JP5424886B2 - 種々の周波数再利用係数を用いたデータパケット伝送方法 - Google Patents

Description

この発明は、高周波信号、特に放送又は制御チャネル信号を基地局に伝送する方法、ラジオ局及びこの方法を用いたシステムに関する。

ＧＳＭのような移動通信システムのために、各セルには、周波数リソースのグループが割り当てられ、隣接のセルには、当該隣接のセルのものとは全く異なる周波数リソースが割り当てられる。セルの基地局アンテナは、この特定のセルの中で所望の有効範囲（サービスエリア）を得るように構成される。１つのセルの中で当該有効領域の境界を限定することによって、同じグループの周波数リソースを、予め規定された限度内に干渉レベルを維持するよう互いに十分に離隔させられた他のセルにより用いることができる。所望の有効領域内において周波数リソースを選択しセルに割り当てる構成プロセスは、周波数再利用（又は周波数プランニング）と呼ばれている。

現在、半固定部分的周波数再利用のような周波数再利用の幾つかの手法が、ＵＭＴＳのロングタームエボリューション（Long Term Evolution）のために提案されている。この主要な思想は、全部の周波数リソースを幾つかの異なるサブキャリアグループに分割することである。どのセルのセル中央のユーザも、同じサブキャリアグループを用いるのに対して、セルの縁部のユーザは、概して直交したサブキャリアグループを用いる。よって、異なる周波数再利用係数を、ユーザの位置に応じて発生することができる。セルの縁部のユーザの信号対妨害比は、セルの縁部とセルの中央との間のスペクトル効率及びデータレート差異が最小化されるとともに増大する。

半固定周波数再利用法は、セルの縁部におけるトラフィック負荷を考慮に入れるものである。しかしながら、周波数リソースの割り当て（アロケーション）は、中央集中化したスケジューラを必要とする。部分的周波数再利用法において、ユーザは、そのＣＱＩフィードバックに応じてセル縁部又はセル中央ユーザとして扱われることが可能である。さらに、半固定又は部分的周波数再利用法などの提案されている周波数再利用法は、データチャネルに焦点を絞るものであり、そのために、サブキャリアのアロケーションを制御するようフィードバックを用いることができる。

したがって、本発明の目的は、改良されたスループットを有する通信方法を提供することである。

本発明の他の目的は、シグナリング又は放送チャネルのために適合可能なリソース再利用係数を用いた通信方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、基地局からラジオ装置へ複数のデータパケットを含むデータ信号を伝送する方法であって、
各データパケットを少なくとも第１のデータサブパケットと第２のデータサブパケットに小分割することと、
第１の再利用係数を有する全リソースのうちの第１の部分において前記第１のデータサブパケットを、第２の再利用係数を有する全リソースのうちの少なくとも１つの第２の部分において前記第２のデータサブパケットを送信し、その際に前記第１の再利用係数を、前記第２の再利用係数とは異なるものとすることと、
を有する方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、ラジオ装置において少なくとも１つのデータパケットを含むデータ信号を受信する方法であって、第１の再利用係数を有する全リソースのうちの第１の部分において第１のデータサブパケットを受信することと、全リソースのうちの第２の部分において第２のデータサブパケットを受信し、その際に、全リソースのうちの前記第２の部分は、第２の再利用係数を有し、前記第１の再利用係数は、前記第２の再利用係数とは異なるものとすることと、前記第１及び第２のデータサブパケットをデータパケットに組み入れることと、を有する方法が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、少なくとも１つのデータパケットを含むデータ信号を送信する基地局であって、各データパケットを少なくとも第１のデータサブパケットと第２のデータサブパケットとに小分割する手段と、第１の再利用係数を有する全リソースのうちの第１の部分において前記第１のデータサブパケットを送信する第１の送信機と、第２の再利用係数を有する全リソースのうちの少なくとも１つの第２の部分において前記第２のデータサブパケットを送信し、その際に前記第１の再利用係数を前記第２の再利用係数とは異なるものとする第２の送信機と、を有する基地局が提供される。

