JP5426336B2 - 通信システム、通信装置、及び通信の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、通信装置、及び通信の制御方法に関する。

通信品質を向上する技術に、送信側において同一のデータを複数のタイムスロット送信し、受信側では複数のタイムスロットで受信されたデータから所望のデータを取得するスロットダイバシティがある。受信した複数のタイムスロットのデータから所望のデータを取得する手法としては、複数のデータのうち最も通信品質が良好なものを選択する手法等がある。特許文献１ではスロットダイバシティに対応した無線通信装置が開示されている。

特開２００５−３３４１７号公報

スロットダイバシティでは同一のデータを送信するために複数のタイムスロットが常に使用される。通信環境が良好な場合においては、より少ない数もしくは単一のタイムスロットで送信されても所望の通信品質が得られる場合があり、その場合にはタイムスロットが余分に使用されることになり、他の通信に使用できるタイムスロット（通信リソース）が必要以上に逼迫することになる。

本発明の目的の一つは、同一のデータを送信するために使用される通信リソースの数が通信状況に応じて決定される通信システム、通信装置、及び通信の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、複数の通信チャネルを用いて通信を行う通信システムであって、通信状況を示す情報を取得する通信状況取得手段と、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための制御チャネルの数を決定する制御チャネル数決定手段と、を有する。

本発明によれば、同一のデータ（制御情報）を送信するための通信リソース（制御チャネル）の数が通信状況に応じて決定される。

また、本発明の一態様では、前記通信状況取得手段は、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルの数に対する前記制御チャネルの数の割合を指定する割合指定情報を生成し、前記制御チャネル数決定手段は、前記割合指定情報に基づいて前記制御チャネルの数を決定する。

この態様によれば、制御チャネル数決定手段は、使用される通信チャネルの数が変化した場合にも、通信状況を反映した制御チャネル数の制御を行う。

また、本発明の一態様に係る通信システムは、移動局装置と、基地局装置と、を有し、前記基地局装置は、前記通信状況取得手段を有し、前記移動局装置は、前記制御チャネル決定手段を有する。

この態様によれば、移動局装置において、制御チャネル数の制御が行われる。

また、本発明に係る通信装置は、複数の通信チャネルを用いて通信を行う通信装置であって、通信状況を示す情報を取得する通信状況取得手段と、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための通信チャネルの数を決定するための情報を生成する手段と、を有する。

また、本発明に係る通信装置は、複数の通信チャネルを用いて通信を行う通信装置であって、通信状況に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための制御チャネルの数を決定する制御チャネル数決定手段を有する。

複数の通信チャネルを用いる通信の制御方法であって、通信状況を示す情報を取得する通信状況取得ステップと、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための制御チャネルの数を決定する制御チャネル数決定ステップと、を有する。

本実施形態に係る移動体通信システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る移動体通信システムで使用される通信チャネルを示す図である。 ＣＲビットを示す表である。 ＰＲＵの割り当て結果を示す表である。 ＰＲＵの割り当て結果を示す表である。 ＰＲＵの割り当て結果を示す表である。 ＰＲＵの割り当て結果を示す表である。 本実施形態に係る移動体通信システムにおける、通信制御方法を示すシーケンス図である。 冗長度制御の内容の反映タイミングを示す図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る移動体通信システム１００の構成を示す図である。基地局装置２００は、複数の通信チャネルを用いて移動局装置４００と通信を行う。

図２は、移動体通信システム１００で使用される通信チャネル（Physical Resource Unit; ＰＲＵ）を示す図である。基地局装置２００は、移動局装置４００との通信開始時に、ＰＲＵのそれぞれにおける信号（干渉波）の大きさの測定（キャリアセンス）を行い、干渉波の大きさが最も小さいＰＲＵを、制御データ（制御情報）の送信に使用されるＡＮＣＨに割り当てるとともに、該ＰＲＵを除くＰＲＵのうち、干渉波の大きさが所定値以下のものを通信データの送信に使用されるＰＲＵ（割り当てＰＲＵ）と決定する。ＡＮＣＨに割り当てられるＰＲＵは通信開始時に基地局装置２００から移動局装置４００に通知される。基地局装置２００は、通信実行中にフレーム（５ｍｓ）毎にキャリアセンスを行い、割り当てＰＲＵの決定を行う。基地局装置２００は、割り当てＰＲＵを、後述するＭＡＰデータによりフレーム毎に通知する。

