JPWO2007135733A1 - 無線基地局装置 - Google Patents
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Abstract
セルサーチ性能を向上する、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置。スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局(100)に、セル帯域幅の帯域の、最小のサポート帯域幅を持つ所定帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部(160)と、前記フレームを送信するフレーム送信手段としてのIFFT部(170)、GI挿入部(180)および無線送信部(190)と、を設けた。
Description
本発明は、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置に関する。
従来、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式に代表されるマルチキャリア通信を行うにあたって、無線基地局装置(以下これを単に基地局と呼ぶ)がサポートする複数のサポート帯域幅のうち、自装置がカバーするセルで使用する最大のサポート帯域幅(以下、「セル帯域幅」と呼ぶことがある)の中で、各無線端末装置(以下これを単に端末と呼ぶ)が実際に通信を行う帯域幅を柔軟に割り当て可能とした無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムを、スケーラブル帯域幅システムと呼ぶ(例えば非特許文献1参照)。スケーラブル帯域幅システムをサポートする3GPP LTEでは、上り/下り伝送におけるサポート帯域幅として、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHzおよび20MHzの帯域幅が想定されている。
スケーラブル帯域幅システムでは、セル(基地局)の送信帯域幅が柔軟に変えられるため、端末はセルの送信帯域幅を知らずに初期セルサーチを行うことになる。
非特許文献2には、スケーラブル帯域幅システムにおける初期セルサーチ方法が開示されている。この初期セルサーチ方法では、図1に示すようにセルサーチに用いる同期チャネル(SCH:Synchronization Channel)とセルの報知情報を伝送するブロードキャストチャネル(BCH)をスケーラブル最大帯域幅(20MHz)の中央部(中央の帯域)を用いて送信する。ここで、SCHは、Primary SCH(P−SCH)と、Secondary SCH(S−SCH)とから構成されている。P−SCHは、サブフレームタイミング同定あるいはフレームタイミング同定用に用いるチャネルであり、S−SCHは、セルID(セルの固有情報)を同定するために用いるチャネルである。
これらP−SCHとS−SCHとは、従来技術(非特許文献2)では同一OFDMシンボル内で周波数多重されている。図1には、周波数方向におけるSCHのマッピング例が示されている。同図では、セルは、自身の帯域幅が5MHz未満の場合には1.25MHzのSCHを伝送し、帯域幅が5MHz以上の場合には5MHzのSCHを伝送する。
このようにSCHをマッピングすることにより、次の効果が得られる。すなわち、(1)セル帯域幅に関係なく、スケーラブル最大帯域幅(20MHz)の中央部を中心としてSCHを配置するため、端末はキャリアサーチを行う時間が短くて済む。(2)端末が送受信可能な帯域幅に関わらず、ほぼ公平なエリアカバレッジが行え、かつ、セルサーチの高速化を行うことができる。(3)広帯域(5MHz以上)で送受信可能な端末は5MHzのSCHを受信できるため、周波数ダイバーシチ効果が得られる。
3GPP TR 25.913 v7.0.0 (2005-06) "Requirements for Evolved UTRA and UTRAN" 3GPP, R1-051308, NTT DoCoMo et al, "Text Proposal on Cell Search in Evolved UTRA"
3GPP TR 25.913 v7.0.0 (2005-06) "Requirements for Evolved UTRA and UTRAN" 3GPP, R1-051308, NTT DoCoMo et al, "Text Proposal on Cell Search in Evolved UTRA"
しかしながら、従来のスケーラブル帯域幅システムにおいては、次のような問題がある。すなわち、図2に示すように5MHzの帯域幅で送受信可能な端末がP−SCHの相関結果より1.25MHzセルを5MHzセルとみなして検出してしまうと、S−SCHやBCHの復号時に正しいセル情報を取り出すことができない。つまり、端末がセルのサービス帯域幅を正確に知らないとセルサーチ性能が劣化してしまうという問題がある。
本発明の目的は、セルサーチ性能を向上させる、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置を提供することである。
本発明の無線基地局装置は、複数の無線基地局装置を具備するスケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち各無線基地局装置が使用する最大の前記サポート帯域幅である基地局帯域幅の中で、各無線端末装置の通信帯域幅を前記サポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な無線基地局装置であって、前記基地局帯域幅の帯域の、最小の前記サポート帯域幅を持つ所定帯域に配置されるフレーム同期系列のパターン又は配置パターンが、前記基地局帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成手段と、前記フレームを送信するフレーム送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、セルサーチ性能を向上させる、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置を提供することができる。
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、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図3に、本実施の形態のスケーラブル帯域幅システムに用いられる無線基地局装置(以下、基地局と呼ぶ)の構成を示し、図4に、基地局100と通信を行う無線端末装置(以下、端末と呼ぶ)の構成を示す。
図3に、本実施の形態のスケーラブル帯域幅システムに用いられる無線基地局装置(以下、基地局と呼ぶ)の構成を示し、図4に、基地局100と通信を行う無線端末装置(以下、端末と呼ぶ)の構成を示す。
先ず、図3に示す基地局100の構成について説明する。同図に示すように基地局100は、符号化部110と、変調部120と、スクランブリングコード生成部130と、スクランブル部140と、フレーム構成部160と、IFFT部170と、GI挿入部180と、無線送信部190とを有する。
符号化部110は、入力する送信信号に所定の符号化を施し、これにより得た符号化信号を変調部120に送出する。変調部120は、符号化信号に対して、所定の一次変調(一般的には、QoSや無線チャネル状態に応じた一次変調)を施し、これにより得た変調信号をスクランブル部140に送出する。
スクランブリングコード生成部130は、基地局100に固有のスクランブリングコード番号に応じてスクランブリングコードを生成し、生成したスクランブリングコードをスクランブル部140に出力する。
スクランブル部140は、変調信号を1OFDMシンボルを単位としてスクランブリングコードを乗算してスクランブルを行い、スクランブル後の信号をフレーム構成部160に送出する。