本発明のもう１つの態様によれば、ネットワークにおける基地局から少なくとも１つのデータパケットを含むデータ信号を受信するラジオ装置であって、第１のリソース部分において第１のサブパケットを含む第１の信号を受信し、その際に当該第１のリソース部分が第１の再利用係数を有するものとした手段と、第２のリソース部分において第２のサブパケットを含む第２の信号を受信し、その際に当該第２のリソース部分が第２の再利用係数を有し当該第１の再利用係数が前記第２の再利用係数とは異なるものとした手段と、を有する装置が提供される。

このような混成した通信方法を用いることにより、フィードバックループを必要とすることなくスペクトル効率が改善されることが判明した。そして、この方法は、簡単なフィードバック手段を持たずに、シグナリングチャネル又は制御チャネルのようなチャネルに対して使用可能である。

本発明の有利な変形によれば、データ信号を伝送する方法は、さらに、データパケットに小分割する前にデータ信号を符号化することからなるステップを有する。

以下、本発明を、添付図面を参照して例示により説明する。

本発明の実施例による基地局を概略的に示すブロック図。 本発明の実施例によるラジオ装置を概略的に示すブロック図。 本発明の変形例による信号のスペクトルを示すグラフ。 本発明の変形例による信号のスペクトルを示すグラフ。 通信の伝統的な方法との本発明の実施例の比較を示すグラフ。

以下、本発明を、例示により、ＵＭＴＳについて説明する。このようなシステムにおいて、ダウンリンク信号は、基地局（ＢＳ）から移動局（ＭＳ）であるラジオ装置に伝送される。本発明の態様によれば、基地局は、混成の再利用方法を用いることによってデータ信号を送信する。この再利用方法は、異なる再利用周波数係数による異なる２つの再利用方法が組み合わされて当該リンクのスループットを増加させるようにした周波数再利用方法である。しかし、本発明の幾つかの変形例では、当該再利用方法は、タイムスロット（例えばＴＤＭＡ通信用のもの）又はコード（例えばＣＤＭＡ通信用のもの）に基づくものとすることができる。

より具体的には、周波数再利用方法は、通常において近隣のセルに割り当てられるサブキャリアのグループを用いることができる。トータルの利用可能な周波数リソースは、２つのグループに分割可能である。実際、提案の混成周波数再利用方法は、例えば単一の帯域幅Ａを有する周波数グループＲＦ１と、帯域幅Ｂ，Ｃ及びＤの合計に対応する周波数のグループＲＦ２との間に重み係数を課すものである。この重み係数は、最大の正規化スループット（又はスペクトル効率）を提供するように選ばれる。例えば、係数βは、Ｔ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２をＴ１及びＴ２の最大値に近いものとするように選択される。ここで、Ｔ１は、第１のトータルのリソース部分ここではＲＦ１のグループのリンクスペクトル効率であり、Ｔ２は、第２のトータルのリソース部分、ここでは周波数ＲＦ２のグループのリンクスペクトル効率である。より詳しく説明するが、特に有利なのは、βを０．４から０．６の範囲、好ましくは０．５とすることである。

一例において、周波数ＲＦ１のグループは、１の再利用係数を有し、この周波数グループは、３の再利用係数を有する。これらの値は、大抵、３つの異なるグループのサブキャリアは異なる近隣のセルのためにＵＭＴＳにおいて用いられるという状況に対応するものである。但し、この発明は、他のシステムに適合可能であるので、これらの値は、通信の各システムに適合可能である。

図１Ａに描かれているように、本発明の実施例に準拠した基地局１は、ＲＦ送信機２（Ｔｘ）とコントローラ３とを有する。さらに、基地局１は、送信すべき信号パケットを形成する信号を符号化するエンコーダ４を有してもよい。エンコーダ４は、小分割装置５に信号パケットを出力し、この装置は、当該信号パケットを例えば２つの変調器６にサブパケットを分配するためにサブパケットに分割する。各変調器は、１つの再利用周波数方法に対応するものであり、その対応グループの周波数ＲＦ１又はＲＦ２を伴うものである。

このようにして、信号のパケットが小分割装置５によりサブパケットに小分割されるときに、１つのパケットのサブパケットは、対応の再利用周波数方法に応じて変調器６により変調され、その後に、送信機２により送信される。これらサブパケットは、同時に送信されるようにしてもよい。但し、本発明の変形例においては、サブパケットは、異なる時間、例えば隣接してさらに互いに続いて伝送される。また、連続した異なるサブフレームにおいてサブパケットを送信することもできる。