移動体通信システム１００において、基地局装置２００は、移動局装置４００から受信した信号の誤り率を基に、ＣＲ（Combine Request）ビットを生成し、移動局装置４００に送信する。図３は、ＣＲビットを示す表である。ＣＲビットは２ビットからなり、冗長割合を指定する割合指定情報である。冗長割合とは、割り当てＰＲＵの数に対し、割り当てＰＲＵのうち、ＡＮＣＨにおいて送信される制御データと同一のデータ送信に用いられる（冗長な）ＰＲＵの数の割合である。ＣＲビット＝１１の場合の「（無し）」とは冗長させない、つまり割り当てＰＲＵをＡＮＣＨと同一の制御データの送信に割り当てないことを意味する。基地局装置２００は、移動局装置４００から受信した信号の誤り率が高いほど、通信品質の向上が必要と判断し、より高い冗長度を指定する。以下、このようにＡＮＣＨの冗長度を制御する処理を冗長度制御と呼ぶ。

移動局装置４００は、基地局装置２００から受信するＣＲビットに基づいて、割り当てＰＲＵのうちＡＮＣＨと同一の制御データの送信に使用されるＰＲＵ及び同一のＥＸＣＨの送信に使用されるＰＲＵを決定し、決定結果に基づいた送信を実行する。基地局装置２００は、移動局装置４００から複数のＰＲＵで送信されたＡＮＣＨ及びＥＸＣＨを受信すると、これら複数のＡＮＣＨ及び複数のＥＸＣＨで送信されたデータに対し最大比合成（複数の受信信号に対し、受信レベルが大きいものほど大きな重みづけをしたうえで行う合成）を行い、ＡＮＣＨ及びＥＸＣＨのデータを得る。

基地局装置２００は、制御部２２０、変復調部２４０、最大比合成部２６０、送受信部２８０、及びアンテナ３００を含む。

制御部２２０はＣＰＵの一機能として実現され、基地局装置２００の動作を制御する。制御部２２０は、キャリアセンス部２２２、割り当てＰＲＵ決定部２２４、及びメッセージ生成部２２６を含む。制御部２２０の詳細は後述する。

変復調部２４０はＣＰＵの一機能として実現され、制御部２２０から入力される送信データに対し、割り当てＰＲＵ決定部２２４により決定される変調方式に基づくシンボルマッピング、直並列変換、逆離散フーリエ変換、及び並直列変換等の処理を行い、生成されるデジタル信号を送受信部２８０に出力する。また、変復調部２４０は、送受信部２８０及び最大比合成部２６０から入力されるデジタル信号に対し直並列変換、離散フーリエ変換、及び並直列変換、復号処理等の処理を行い、生成される受信データを制御部２２０に出力する。また、変復調部２４０は通信状況を示す情報、すなわち生成される受信データの誤り率を算出して取得し、制御部２２０に出力する。

最大比合成部２６０は、後述する冗長処理によってＡＮＣＨ及びＥＸＣＨが複数のＰＲＵを用いて送信された場合に、これらのＡＮＣＨ及びＥＸＣＨのデータを送受信部２８０から受け取って最大比合成を行い、得られるＡＮＣＨ及びＥＸＣＨのデータを変復調部２４０に出力する。

送受信部２８０は半導体回路からなり、変復調部２４０から入力される信号に対しＤ／Ａ変換処理、アップコンバート処理、及び増幅処理等を行いアンテナ３００へ出力する。また、送受信部２８０は、アンテナ３００から入力される信号に対し増幅処理、ダウンコンバート処理、及びＡ／Ｄ変換処理等を行い、変復調部２４０及び最大比合成部２６０へ出力する。

アンテナ３００は、送受信部２８０から入力される信号を電波として送信する。また、アンテナ３００は、電波を受信して送受信部２８０へ出力する。

制御部２２０の動作を以下に詳細に述べる。制御部２２０のキャリアセンス部２２２は、通信の開始時及び通信の実行中の所定のタイミングにおいて、ＰＲＵのそれぞれにおける干渉が生じる可能性のある信号の信号電力を検出し、検出結果（キャリアセンス結果）を割り当てＰＲＵ決定部２２４に出力する。

制御部２２０の割り当てＰＲＵ決定部２２４は、キャリアセンス部２２２から入力されるキャリアセンス結果を基に、ＡＮＣＨに割り当てられるＰＲＵ及び通信データの送信に使用されるＰＲＵ（割り当てＰＲＵ）を決定する。また、割り当てＰＲＵ決定部２２４は、変復調部２４０から入力される誤り率を基に、ＣＲビットを生成する。具体的には、ＣＲビットを決定するための予め定められる３つの閾値（小さい順にｘ、ｙ、ｚとする）と誤り率Ｅとを比較し、Ｅ＜ｘであればＣＲ＝１１、ｘ≦Ｅ＜ｙであればＣＲ＝１０、ｙ≦Ｅ＜ｚであればＣＲ＝０１、ｚ≦ＥであればＣＲ＝００とする。