同期用チャネル生成部150は、自装置がカバーするセルにおけるセル帯域幅情報を入力し、このセル帯域幅情報に応じたパターン(セル帯域幅情報に応じて独立のパターン)のP−SCHを生成する。基地局100は、「セル帯域幅」に応じてグループ(以下、「セル帯域幅グループ」と呼ぶことがある)に分けられており、セル帯域幅グループごとにパターンが異なるP−SCHが対応づけられている。同期用チャネル生成部150に入力されるセル帯域幅情報は、スケーラブル帯域幅システムにおいてサポートされるサポート帯域幅のうち、基地局100のセル内で使用する最大のサポート帯域幅である「セル帯域幅」を示す情報である。また、同期用チャネル生成部150は、セルID(セルの固有情報)を同定するために用いるS−SCHを生成する。このS−SCHは、セル帯域幅グループに応じた長さを持っている。
フレーム構成部160は、同期用チャネル生成部150からのP−SCHを用いて、スケーラブル帯域幅システムにおいてサポートされる最大サポート帯域幅の少なくとも中央の、最小サポート帯域幅を持つ帯域(以下、「中央サポート帯域」と呼ぶことがある)に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが、所定のシンボルに配置されたフレームを構成する。また、フレーム構成部160は、P−SCHが配置されたシンボル位置と一定の位置関係を有するシンボルにS−SCHを配置する。このS−SCHは、セル帯域幅グループに応じた帯域幅を持つ帯域内に配置される。フレーム構成部160は、図5に示すように、少なくとも1フレームのうちの1OFDMシンボルにSCHを配置し、SCHが配置されるシンボル以外には、スクランブル部140からのスクランブル後の信号を配置する。すなわち、SCHとスクランブル後の信号とは時間多重される。
フレーム構成部160の出力は、高速逆フーリエ変換部(IFFT)170によって周波数領域の信号から時間領域の信号に変換されたマルチキャリア信号が生成され、続くガードインターバル(GI)挿入部180によってガードインターバルが挿入され、無線送信部190によってディジタルアナログ変換処理や無線周波数へのアップコンバート処理等の所定の無線処理が施された後、アンテナから出力される。
次に、図4に示す端末200の構成について説明する。同図に示すように端末200は、受信制御部205と、無線受信部210と、シンボルタイミング検出部215と、GI除去部220と、FFT処理部225と、同期チャネル相関部230と、同期チャネル系列レプリカ生成部235と、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240と、同期チャネル復号部245と、デスクランブリング部250と、復号部255と、CRCチェック部260とを有する。
受信制御部205は、端末200の状態(初期セルサーチモード第1段階、第2段階、第3段階あるいは通常受信モード等)に応じて、無線受信部210とFFT処理部225の出力先を制御する。
受信制御部205は、無線受信部210に対しては、端末200が初期セルサーチモード第1段階の場合には、出力先としてシンボルタイミング検出部215を指定する出力先命令信号を生成して送出する。第1段階以外の場合には、出力先としてGI除去部220を指定する出力先命令信号を生成して無線受信部210に送出する。また、初期セルサーチモード第1段階が終了してフレームタイミング/セル帯域幅判定部240にてセル帯域幅を検出できた場合には、そのセル帯域幅情報を無線受信部210に送出する。
受信制御部205は、FFT処理部225に対しては、端末200が初期セルサーチモード第2段階の場合には、出力先として同期チャネル相関部230を指定する出力先命令信号を生成して送出する。初期セルサーチモード第3段階の場合には、出力先として同期チャネル復号部245を指定する出力先命令信号を生成してFFT処理部225に送出する。通常受信モードの場合には、出力先としてデスクランブリング部250を指定する出力先命令信号を生成してFFT処理部225に送出する。
無線受信部210は、受信信号に対して、無線受信処理(ダウンコンバート、A/D変換等)を施す。初期セルサーチモード第1段階時には、上述の「中央サポート帯域」の受信信号に対して無線受信処理を施して、シンボルタイミング検出部215に出力する。
無線受信部210は、初期セルサーチ第1段階が終了すると、無線受信処理後の信号をGI除去部220に出力する。無線受信部210は、受信制御部205からフレームタイミング/セル帯域幅判定部240にて特定されるセル帯域幅グループ情報を受け取ると、このセル帯域幅グループが示す帯域幅で受信処理を行う。
シンボルタイミング検出部215は、無線受信処理後の信号を入力し、GI相関(自己相関法)又は時間レプリカ波形を用いた相互相関法によりシンボルタイミングを検出する。検出したシンボルタイミングは、GI除去部220および受信制御部205にされる。
GI除去部220は、無線受信処理後の信号を入力し、シンボルタイミング検出部215で検出されるシンボルタイミング(FFTウィンドウタイミング)に従ってGIを除去し、こうして得られるGI除去後の信号をFFT処理部225に出力する。
FFT処理部225は、GI除去後の受信信号を入力し、OFDMシンボル単位でFFT処理を施す。FFT処理部225は、FFT処理後の受信信号を、セルサーチ第2段階では同期チャネル相関部230に出力し、セルサーチ第3段階では同期チャネル復号部245に出力し、セルサーチ終了後の通常受信モードではデスクランブリング部250に出力する。
同期チャネル相関部230は、FFT処理後の受信信号の1フレーム中の全OFDMシンボルに対して、「セル帯域幅グループ」と対応づけられているP−SCHパターンの全候補の各々を用いて相関演算を実施する。
同期チャネル系列レプリカ生成部235は、「セル帯域幅グループ」と対応づけられているP−SCHパターンの全候補を生成し、同期チャネル相関部230に出力する。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230から、「セル帯域幅グループ」と対応づけられているP−SCHパターンごとの、1フレーム中の全OFDMシンボルに対する相関演算結果が入力される。フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、入力された相関演算結果の中から最大相関値に対応するシンボルからサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングを検出する。また、最大相関値に対応するP−SCHを特定し、そのP−SCHに対応するセル帯域幅グループを特定する。検出したサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングおよびセル帯域幅グループは、受信制御部205および同期チャネル復号部245に送出される。
同期チャネル復号部245は、セルサーチ第3段階時においてFFT処理部225からFFT処理後の受信信号が入力される。同期チャネル復号部245は、S−SCHを復号する。同期チャネル復号部245は、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240にて検出されたサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングおよびセル帯域幅グループからS−SCHの配置されたシンボル位置が分かるので、S−SCHを復号することができる。S−SCHは、上述のとおり、スクランブリングコード情報等のセルに関する情報を示す。
デスクランブリング部250は、通常受信モード時にFFT処理部225からFFT処理後の受信信号が入力される。デスクランブリング部250は、同期チャネル復号部245にて復号されたS−SCHと対応するスクランブリングコードを除去するために、FFT処理後の受信信号をデスクランブルする。
復号部255は、デスクランブル後の受信信号に対して適切な誤り訂正復号を行い、CRCチェック部260に出力する。