ＲＦ１において送られたサブパケットは、第１の所定のパワーレベルで送信可能であり、ＲＦ２において送られるサブパケットは、第２の所定パワーレベルで送信可能である。前に示したように、パワーレベルは、全体的なリンクスペクトル効率がＴ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２に等しくなるように選ばれる。ここで、βは０．４ないし０．６であり、好ましくは０．５である。

或いは、第１及び第２のサイズは、全体的なリンクスペクトル効率は、Ｔ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２に等しくなるように選ばれる。

これにより、３の再利用係数による従来の周波数再利用方法と少なくとも同程度に良好にスペクトル効率を得ることができる。

フィードバックループの使用がなく、当該係数が予め定められているので、本発明のこの実施例は、データチャネルに限定されない。実際、データ信号は、移動局からフィードバック信号が得られない、放送チャネル信号、シグナリングチャネル信号、制御チャネル又はマルチキャスト信号とすることができる。

図１Ｂに示されるように、本発明の実施例に準拠した移動局１１は、レシーバ（Ｒｘ）１２及びコントローラ１３を有する。レシーバ１２は、例えば２つの復調器１６に受信した信号を供給する。各復調器は、１つの周波数再利用方法に対応し、その対応のグループの周波数ＲＦ１又はＲＦ２を伴う。復調器６は、再結合装置１５に接続され、この装置は、データパケットを形成するために、復調器６により以前に復調されたサブパケットを結合する。デコーダ１４は、再結合装置１５からデータパケットを受信し、それらを復号し、復元された信号を出力する。サブパケットが異なる時間で送信されるならば、サブパケットをデータパケットに再結合するためにバッファを用いることができる。

この実施例において、移動局は、当該組み合わされた再利用方法に対応する異なるグループの周波数を全て継続して監視する。したがって、当該信号は、異なるグループの周波数において配信され、より効率的な態様で周波数リソースを用いることが可能となる。

基地局により利用される再利用方法のパターンを移動局に知らせるため、例えば各セルにおける制御チャネルを見つけるためにグループＲＦ１及びＲＦ２の周波数及び／又はレベルを記述したリソース区分パターン情報を送ることができる。したがって、この実施例の変形においては、提案の混成方法は、Ｐ−ＢＣＨ（主放送チャネル；primary broadcast channel）に適用可能とすることができ、各セルに用いられるサブキャリアのパターンは、他の明確な又は含蓄のあるシグナリング（例えばパイロットパターン又は同期チャネルシーケンス）から推定される。他の変形例において、本発明は、Ｓ−ＢＣＨ（secondary broadcast channel；副放送チャネル）に適用されることが可能であり、各セルに用いられるサブキャリアのパターンは、Ｐ−ＢＣＨにおいて信号伝達される。提案の本発明はまた、特にダウンリング制御チャネルが２人以上のユーザに対する（恐らくは共同で符号化された）情報を搬送する場合に、ダウンリンク制御チャネルに適用することが可能であるので、個々のユーザからのフィードバック情報が制御チャネルの周波数割り当てを選択するために適用可能とはならない。

この実施例によれば、当該信号は、エンコーダ４により小分割される前に符号化され、再結合の後にデコーダ１４により復号される。これにより、より良好な信号グローバルクオリティを得ることができる。実際、周波数グループの１つ例えばＲＦ１において受信される信号が良好な品質で他方の周波数グループＲＦ２において受信される信号が悪い品質である場合、再結合の後の復号により、復号された信号を出力するときにＲＦ２グループ信号の悪い品質を補償することができる。

本発明の第１の変形例において、全リソースの各部分は、図２Ａに示されるように隣接している。実際、ＲＦ１グループに対応する周波数Ｆ１、及びＲＦ２グループに対応するＦ２及びＦ３の各グループは、局所化され隣接したものとなる。本発明の他の変形例によれば、全リソースの各部分は、図２Ｂに示されるように分布され不連続なものとすることができる。実際、周波数のグループＦ１，Ｆ２及びＦ３は、インターリーブ化されている。

上述したように、ＲＦ１で送られたサブパケットは、第１の所定のパワーレベルで伝送され、ＲＦ２で送られたサブパケットは、第２の所定パワーレベルで伝送され、これらパワーレベルは、全体的なリンクスペクトル効率がＴ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２に等しくなるように選択される。ここで、βは、０．４ないし０．６であり、好ましくは０．５である。