制御部２２０のメッセージ生成部２２６は、割り当てＰＲＵ決定部２２４で決定される割り当てＰＲＵを示すＭＡＰデータと、ＣＲビットと、を含む制御データを生成し、変復調部２４０に出力する。ＭＡＰデータは移動体通信システム１００で用いられるＰＲＵの数と同数のビット数からなるデータであり、それぞれのビットがＰＲＵのそれぞれの、通信への割り当ての有無を示す（１：割り当て有り、０：割り当て無し）。

移動局装置４００は、制御部４２０、変復調部４４０、送受信部４６０、及びアンテナ４８０を含む。

制御部４２０はＣＰＵの一機能として実現され、移動局装置４００の動作を制御する。制御部４２０は、信号解析部４２２、チャネル割り当て部４２４、及び信号生成部４２６を含む。制御部４２０は、基地局装置２００から送信され、変復調部４４０から入力されるＣＲビット及びＭＡＰデータに基づいて、通信に使用されるＰＲＵ、及びそれらＰＲＵの、ＡＮＣＨと同一データの送信（以下、冗長ＡＮＣＨの送信）又はＥＸＣＨの送信への割り当てを決定する。さらに、それぞれのＰＲＵで送信される送信データを生成し、変復調部４４０に出力する。制御部４２０の詳細は後述する。

変復調部４４０はＣＰＵの一機能として実現され、制御部４２０から入力される送信データに対し、シンボルマッピング、直並列変換、逆離散フーリエ変換、及び並直列変換等の処理を行い、生成されるデジタル信号を送受信部４６０に出力する。また、変復調部４４０は、送受信部４６０から入力されるデジタル信号に対し直並列変換、離散フーリエ変換、及び並直列変換、復号処理等の処理を行い、生成される受信データを制御部４２０に出力する。

送受信部４６０は半導体回路からなり、変復調部４４０から入力される信号に対しＤ／Ａ変換処理、アップコンバート処理、及び増幅処理等を行いアンテナ４８０へ出力する。また、送受信部４６０は、アンテナ４８０から入力される信号に対し増幅処理、ダウンコンバート処理、及びＡ／Ｄ変換処理等を行い、変復調部４４０へ出力する。

アンテナ４８０は、送受信部４６０から入力される信号を電波として送信する。また、アンテナ４８０は、電波を受信して送受信部４６０へ出力する。

制御部４２０の動作を以下に詳細に述べる。制御部４２０の信号解析部４２２は、変復調部４４０から入力される受信データから、ＣＲビット及びＭＡＰデータを検出し、チャネル割り当て部４２４に出力する。チャネル割り当て部４２４は、信号解析部４２２から入力される通信状況を示す情報（基地局装置２００において取得された誤り率）に基づく情報であるＣＲビット及びＭＡＰデータに基づいて、割り当てＰＲＵにおける冗長ＡＮＣＨ及びＥＸＣＨの数を決定し、割り当てＰＲＵの冗長ＡＮＣＨ及びＥＸＣＨへの割り当てを行う。

チャネル割り当て部４２４における、ＰＲＵのＡＮＣＨ及びＥＸＣＨへの割り当て処理を以下に説明する。

ＭＡＰデータにより指定される、通信に割り当てられるＰＲＵの数をＰＮ、ＣＲビットにより指定される冗長率をＸ（％）とすると、送信されるＡＮＣＨの個数（通信開始時にＡＮＣＨに割り当てられたＰＲＵ（以下、元のＡＮＣＨ）と冗長ＡＮＣＨに割り当てられたＰＲＵの合計）Ｎ＿ＡＮとＥＸＣＨの個数Ｎ＿ＥＸとの和Ｎ＿Ｓｕｍは、式（１）で表される。なお、Ｎ＿Ｓｕｍ＝１である場合は、Ｎ＿ＡＮ＝１、Ｎ＿ＥＸ＝０とする。
Ｎ＿Ｓｕｍ＝ｆｌｏｏｒ（１／（Ｘ／１００）） …（１）