CRCチェック部260は、入力信号のCRCエラーチェックを行い、エラーがない場合には、初期セルサーチ完了と判定する。エラーがある場合には、第1段階からリトライできるように受信制御部205にCRCエラーチェック結果を出力する。
次に、上記基地局100および端末200を有するスケーラブル帯域幅システムにおける動作について説明する。
スケーラブル帯域幅システムにおいては、上述のとおり、「セル帯域幅」として、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHzおよび20MHzのいずれかの帯域幅をサポートする基地局100が混在している。また、受信できる帯域幅が1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHzおよび20MHzのいずれかの端末200が混在している。そして、基地局100は、「セル帯域幅」に応じて「セル帯域幅グループ」に分けられている。ここでは、従来と同様に、セル帯域幅グループをセル帯域幅が5MHz未満と5MHz以上とで分けているケースについて説明する。
基地局100においては、同期用チャネル生成部150でセル帯域幅情報に応じた長さを持ち、中央部(1.25MHz相当の長さを持つ)にセル帯域幅情報に応じたパターンを持つSCHが生成される。
図6は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。同図に示すように、セル帯域幅が5MHz未満の場合には1.25MHzのSCHが生成され、セル帯域幅が5MHz以上の場合には5MHzのSCHが生成される。この場合、同期用チャネル生成部150では、セル帯域幅が5MHz未満の場合には中央部にaパターンを持つSCHが生成され、5MHz以上の場合には中央部にbパターンを持つSCHが生成される。
フレーム構成部160では、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが構成される。具体的には、セル帯域幅が5MHz未満の場合には、中央サポート帯域にaパターンを持つSCHが配置され、5MHz以上の場合には、中央サポート帯域にbパターンを持つSCHが配置される。図6の例では、帯域幅が5MHz以上のセルは中央サポート帯域以外のサブキャリアにパターンcやパターンdのSCHをマッピングしている。このパターンcとパターンdとは、全く同一のパターンであってもよい。また、同図では、5MHz、10MHz、20MHzでパターンc,パターンb,パターンdの同じSCHパターンを用いているが、パターンcとパターンdとが配置されている、中央サポート帯域以外の帯域には、セル帯域幅に応じて異なるパターンを用いてもよい。
フレーム構成部160で構成されたフレームは、IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190を介して送信される。
端末200は、基地局100から送信された信号を用いてセルサーチを行う。このとき、端末200においては、同期チャネル相関部230で中央サポート帯域に配置されうるSCHパターンの全候補のそれぞれと、中央サポート帯域の受信信号との相関演算を行い、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240で相関ピークが得られるSCHパターンと対応するセル帯域幅グループを特定し、同期チャネル復号部245でこのセル帯域幅グループと対応する帯域幅を持つ帯域に配置されたS−SCHを復号する。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設けた。
こうすることにより、最小サポート帯域幅の中央サポート帯域に、セル帯域幅に応じて異なるパターンのフレーム同期系列が配置されたフレームが送信されるので、受信側の端末はその受信できる帯域幅に関わらず最小サポート帯域幅を受信すれば、セルサーチしようとしているセルのセル帯域幅が属するグループを正確に特定することができるため、セルサーチ性能を向上することができる。その結果、セル帯域幅に応じて配置される位置が異なる可能性のあるS−SCHなどを正しく復号できるので、セルサーチ性能を向上することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態2においては、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なっている。すなわち、中央サポート帯域に配置されたP−SCHの位相情報が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態2においては、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なっている。すなわち、中央サポート帯域に配置されたP−SCHの位相情報が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
以下、実施の形態1と異なる点について説明する。まず、実施の形態2の基地局100と実施の形態1の基地局100とでは、同期用チャネル生成部150およびフレーム構成部160の動作が異なる。実施の形態2の同期用チャネル生成部150は、自装置がカバーするセルにおけるセル帯域幅情報を入力し、「セル帯域幅グループ」の全てに共通のP−SCHの基本パターンを、セル帯域幅情報が対応する「セル帯域幅グループ」に応じた位相だけずらした、PーSCHを生成する。
フレーム構成部160は、実施の形態1と同様の動作の他に、P−SCHの位相情報を特定する際に利用される基準位相を持つ信号を、中央サポート帯域内の一部のサブキャリアに配置する。基地局100から送信される信号は伝搬路環境により位相回転してしまうが、リファレンスとなる信号をフレーム内に含めておけば、P−SCHもリファレンス信号もほぼ等しい位相回転がなされるので、受信側ではリファレンス信号を基準としてP−SCHの位相情報を特定することができる。なお、リファレンス信号を配置するサブキャリアは、相関帯域幅に少なくとも1つ設けるのが好ましい。ここで相関帯域幅とは、似たような伝播特性を持つ帯域のことである。こうすることにより、周波数選択性フェージングに対する耐性を強化することができる。
図7は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。ここでも、実施の形態1の動作説明で採用したスケーラブル帯域幅システムを例にとり説明する。図8に示すようにセル帯域幅が5MHz未満のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報を0とし、5MHz以上のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報をπとし、P−SCHの基本パターンをパターンaとすると、5MHz未満のセル帯域幅グループでは、中央サポート帯域にパターンaが配置されたフレームが構成され、5MHz以上のセル帯域幅グループでは、中央サポート帯域にパターンaにπが乗算された−aのパターンが配置されたフレームが構成される(図7参照)。
次に、端末200について説明する。実施の形態2の端末200と実施の形態1の端末200とでは、同期チャネル相関部230およびフレームタイミング/セル帯域幅判定部240の動作が異なる。