図３に示されるように、既知の方法と本発明の実施例との間の比較では、０．５の重み係数のこの値が伴う。既知の方法と本発明との公正な比較をなすために、周波数再利用方法の性能は、正規化されたスループット（又はスペクトル効率）を最大化する基準の下で検討される。

直観的に、係数３による周波数再利用方法により得られる信号対雑音比は、高めの送信パワーと低めの相互セル干渉に起因して係数１での周波数再利用方法により達成されるものよりも高いので、端末は、再利用係数３による周波数グループだけを用いることを好む。但し、係数３による周波数再利用方法の正規化されたスループット（リンクスペクトル効率）は、これ以上大きくはないものとすることができる（正規化されたスループットは、用いられる帯域幅及び再利用係数の積で当該スループットを割ることにより得られる）。周波数再利用係数１及び３による方法のための正規化されたスループットがそれぞれＴ１及びＴ３である場合、最大の正規化スループットは、Ｔ１ないしＴ３の間の最大値を選択することにより得ることができる。但し、これは、フィードバック情報がこのような選択をなすために必要とされるので制御チャネルに対しては実用的ではない。

この方法は、セル縁部のユーザのパフォーマンスを少し良好にする、すなわち純粋な周波数再利用係数３のユーザ場合と同程度にするとともに、セル中央のパフォーマンスは、再利用係数３よりも大幅に良好なものとする。したがって、これは、セル全体をカバーするよう制御チャネルのために、低下した送信パワー要件に変わりうるものである。

図３のグラフに示されるように、セル縁部のパフォーマンスを考えたときに関係する５パーセンタイル値ポイントでは、周波数再利用３方法のものと比較して正規化スループットが６．５％改善することを確認することができる。これにより、セル縁部のパフォーマンスを再利用係数３と同程度に良好にするとともに、セル中央のパフォーマンスは再利用係数３よりも良好となる。したがって、これは、セル全体をカバーするよう当該制御チャネルに対して減少させられた送信パワー条件に変わることができる。

以上、本発明を、基地局から移動端末への伝送について主に説明したが、本発明は、移動端末から基地局への伝送及びピアノード間の伝送にも適用可能である。

この明細書及び特許請求の範囲において、要素の単数表現は、そのような要素の複数の存在を排除しない。さらに、「有する」、「有し」なる文言は、挙げられたもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。請求項における括弧内の参照符号の包含は、理解を助けるためのものであり、限定することを意図していない。

本開示内容を読むことにより、当業者には他の改変が明らかになる。このような改変は、高周波通信の技術において既に知られ、かつここに既述した特徴に代え又は加えて用いることのできる他の特徴を含むことができるものである。

Claims (21)

