサーチ時の制御を簡易にすることができるとともに、移動局の消費電力を少なくすることができる。

さらに、本設定例によれば、図４に示すように、セルサーチ時は通常受信時よりも通信周波数帯域幅を狭くすることができるため、セルサーチ時のＡ／Ｄ変換のサンプルレートを通常受信時のＡ／Ｄ変換のサンプルレートよりも小さくすることができ、その結果、移動局の消費電力をさらに少なくすることができる。

＜設定例３（図５）＞
サブキャリア設定部１０５は、上記複数のサブキャリアにおいて、サブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数の周波数を有するいずれかのサブキャリアのうち通信システムの運用周波数帯域幅の中心周波数に最も近いサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。

具体的には、例えば、サブキャリア設定部１０５は、図５に示すように、６００kHz×ｎ（ｎは自然数）の周波数を有するサブキャリアのうち４.２MHzの中心周波数ｆ_ｃ１に最も近いサブキャリアｆ_４をＳＣＨサブキャリアに設定する。つまり、本設定例では、６００kHz×ｎ（ｎは自然数）の周波数を有するサブキャリアのうち、スケーラブル帯域幅通信システムの運用周波数帯域幅の中心周波数に最も近いサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。換言すれば、本設定例では、６００kHz×ｎ（ｎは自然数）の周波数を有するサブキャリアのうち、最高能力移動局が通信可能な周波数帯域幅の中心周波数に最も近いサブキャリアをＳＣＨサブキャリアに設定する。

また、本設定例によれば、図５に示すように、セルサーチ時は通常受信時よりも通信周波数帯域幅を狭くすることができるため、セルサーチ時のＡ／Ｄ変換のサンプルレートを通常受信時のＡ／Ｄ変換のサンプルレートよりも小さくすることができ、その結果、移動局の消費電力を少なくすることができる。

ここで、設定例２と本設定例とを比較した場合、設定例２では中心周波数ｆ_ｃ２により近い周波数のサブキャリアがＳＣＨサブキャリアに設定され、本設定例では中心周波数ｆ_ｃ１により近い周波数のサブキャリアがＳＣＨサブキャリアに設定される。このため、本設定例は最高能力移動局がそれ以外の移動局よりも多く存在する場合に特に有効であり、設定例２はその逆の場合に特に有効である。

このように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ方式等のマルチキャリア通信方式が適用されるスケーラブル帯域幅通信システムにおいて、通信可能な周波数帯域幅が互いに異なる複数の移動局すべてのセルサーチを可能とすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

なお、本発明は、ＳＣＨ以外の共通チャネルについても上記同様に実施可能である。ＳＣＨ以外の共通チャネルとしては、例えば、ＢＣＨ（Broadcast Channel）、ＳＣＣＨ（Shared Control Channel）等が挙げられる。

また、基地局はNode B、移動局はUE、サブキャリアはトーン、サイクリック・プリフィクスはガードインターバルと呼ばれることもある。

また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼ばれることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

２００６年１月２０日出願の特願２００６−０１２４３６の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、ＯＦＤＭ方式の移動体通信システム等に好適である。

１００基地局
１０１,１０３符号化部
１０２,１０４変調部
１０５サブキャリア設定部
１０６ＩＦＦＴ部
１０７ＣＰ付加部
１０８無線送信部

Claims

複数のサブキャリアのうち、所定のサブキャリアにマッピングされる同期チャネル信号を生成する生成手段と、
前記生成された同期チャネル信号を送信する送信手段と、を具備し、
前記所定のサブキャリア間の間隔は、前記複数のサブキャリアのサブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数であり、前記サブキャリア間隔は前記セルサーチ間隔の約数とは異なる、
基地局装置。
前記所定のサブキャリアは、中心周波数に最も近いサブキャリアである、
請求項１記載の基地局装置。
複数のサブキャリアのうち、所定のサブキャリアにマッピングされた同期チャネル信号を検出する検出手段と、
前記検出された同期チャネル信号を用いてセルサーチを行うセルサーチ手段と、を具備し、
前記所定のサブキャリア間の間隔は、前記複数のサブキャリアのサブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数であり、前記サブキャリア間隔は前記セルサーチ間隔の約数とは異なる、
移動局装置。
前記所定のサブキャリアは、中心周波数に最も近いサブキャリアである、
請求項３記載の移動局装置。
複数のサブキャリアのうち、所定のサブキャリアにマッピングされる同期チャネル信号を生成し、
前記生成された同期チャネル信号を送信し、
前記所定のサブキャリア間の間隔は、前記複数のサブキャリアのサブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数であり、前記サブキャリア間隔は前記セルサーチ間隔の約数とは異なる、
送信方法。
複数のサブキャリアのうち、所定のサブキャリアにマッピングされた同期チャネル信号を検出し、
前記検出された同期チャネル信号を用いてセルサーチを行い、
前記所定のサブキャリア間の間隔は、前記複数のサブキャリアのサブキャリア間隔とセルサーチ間隔との公倍数であり、前記サブキャリア間隔は前記セルサーチ間隔の約数とは異なる、
受信方法。