同期チャネル相関部230は、所定のサブキャリアからリファレンス信号を抽出するとともに、FFT処理後の受信信号の1フレーム中の全OFDMシンボルに対して、P−SCHの基本パターンを用いて相関演算を行う。なお、同期チャネル相関部230は、セルサーチの第2段階で受信信号に対して上記処理を行い、その対象は、当然に中央サポート帯域に配置されている信号である。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230の出力から、相関値電力のピーク検出を行い、ピークが得られるタイミングをフレームタイミングとして検出する。また、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、相関値電力のピークが得られる相関値(複素値)の位相を検出し、同期チャネル相関部230で抽出されたリファレンス信号の位相と比較して、リファレンス信号との位相差を検出する。この検出位相差から、中央サポート帯域に配置されたP−SCHの位相情報を特定することができ、こうして特定されるP−SCHの位相情報に基づいて図8に示す対応関係からセルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設け、フレーム構成部160が、系列基本パターンに前記基地局帯域幅が属するグループに応じた位相のズレが与えられたフレーム同期系列を配置したフレームを構成する。
こうすることにより、受信側の端末は基本パターンのみで相関演算を行えばよいため、演算量を削減しつつ、セル帯域幅を正確に特定することができる。
(実施の形態3)
実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態3においては、「中央サポート帯域」のサブキャリアが複数のサブキャリアグループに分けられ、そのうちの「第1サブキャリアグループ」には、P−SCHの基本パターンが配置され、「第2サブキャリアグループ」には、実施の形態2と同様に、基本パターンの位相を、各セル帯域幅グループに応じた位相だけずらしたP−SCHが配置される。
実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態3においては、「中央サポート帯域」のサブキャリアが複数のサブキャリアグループに分けられ、そのうちの「第1サブキャリアグループ」には、P−SCHの基本パターンが配置され、「第2サブキャリアグループ」には、実施の形態2と同様に、基本パターンの位相を、各セル帯域幅グループに応じた位相だけずらしたP−SCHが配置される。
以下、実施の形態1と異なる点について説明する。まず、実施の形態3の基地局100と実施の形態1の基地局100とでは、同期用チャネル生成部150およびフレーム構成部160の動作が異なる。実施の形態3の同期用チャネル生成部150は、自装置がカバーするセルにおけるセル帯域幅情報を入力し、「セル帯域幅グループ」の全てに共通の基本パターンを持つ系列と、当該基本パターンをセル帯域幅情報が対応する「セル帯域幅グループ」に応じた位相だけずらした系列とを生成する。
フレーム構成部160は、中央サポート帯域内のサブキャリアに関するサブキャリアグループのうち、「第1サブキャリアグループ」にはP−SCHの基本パターンを配置し、「第2サブキャリアグループ」には基本パターンの位相を各セル帯域幅グループに応じた位相だけずらしたP−SCHを配置する。なお、「第1サブキャリアグループ」に配置される基本パターンがリファレンス信号となりうるので、実施の形態2と異なりリファレンス信号を別途導入する必要はない。
図9は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。ここでも、実施の形態1の動作説明で採用したスケーラブル帯域幅システムを例にとり説明する。図8に示すようにセル帯域幅が5MHz未満のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報を0とし、5MHz以上のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報をπとし、P−SCHの基本パターンをパターンaとすると、5MHz未満のセル帯域幅グループでは、第1サブキャリアグループおよび第2サブキャリアグループともにパターンaが配置されたフレームが構成され、5MHz以上のセル帯域幅グループでは、第1サブキャリアグループにはパターンaが配置され、第2サブキャリアグループにはパターンaにπが乗算された−aのパターンが配置されたフレームが構成される(図9参照)。
図10は、中央サポート帯域におけるサブキャリアグループの取り方の説明に供する図である。同図に示すように、周波数方向に連続するサブキャリア群をサブキャリアグループとしてもよく(図10A参照)、また、周波数に関して飛び飛びのサブキャリアをサブキャリアグループとしてもよい(図10B参照)。
次に、端末200について説明する。実施の形態3の端末200と実施の形態1の端末200とでは、同期チャネル相関部230およびフレームタイミング/セル帯域幅判定部240の動作が異なる。また、実施の形態3の端末200には、同期チャネル系列レプリカ生成部235が不要である。
同期チャネル相関部230は、送信側で第1サブキャリアグループに配置された系列と、第2サブキャリアグループに配置された系列との相関演算を行う。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230の出力から、相関値電力のピーク検出を行い、ピークが得られるタイミングをフレームタイミングとして検出する。フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、相関値電力のピークが得られる相関値(複素値)の位相を検出し、第1サブキャリアグループに配置された系列の位相と比較して、当該第1サブキャリアグループに配置された系列との位相差を検出する。この検出位相差から、位相情報を特定することができ、こうして特定されるP−SCHの位相情報に基づいて図8に示す対応関係からセルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設け、フレーム構成部160は、前記中央帯域内の、第1のサブキャリアグループには系列基本パターンを持つフレーム同期系列を配置し、第2のサブキャリアグループには系列基本パターンにセル帯域幅が属するグループに応じた位相のズレが与えられたフレーム同期系列を配置したフレームを構成する。
こうすることにより、受信側の端末は基本パターンのみで相関演算を行えばよいため、演算量を削減しつつ、セル帯域幅を正確に特定することができる。また、受信信号内で自己相関をとることができるので、受信側の端末にフレーム同期系列のレプリカ生成手段を設ける必要がないため、端末の構成を簡単化することができる。
(実施の形態4)
実施の形態4は、中央サポート帯域のサブキャリアを複数のサブキャリアグループに分け、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループにP−SCHが配置されるフレームが用いられる。すなわち、P−SCHのマッピング情報(つまり、配置パターン情報)が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
実施の形態4は、中央サポート帯域のサブキャリアを複数のサブキャリアグループに分け、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループにP−SCHが配置されるフレームが用いられる。すなわち、P−SCHのマッピング情報(つまり、配置パターン情報)が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
以下、実施の形態1と異なる点について説明する。まず、実施の形態3の基地局100と実施の形態1の基地局100とでは、同期用チャネル生成部150およびフレーム構成部160の動作が異なる。実施の形態3の同期用チャネル生成部150は、セル帯域幅情報に関わらず、「セル帯域幅グループ」の全てに共通の基本パターンを持つ系列を生成する。入力されるセル帯域幅情報は、フレーム構成部160に送出される。
フレーム構成部160は、同期用チャネル生成部150からのP−SCHの基本パターンを、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループに配置したフレームを構成する。