また、同一のＥＸＣＨの送信（冗長ＥＸＣＨの送信）に割り当てられるＰＲＵの冗長数ＮｕｍＥＸ、及び冗長ＡＮＣＨに割り当てられるＰＲＵの冗長数ＮｕｍＡＮは、それぞれ式（２）、（３）で表される。
ＰＮ＿ＥＸ＝ｆｌｏｏｒ（Ｎ＊（Ｘ／１００）） …（２）
ＰＮ＿ＡＮ＝Ｎ−（Ｎ＿ＥＸ）＊ＰＮ＿ＥＸ …（３）

式（１）〜（３）によってＰＲＵの割り当てを行った例を示す。図４、図５、図６、及び図７は、ＰＲＵの割り当て結果を示す表である。いずれも２７個のＰＲＵ（ＳＣＨ２〜ＳＣＨ８、Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４のうち、ハッチングが付されたＰＲＵ（元のＡＮＣＨ）を除いたもの）が通信に割り当てられた場合（ＰＮ＝２７の場合）の例を示している。なお、ＳＣＨ１及びＳＣＨ９のＰＲＵはＣＣＨ（制御チャネル）の送信に割り当てられている。図４がＣＲビット＝００（冗長割合１００％）の例、図５がＣＲビット＝０１（同５０％）の例、図６がＣＲビット＝１０（同１１％）、図７がＣＲビット＝１１（冗長無し）の例をそれぞれ示す。

移動局装置４００は、以上の処理によって割り当てＰＲＵのうち冗長ＡＮＣＨと決定されたＰＲＵのそれぞれにおいても、元のＡＮＣＨと同一の制御データを送信し、ＥＸＣＨと決定されたＰＲＵを用いて通信データを送信する。その際、移動局装置４００は、ＡＮＣＨと決定されたＰＲＵ及びＥＸＣＨと決定されたＰＲＵを示すデータも送信する。

図８は、本実施形態に係る移動体通信システム１００における、通信制御方法を示すシーケンス図である。

通信開始時、移動局装置４００が基地局装置２００に既知信号を送信する（Ｓ８００）。基地局装置２００は、受信された既知信号から算出される誤り率を基にしたＣＲビットの生成、及びキャリアセンス結果を基にしたＰＲＵの割り当て（ＭＡＰデータの生成）を行う（Ｓ８０１）。

次に、基地局装置２００は、生成されたＣＲビット及びＭＡＰデータを移動局装置４００に送信する（Ｓ８０２）。移動局装置４００はＣＲビット及びＭＡＰデータを受信すると、ＣＲビット及びＭＡＰデータに基づいてＰＲＵの割り当てを行う（Ｓ８０３）。そして移動局装置４００はＳ８０３での割り当て結果に基づいて信号を送信する（Ｓ８０４）。

この処理は、通信実行中にもフレーム（５ｍｓ）毎に実行される。下り送信（基地局装置２００から移動局装置４００への送信）で送信されたＣＲビット及びＭＡＰデータの内容は、該ＣＲビット及び該ＭＡＰデータが送信されたフレームの２つ後のフレームにおける上り送信（移動局装置４００から基地局装置２００への送信）に反映される。図９は、冗長度制御の内容の反映タイミングを示す図である。

以上の構成によれば、ＡＮＣＨに割り当てられるＰＲＵの数は通信状況に応じて決定されるため、例えば通信状況が良好な時にはＡＮＣＨに割り当てられるＰＲＵの数が少なく抑えられ、ＰＲＵ（通信リソース）が有効に活用される。

ここで、ＡＮＣＨの冗長度をＣＲビットを用いて、個数でなく比率で指定することにより、制御対象となるフレームにおける割り当てＰＲＵの個数に関係なく基地局装置２００からの指定に応じたＡＮＣＨの冗長度の制御を実現できる。すなわち、例えば個数でＡＮＣＨの冗長度を指定した場合、その冗長度が反映されるフレームでの割り当てＰＲＵの個数が極端に少なかった場合には指定に応じた制御ができない場合（例えばＡＮＣＨを送信するＰＲＵの数として１２が指定され、割り当てＰＲＵの数が１０である場合）があるが、比率による指定であれば常に指定に応じた制御が可能である。

さらに、ＡＮＣＨの冗長度を比率で指定することにより、ＡＮＣＨの送信に使用される送信電力に対して、基地局装置２００の指定に応じた制御が実行されるという効果が得られる。移動局装置４００の総送信出力（割り当てＰＲＵの送信出力の合計）は一定である。よって割り当てＰＲＵが増えると、割り当てＰＲＵ１個あたりの送信出力は少なくなる。よって通信精度を上げようとＡＮＣＨの送信に使用されるＰＲＵの個数を増やす制御を行っても、ＰＲＵ１個当たりの送信出力が大幅に下がっていた場合にはＡＮＣＨを送信する送信出力が下がってしまうことがあり、その結果、意図した制御が行われないことになる。これに対してＡＮＣＨが送信されるＰＲＵの比率を指定すれば、ＡＮＣＨは総送信出力に対する、指定された比率の電力で送信されることになり、意図した制御が確実に行われる。