1. 基地局からラジオ装置へ複数のデータパケットを含むデータ信号を伝送する方法であって、
   各データパケットを少なくとも第１のデータサブパケットと第２のデータサブパケットに小分割することと、
   第１の再利用係数を有する全リソースのうちの第１の部分において前記第１のデータサブパケットを、第２の再利用係数を有する全リソースのうちの少なくとも１つの第２の部分において前記第２のデータサブパケットを送信し、その際に前記第１の再利用係数を、前記第２の再利用係数とは異なるものとすることと、
   を有し、
   全リソースのうちの前記第１の部分は、第１のサイズを有し、全リソースのうちの前記第２の部分は、第２のサイズを有し、前記第１及び第２のサイズは、全体的なリンクスペクトル効率がＴ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２となるように選択され、Ｔ１は、当該第１の全リソース部分のリンクスペクトル効率であり、Ｔ２は、当該第２の全リソース部分のリンクスペクトル効率である、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のデータサブパケット及び前記第２のデータサブパケットは、同時に伝送される、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、全リソースの各部分は、少なくとも１つのサブキャリア周波数のセット、少なくとも１つのタイムスロットのセット又は少なくとも１つのコードのセットのうちの少なくとも１つを有する、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、全リソースのうちの各部分は、隣接していない、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、全リソースのうちの各部分は、隣接している、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、全リソースのうちの前記第１の部分は、１の再利用係数を有する、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記再利用係数は、周波数再利用係数、タイムスロット再利用係数及びコード再利用係数のうちの少なくとも１つである、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記βの値は、０．４ないし０．６の間にある、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記データ信号は、放送チャネル信号、シグナリングチャネル信号、制御チャネル信号、マルチキャスト信号のうちの少なくとも１つである、方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、データパケットに小分割する前に前記データ信号を符号化することをさらに有する方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、データパケットに小分割する前に前記データ信号に冗長検査を加えることをさらに有する方法。
12. 請求項１に記載の方法であって、リソース区分パターンが前記基地局により当該レシーバに信号伝達される、方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記リソース区分パターンは、パイロットシンボルのパターン、同期用に供給される信号のパターン、セル識別及び基地局識別のうちの少なくとも１つの手段により信号伝達される、方法。
14. ラジオ装置において少なくとも１つのデータパケットを含むデータ信号を受信する方法であって、
    第１の再利用係数を有する全リソースのうちの第１の部分において第１のデータサブパケットを受信することと、
    全リソースのうちの第２の部分において第２のデータサブパケットを受信し、その際に、全リソースのうちの前記第２の部分は、第２の再利用係数を有し、前記第１の再利用係数は、前記第２の再利用係数とは異なるものとすることと、
    前記第１及び第２のデータサブパケットをデータパケットに組み入れることと、
    を有し、
    全リソースのうちの前記第１の部分は、第１のサイズを有し、全リソースのうちの前記第２の部分は、第２のサイズを有し、前記第１及び第２のサイズは、全体的なリンクスペクトル効率がＴ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２となるように選択され、Ｔ１は、当該第１の全リソース部分のリンクスペクトル効率であり、Ｔ２は、当該第２の全リソース部分のリンクスペクトル効率である、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、リソース区分パターン情報を受信することをさらに有する方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、前記サブパケットを組み合わせた後に各データパケットを復号することをさらに有する方法。
17. 少なくとも１つのデータパケットを含むデータ信号を送信する基地局であって、
    各データパケットを少なくとも第１のデータサブパケットと第２のデータサブパケットとに小分割する手段と、
    第１の再利用係数を有する全リソースのうちの第１の部分において前記第１のデータサブパケットを送信する第１の送信機と、
    第２の再利用係数を有する全リソースのうちの少なくとも１つの第２の部分において前記第２のデータサブパケットを送信し、その際に前記第１の再利用係数を前記第２の再利用係数とは異なるものとする第２の送信機と、
    を有し、
    全リソースのうちの前記第１の部分は、第１のサイズを有し、全リソースのうちの前記第２の部分は、第２のサイズを有し、前記第１及び第２のサイズは、全体的なリンクスペクトル効率がＴ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２となるように選択され、Ｔ１は、当該第１の全リソース部分のリンクスペクトル効率であり、Ｔ２は、当該第２の全リソース部分のリンクスペクトル効率である、基地局。
18. 請求項１７に記載の基地局であって、リソース区分パターン情報を送信する手段をさらに有する基地局。
19. ネットワークにおける基地局から少なくとも１つのデータパケットを含むデータ信号を受信するラジオ装置であって、
    第１のリソース部分において第１のサブパケットを含む第１の信号を受信し、その際に当該第１のリソース部分が第１の再利用係数を有するものとした手段と、
    第２のリソース部分において第２のサブパケットを含む第２の信号を受信し、その際に当該第２のリソース部分が第２の再利用係数を有し当該第１の再利用係数が前記第２の再利用係数とは異なるものとした手段と、
    を有し、
    全リソースのうちの前記第１の部分は、第１のサイズを有し、全リソースのうちの前記第２の部分は、第２のサイズを有し、前記第１及び第２のサイズは、全体的なリンクスペクトル効率がＴ＝βＴ１＋（１−β）Ｔ２となるように選択され、Ｔ１は、当該第１の全リソース部分のリンクスペクトル効率であり、Ｔ２は、当該第２の全リソース部分のリンクスペクトル効率である、装置。
20. 請求項１９に記載のラジオ装置であって、リソース区分パターン情報を受信する手段をさらに有する装置。
21. 請求項１９に記載のラジオ装置であって、前記サブパケットを結合した後に各データパケットを復号するデコーダをさらに有する装置。

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