図11は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。ここでも、実施の形態1の動作説明で採用したスケーラブル帯域幅システムを例にとり説明する。同図に示すように、P−SCHの基本パターンをパターンaとすると、5MHz未満のセル帯域幅グループおよび5MHz以上のセル帯域幅グループのどちらもパターンaを中央サポート帯域に配置するが、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループにパターンaが配置されている。同図では、5MHz未満のセル帯域幅グループのときは、中央サポート帯域の左半分のサブキャリアにパターンaが配置され、5MHz以上のセル帯域幅グループのときには中央サポート帯域の右半分のサブキャリアにパターンaが配置されている。
実施の形態2の端末200と実施の形態1の端末200とでは、同期チャネル相関部230およびフレームタイミング/セル帯域幅判定部240の動作が異なる。
同期チャネル相関部230は、FFT処理後の受信信号の1フレーム中の全OFDMシンボルに対し、P−SCHの基本パターンを用いて、送信側で基本パターンが配置される可能性のあるサブキャリアグループごとに相関演算を行う。すなわち、同期チャネル相関部では、1OFDMシンボルごとに実施される相関演算が、全候補のマッピングパターンに沿って行われる。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230の出力から、相関値電力のピーク検出を行い、ピークが得られるタイミングをフレームタイミングとして検出する。また、ピークが得られるサブキャリアグループから、セルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域で、フレーム同期系列(P−SCH)の配置されるサブキャリアグループが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設けた。
こうすることにより、最小サポート帯域幅の中央サポート帯域に、セル帯域幅に応じて異なるパターンのフレーム同期系列が配置されたフレームが送信されるので、受信側の端末はその受信できる帯域幅に関わらず最小サポート帯域幅を受信し、フレーム同期系列が配置されているサブキャリアグループを検出すれば、セルサーチしようとしているセルのセル帯域幅が属するグループを正確に特定することができるため、セルサーチ性能を向上することができる。その結果、セル帯域幅に応じて配置される位置が異なる可能性のあるS−SCHなどを正しく復号できるので、セルサーチ性能を向上することができる。
(他の実施の形態)
(1)実施の形態2において、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なるフレームを用いる場合について説明を行った。ここでは、そのように配置するための具体的な方法について説明する。
(1)実施の形態2において、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なるフレームを用いる場合について説明を行った。ここでは、そのように配置するための具体的な方法について説明する。
P−SCHのパターンを1.25MHzで定義し、1.25MHz又は2.5MHzのとき、すなわち5MHz未満のセル帯域幅グループのときには、1.25MHzでSCHを送信し、5MHz以上のセル帯域幅グループのときには、1.25MHzで定義されたSCHを中央の5MHzの帯域の端から4回リピティションして5MHzで伝送する方法が考えられる(図12参照)。このようにすることで、中央サポート帯域ではP−SCHの位相がずれるので、このずれを位相情報として利用することができる。
(2)上述の各実施の形態においては、SCHの配置される帯域を「中央サポート帯域」としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、セル帯域幅を持つ帯域の、最小のサポート帯域幅を持つ「所定帯域」に配置されるフレーム同期系列のパターン又は配置パターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームが構成されればよい。
本発明の無線基地局装置は、セルサーチ性能を向上させる、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置として有用である。
本発明は、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置に関する。
従来、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式に代表されるマルチキャリア通信を行うにあたって、無線基地局装置(以下これを単に基地局と呼ぶ)がサポートする複数のサポート帯域幅のうち、自装置がカバーするセルで使用する最大のサポート帯域幅(以下、「セル帯域幅」と呼ぶことがある)の中で、各無線端末装置(以下これを単に端末と呼ぶ)が実際に通信を行う帯域幅を柔軟に割り当て可能とした無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムを、スケーラブル帯域幅システムと呼ぶ(例えば非特許文献1参照)。スケーラブル帯域幅システムをサポートする3GPP LTEでは、上り/下り伝送におけるサポート帯域幅として、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHzおよび20MHzの帯域幅が想定されている。
スケーラブル帯域幅システムでは、セル(基地局)の送信帯域幅が柔軟に変えられるため、端末はセルの送信帯域幅を知らずに初期セルサーチを行うことになる。
非特許文献2には、スケーラブル帯域幅システムにおける初期セルサーチ方法が開示されている。この初期セルサーチ方法では、図1に示すようにセルサーチに用いる同期チャネル(SCH:Synchronization Channel)とセルの報知情報を伝送するブロードキャストチャネル(BCH)をスケーラブル最大帯域幅(20MHz)の中央部(中央の帯域)を用いて送信する。ここで、SCHは、Primary SCH(P−SCH)と、Secondary SCH(S−SCH)とから構成されている。P−SCHは、サブフレームタイミング同定あるいはフレームタイミング同定用に用いるチャネルであり、S−SCHは、セルID(セルの固有情報)を同定するために用いるチャネルである。
これらP−SCHとS−SCHとは、従来技術(非特許文献2)では同一OFDMシンボル内で周波数多重されている。図1には、周波数方向におけるSCHのマッピング例が示されている。同図では、セルは、自身の帯域幅が5MHz未満の場合には1.25MHzのSCHを伝送し、帯域幅が5MHz以上の場合には5MHzのSCHを伝送する。
このようにSCHをマッピングすることにより、次の効果が得られる。すなわち、(1)セル帯域幅に関係なく、スケーラブル最大帯域幅(20MHz)の中央部を中心としてSCHを配置するため、端末はキャリアサーチを行う時間が短くて済む。(2)端末が送受信可能な帯域幅に関わらず、ほぼ公平なエリアカバレッジが行え、かつ、セルサーチの高速化を行うことができる。(3)広帯域(5MHz以上)で送受信可能な端末は5MHzのSCHを受信できるため、周波数ダイバーシチ効果が得られる。
3GPP TR 25.913 v7.0.0 (2005-06) "Requirements for Evolved UTRA and UTRAN" 3GPP, R1-051308, NTT DoCoMo et al, "Text Proposal on Cell Search in Evolved UTRA"
3GPP TR 25.913 v7.0.0 (2005-06) "Requirements for Evolved UTRA and UTRAN" 3GPP, R1-051308, NTT DoCoMo et al, "Text Proposal on Cell Search in Evolved UTRA"
しかしながら、従来のスケーラブル帯域幅システムにおいては、次のような問題がある。すなわち、図2に示すように5MHzの帯域幅で送受信可能な端末がP−SCHの相関