なお、本実施形態では、通信状況を示す情報として誤り率が使用される構成が示されたが本発明はこれに限定されず、例えば受信信号の受信レベルが用いられる構成としてもよい。

また、本実施形態では、通信状況を示す情報の取得処理及び冗長度の制御を行うための情報（ＣＲビット）の生成処理を基地局装置２００が行い、冗長度をもたせた送信処理を移動局装置４００が行う構成が示されたが、これらの処理を１つの装置で行ってもよいし、送信側とも受信側とも異なる別の装置が行ってもよい。

また、本実施形態では、ＣＲビットを基に決定されたＰＲＵの冗長ＡＮＣＨおよびＥＸＣＨへの割り当てを、移動局装置４００が基地局装置２００に通知する構成が示されたが、移動局装置４００と基地局装置２００とがＰＲＵの割り当て方法を共有し、基地局装置２００も、移動局装置４００と同様の割り当て処理を行うことでＰＲＵの冗長ＡＮＣＨおよびＥＸＣＨへの割り当てを認識する（移動局装置４００が基地局装置２００に通知しない）構成としてもよい。

また、本実施形態では下り送信に対して通信データが少ない上り送信について、ＡＮＣＨの送信に冗長度を持たせた構成を示したが、下り送信に対しても同様の冗長度制御を行ってもよい。

また、本実施形態ではＡＮＣＨ及びＥＸＣＨについて冗長度制御を行う構成が示されたが、ＡＮＣＨのみ、あるいはＥＸＣＨのみについて冗長度制御を行う構成としてもよい。

さらに、本実施形態では移動体通信システムに応用した例が示されたが、本発明はこれに限定されず、高い品質が求められる通信及び品質の制御が求められる通信全般に適用可能である。

１００ 移動体通信システム、２００ 基地局装置、２２０ 制御部、２２２ キャリアセンス部、２２４ 割り当てＰＲＵ決定部、２２６ メッセージ生成部、２４０ 変復調部、２６０ 最大比合成部、２８０ 送受信部、３００ アンテナ、４００ 移動局装置、４２０ 制御部、４２２ 信号解析部、４２４ チャネル割り当て部、４２６ 信号生成部、４４０ 変復調部、４６０ 送受信部、４８０ アンテナ。

Claims (4)

1. 複数の通信チャネルを用いて通信を行う通信システムであって、
   通信状況を示す情報を取得する通信状況取得手段と、
   前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための制御チャネルの数を決定する制御チャネル数決定手段と、
   を有し、
   前記通信状況取得手段は、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルの数に対する前記制御チャネルの数の割合を指定する割合指定情報を生成し、
   前記制御チャネル数決定手段は、前記割合指定情報に基づいて前記制御チャネルの数を決定することを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   移動局装置と、基地局装置と、を有し
   前記基地局装置は、前記通信状況取得手段を有し、
   前記移動局装置は、前記制御チャネル数決定手段を有する、ことを特徴とする通信システム。
3. 複数の通信チャネルを用いて通信を行う通信装置であって、
   通信状況を示す情報を取得する通信状況取得手段と、
   前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための通信チャネルの数を決定するための情報を生成する通信チャネル数決定情報生成手段と、
   を有し、
   前記通信状況取得手段は、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルの数に対する前記制御チャネルの数の割合を指定する割合指定情報を生成し、
   前記通信チャネル数決定情報生成手段は、前記割合指定情報に基づいて前記制御チャネルの数を決定するための情報を生成することを特徴とする通信装置。
4. 複数の通信チャネルを用いる通信の制御方法であって、
   通信状況を示す情報を取得する通信状況取得ステップと、
   前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルに含まれる、同一の制御情報を送信するための制御チャネルの数を決定する制御チャネル数決定ステップと、
   を有し、
   前記通信状況取得ステップにおいて、前記通信状況を示す情報に基づいて、前記複数の通信チャネルの数に対する前記制御チャネルの数の割合を指定する割合指定情報を生成し、
   前記制御チャネル数決定ステップにおいて、前記割合指定情報に基づいて前記制御チャネルの数を決定することを特徴とする制御方法。

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