結果より1.25MHzセルを5MHzセルとみなして検出してしまうと、S−SCHやBCHの復号時に正しいセル情報を取り出すことができない。つまり、端末がセルのサービス帯域幅を正確に知らないとセルサーチ性能が劣化してしまうという問題がある。
結果より1.25MHzセルを5MHzセルとみなして検出してしまうと、S−SCHやBCHの復号時に正しいセル情報を取り出すことができない。つまり、端末がセルのサービス帯域幅を正確に知らないとセルサーチ性能が劣化してしまうという問題がある。
本発明の目的は、セルサーチ性能を向上させる、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置を提供することである。
本発明の無線基地局装置は、複数の無線基地局装置を具備するスケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち各無線基地局装置が使用する最大の前記サポート帯域幅である基地局帯域幅の中で、各無線端末装置の通信帯域幅を前記サポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な無線基地局装置であって、前記基地局帯域幅の帯域の、最小の前記サポート帯域幅を持つ所定帯域に配置されるフレーム同期系列のパターン又は配置パターンが、前記基地局帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成手段と、前記フレームを送信するフレーム送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、セルサーチ性能を向上させる、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置を提供することができる。
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、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
(実施の形態1)
図3に、本実施の形態のスケーラブル帯域幅システムに用いられる無線基地局装置(以下、基地局と呼ぶ)の構成を示し、図4に、基地局100と通信を行う無線端末装置(以下、端末と呼ぶ)の構成を示す。
図3に、本実施の形態のスケーラブル帯域幅システムに用いられる無線基地局装置(以下、基地局と呼ぶ)の構成を示し、図4に、基地局100と通信を行う無線端末装置(以下、端末と呼ぶ)の構成を示す。
先ず、図3に示す基地局100の構成について説明する。同図に示すように基地局100は、符号化部110と、変調部120と、スクランブリングコード生成部130と、スクランブル部140と、フレーム構成部160と、IFFT部170と、GI挿入部180と、無線送信部190とを有する。
符号化部110は、入力する送信信号に所定の符号化を施し、これにより得た符号化信号を変調部120に送出する。変調部120は、符号化信号に対して、所定の一次変調(一般的には、QoSや無線チャネル状態に応じた一次変調)を施し、これにより得た変調信号をスクランブル部140に送出する。
スクランブリングコード生成部130は、基地局100に固有のスクランブリングコード番号に応じてスクランブリングコードを生成し、生成したスクランブリングコードをスクランブル部140に出力する。
スクランブル部140は、変調信号を1OFDMシンボルを単位としてスクランブリングコードを乗算してスクランブルを行い、スクランブル後の信号をフレーム構成部160に送出する。
同期用チャネル生成部150は、自装置がカバーするセルにおけるセル帯域幅情報を入力し、このセル帯域幅情報に応じたパターン(セル帯域幅情報に応じて独立のパターン)のP−SCHを生成する。基地局100は、「セル帯域幅」に応じてグループ(以下、「セル帯域幅グループ」と呼ぶことがある)に分けられており、セル帯域幅グループごとにパターンが異なるP−SCHが対応づけられている。同期用チャネル生成部150に入力されるセル帯域幅情報は、スケーラブル帯域幅システムにおいてサポートされるサポート帯域幅のうち、基地局100のセル内で使用する最大のサポート帯域幅である「セル帯域幅」を示す情報である。また、同期用チャネル生成部150は、セルID(セルの固有情報)を同定するために用いるS−SCHを生成する。このS−SCHは、セル帯域幅グループに応じた長さを持っている。
フレーム構成部160は、同期用チャネル生成部150からのP−SCHを用いて、スケーラブル帯域幅システムにおいてサポートされる最大サポート帯域幅の少なくとも中央の、最小サポート帯域幅を持つ帯域(以下、「中央サポート帯域」と呼ぶことがある)に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが、所定のシンボルに配置されたフレームを構成する。また、フレーム構成部160は、P−SCHが配置されたシンボル位置と一定の位置関係を有するシンボルにS−SCHを配置する。このS−SCHは、セル帯域幅グループに応じた帯域幅を持つ帯域内に配置される。フレーム構成部160は、図5に示すように、少なくとも1フレームのうちの1OFDMシンボルにSCHを配置し、SCHが配置されるシンボル以外には、スクランブル部140からのスクランブル後の信号を配置する。すなわち、SCHとスクランブル後の信号とは時間多重される。
フレーム構成部160の出力は、高速逆フーリエ変換部(IFFT)170によって周波数領域の信号から時間領域の信号に変換されたマルチキャリア信号が生成され、続くガードインターバル(GI)挿入部180によってガードインターバルが挿入され、無線送信部190によってディジタルアナログ変換処理や無線周波数へのアップコンバート処理等の所定の無線処理が施された後、アンテナから出力される。
次に、図4に示す端末200の構成について説明する。同図に示すように端末200は、受信制御部205と、無線受信部210と、シンボルタイミング検出部215と、GI除去部220と、FFT処理部225と、同期チャネル相関部230と、同期チャネル系列レプリカ生成部235と、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240と、同期チャネル復号部245と、デスクランブリング部250と、復号部255と、CRCチェック部260とを有する。
受信制御部205は、端末200の状態(初期セルサーチモード第1段階、第2段階、
第3段階あるいは通常受信モード等)に応じて、無線受信部210とFFT処理部225の出力先を制御する。
第3段階あるいは通常受信モード等)に応じて、無線受信部210とFFT処理部225の出力先を制御する。
受信制御部205は、無線受信部210に対しては、端末200が初期セルサーチモード第1段階の場合には、出力先としてシンボルタイミング検出部215を指定する出力先命令信号を生成して送出する。第1段階以外の場合には、出力先としてGI除去部220を指定する出力先命令信号を生成して無線受信部210に送出する。また、初期セルサーチモード第1段階が終了してフレームタイミング/セル帯域幅判定部240にてセル帯域幅を検出できた場合には、そのセル帯域幅情報を無線受信部210に送出する。
受信制御部205は、FFT処理部225に対しては、端末200が初期セルサーチモード第2段階の場合には、出力先として同期チャネル相関部230を指定する出力先命令信号を生成して送出する。初期セルサーチモード第3段階の場合には、出力先として同期チャネル復号部245を指定する出力先命令信号を生成してFFT処理部225に送出する。通常受信モードの場合には、出力先としてデスクランブリング部250を指定する出力先命令信号を生成してFFT処理部225に送出する。
無線受信部210は、受信信号に対して、無線受信処理(ダウンコンバート、A/D変換等)を施す。初期セルサーチモード第1段階時には、上述の「中央サポート帯域」の受信信号に対して無線受信処理を施して、シンボルタイミング検出部215に出力する。
無線受信部210は、初期セルサーチ第1段階が終了すると、無線受信処理後の信号をGI除去部220に出力する。無線受信部210は、受信制御部205からフレームタイミング/セル帯域幅判定部240にて特定されるセル帯域幅グループ情報を受け取ると、このセル帯域幅グループが示す帯域幅で受信処理を行う。
シンボルタイミング検出部215は、無線受信処理後の信号を入力し、GI相関(自己相関法)又は時間レプリカ波形を用いた相互相関法によりシンボルタイミングを検出する。検出したシンボルタイミングは、GI除去部220および受信制御部205にされる。
GI除去部220は、無線受信処理後の信号を入力し、シンボルタイミング検出部215で検出されるシンボルタイミング(FFTウィンドウタイミング)に従ってGIを除去し、こうして得られるGI除去後の信号をFFT処理部225に出力する。
FFT処理部225は、GI除去後の受信信号を入力し、OFDMシンボル単位でFFT処理を施す。FFT処理部225は、FFT処理後の受信信号を、セルサーチ第2段階では同期チャネル相関部230に出力し、セルサーチ第3段階では同期チャネル復号部245に出力し、セルサーチ終了後の通常受信モードではデスクランブリング部250に出力する。
同期チャネル相関部230は、FFT処理後の受信信号の1フレーム中の全OFDMシンボルに対して、「セル帯域幅グループ」と対応づけられているP−SCHパターンの全候補の各々を用いて相関演算を実施する。
同期チャネル系列レプリカ生成部235は、「セル帯域幅グループ」と対応づけられているP−SCHパターンの全候補を生成し、同期チャネル相関部230に出力する。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230から、「セル帯域幅グループ」と対応づけられているP−SCHパターンごとの、1フレーム中の全OFDMシンボルに対する相関演算結果が入力される。フレームタイミング/セル帯域
幅判定部240は、入力された相関演算結果の中から最大相関値に対応するシンボルからサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングを検出する。また、最大相関値に対応するP−SCHを特定し、そのP−SCHに対応するセル帯域幅グループを特定する。検出したサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングおよびセル帯域幅グループは、受信制御部205および同期チャネル復号部245に送出される。
幅判定部240は、入力された相関演算結果の中から最大相関値に対応するシンボルからサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングを検出する。また、最大相関値に対応するP−SCHを特定し、そのP−SCHに対応するセル帯域幅グループを特定する。検出したサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングおよびセル帯域幅グループは、受信制御部205および同期チャネル復号部245に送出される。
同期チャネル復号部245は、セルサーチ第3段階時においてFFT処理部225からFFT処理後の受信信号が入力される。同期チャネル復号部245は、S−SCHを復号する。同期チャネル復号部245は、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240にて検出されたサブフレームタイミングあるいはフレームタイミングおよびセル帯域幅グループからS−SCHの配置されたシンボル位置が分かるので、S−SCHを復号することができる。S−SCHは、上述のとおり、スクランブリングコード情報等のセルに関する情報を示す。
デスクランブリング部250は、通常受信モード時にFFT処理部225からFFT処理後の受信信号が入力される。デスクランブリング部250は、同期チャネル復号部245にて復号されたS−SCHと対応するスクランブリングコードを除去するために、FFT処理後の受信信号をデスクランブルする。
復号部255は、デスクランブル後の受信信号に対して適切な誤り訂正復号を行い、CRCチェック部260に出力する。
CRCチェック部260は、入力信号のCRCエラーチェックを行い、エラーがない場合には、初期セルサーチ完了と判定する。エラーがある場合には、第1段階からリトライできるように受信制御部205にCRCエラーチェック結果を出力する。
次に、上記基地局100および端末200を有するスケーラブル帯域幅システムにおける動作について説明する。
スケーラブル帯域幅システムにおいては、上述のとおり、「セル帯域幅」として、1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHzおよび20MHzのいずれかの帯域幅をサポートする基地局100が混在している。また、受信できる帯域幅が1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHzおよび20MHzのいずれかの端末200が混在している。そして、基地局100は、「セル帯域幅」に応じて「セル帯域幅グループ」に分けられている。ここでは、従来と同様に、セル帯域幅グループをセル帯域幅が5MHz未満と5MHz以上とで分けているケースについて説明する。
基地局100においては、同期用チャネル生成部150でセル帯域幅情報に応じた長さを持ち、中央部(1.25MHz相当の長さを持つ)にセル帯域幅情報に応じたパターンを持つSCHが生成される。
図6は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。同図に示すように、セル帯域幅が5MHz未満の場合には1.25MHzのSCHが生成され、セル帯域幅が5MHz以上の場合には5MHzのSCHが生成される。この場合、同期用チャネル生成部150では、セル帯域幅が5MHz未満の場合には中央部にaパターンを持つSCHが生成され、5MHz以上の場合には中央部にbパターンを持つSCHが生成される。
フレーム構成部160では、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが構成される。具体的には、セル帯域幅が5MHz
未満の場合には、中央サポート帯域にaパターンを持つSCHが配置され、5MHz以上の場合には、中央サポート帯域にbパターンを持つSCHが配置される。図6の例では、帯域幅が5MHz以上のセルは中央サポート帯域以外のサブキャリアにパターンcやパターンdのSCHをマッピングしている。このパターンcとパターンdとは、全く同一のパターンであってもよい。また、同図では、5MHz、10MHz、20MHzでパターンc,パターンb,パターンdの同じSCHパターンを用いているが、パターンcとパターンdとが配置されている、中央サポート帯域以外の帯域には、セル帯域幅に応じて異なるパターンを用いてもよい。
未満の場合には、中央サポート帯域にaパターンを持つSCHが配置され、5MHz以上の場合には、中央サポート帯域にbパターンを持つSCHが配置される。図6の例では、帯域幅が5MHz以上のセルは中央サポート帯域以外のサブキャリアにパターンcやパターンdのSCHをマッピングしている。このパターンcとパターンdとは、全く同一のパターンであってもよい。また、同図では、5MHz、10MHz、20MHzでパターンc,パターンb,パターンdの同じSCHパターンを用いているが、パターンcとパターンdとが配置されている、中央サポート帯域以外の帯域には、セル帯域幅に応じて異なるパターンを用いてもよい。
フレーム構成部160で構成されたフレームは、IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190を介して送信される。
端末200は、基地局100から送信された信号を用いてセルサーチを行う。このとき、端末200においては、同期チャネル相関部230で中央サポート帯域に配置されうるSCHパターンの全候補のそれぞれと、中央サポート帯域の受信信号との相関演算を行い、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240で相関ピークが得られるSCHパターンと対応するセル帯域幅グループを特定し、同期チャネル復号部245でこのセル帯域幅グループと対応する帯域幅を持つ帯域に配置されたS−SCHを復号する。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設けた。
こうすることにより、最小サポート帯域幅の中央サポート帯域に、セル帯域幅に応じて異なるパターンのフレーム同期系列が配置されたフレームが送信されるので、受信側の端末はその受信できる帯域幅に関わらず最小サポート帯域幅を受信すれば、セルサーチしようとしているセルのセル帯域幅が属するグループを正確に特定することができるため、セルサーチ性能を向上することができる。その結果、セル帯域幅に応じて配置される位置が異なる可能性のあるS−SCHなどを正しく復号できるので、セルサーチ性能を向上することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態2においては、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なっている。すなわち、中央サポート帯域に配置されたP−SCHの位相情報が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態2においては、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なっている。すなわち、中央サポート帯域に配置されたP−SCHの位相情報が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
以下、実施の形態1と異なる点について説明する。まず、実施の形態2の基地局100と実施の形態1の基地局100とでは、同期用チャネル生成部150およびフレーム構成部160の動作が異なる。実施の形態2の同期用チャネル生成部150は、自装置がカバーするセルにおけるセル帯域幅情報を入力し、「セル帯域幅グループ」の全てに共通のP−SCHの基本パターンを、セル帯域幅情報が対応する「セル帯域幅グループ」に応じた位相だけずらした、PーSCHを生成する。
フレーム構成部160は、実施の形態1と同様の動作の他に、P−SCHの位相情報を特定する際に利用される基準位相を持つ信号を、中央サポート帯域内の一部のサブキャリアに配置する。基地局100から送信される信号は伝搬路環境により位相回転してしまうが、リファレンスとなる信号をフレーム内に含めておけば、P−SCHもリファレンス信号もほぼ等しい位相回転がなされるので、受信側ではリファレンス信号を基準としてP−SCHの位相情報を特定することができる。なお、リファレンス信号を配置するサブキャリアは、相関帯域幅に少なくとも1つ設けるのが好ましい。ここで相関帯域幅とは、似たような伝播特性を持つ帯域のことである。こうすることにより、周波数選択性フェージングに対する耐性を強化することができる。
図7は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。ここでも、実施の形態1の動作説明で採用したスケーラブル帯域幅システムを例にとり説明する。図8に示すようにセル帯域幅が5MHz未満のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報を0とし、5MHz以上のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報をπとし、P−SCHの基本パターンをパターンaとすると、5MHz未満のセル帯域幅グループでは、中央サポート帯域にパターンaが配置されたフレームが構成され、5MHz以上のセル帯域幅グループでは、中央サポート帯域にパターンaにπが乗算された−aのパターンが配置されたフレームが構成される(図7参照)。
次に、端末200について説明する。実施の形態2の端末200と実施の形態1の端末200とでは、同期チャネル相関部230およびフレームタイミング/セル帯域幅判定部240の動作が異なる。
同期チャネル相関部230は、所定のサブキャリアからリファレンス信号を抽出するとともに、FFT処理後の受信信号の1フレーム中の全OFDMシンボルに対して、P−SCHの基本パターンを用いて相関演算を行う。なお、同期チャネル相関部230は、セルサーチの第2段階で受信信号に対して上記処理を行い、その対象は、当然に中央サポート帯域に配置されている信号である。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230の出力から、相関値電力のピーク検出を行い、ピークが得られるタイミングをフレームタイミングとして検出する。また、フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、相関値電力のピークが得られる相関値(複素値)の位相を検出し、同期チャネル相関部230で抽出されたリファレンス信号の位相と比較して、リファレンス信号との位相差を検出する。この検出位相差から、中央サポート帯域に配置されたP−SCHの位相情報を特定することができ、こうして特定されるP−SCHの位相情報に基づいて図8に示す対応関係からセルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設け、フレーム構成部160が、系列基本パターンに前記基地局帯域幅が属するグループに応じた位相のズレが与えられたフレーム同期系列を配置したフレームを構成する。
こうすることにより、受信側の端末は基本パターンのみで相関演算を行えばよいため、演算量を削減しつつ、セル帯域幅を正確に特定することができる。
(実施の形態3)
実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態3においては、「中央サポート帯域」のサブキャリアが複数のサブキャリアグループに分けられ、そのうちの「第1サブキャリアグループ」には、P−SCHの基本パターンが配置され、「第2サブキャリアグループ」には、実施の形態2と同様に、基本パターンの位相を、各セル帯域幅グループに応じた位相だけずらしたP−SCHが配置される。
実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、「中央サポート帯域」に、セル帯域幅グループに応じて異なるP−SCHが配置されたフレームが用いられる。ただし、実施の形態3においては、「中央サポート帯域」のサブキャリアが複数のサブキャリアグループに分けられ、そのうちの「第1サブキャリアグループ」には、P−SCHの基本パターンが配置され、「第2サブキャリアグループ」には、実施の形態2と同様に、基本パターンの位相を、各セル帯域幅グループに応じた位相だけずらしたP−SCHが配置される。
以下、実施の形態1と異なる点について説明する。まず、実施の形態3の基地局100と実施の形態1の基地局100とでは、同期用チャネル生成部150およびフレーム構成部160の動作が異なる。実施の形態3の同期用チャネル生成部150は、自装置がカバーするセルにおけるセル帯域幅情報を入力し、「セル帯域幅グループ」の全てに共通の基本パターンを持つ系列と、当該基本パターンをセル帯域幅情報が対応する「セル帯域幅グループ」に応じた位相だけずらした系列とを生成する。
フレーム構成部160は、中央サポート帯域内のサブキャリアに関するサブキャリアグループのうち、「第1サブキャリアグループ」にはP−SCHの基本パターンを配置し、「第2サブキャリアグループ」には基本パターンの位相を各セル帯域幅グループに応じた位相だけずらしたP−SCHを配置する。なお、「第1サブキャリアグループ」に配置される基本パターンがリファレンス信号となりうるので、実施の形態2と異なりリファレンス信号を別途導入する必要はない。
図9は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。ここでも、実施の形態1の動作説明で採用したスケーラブル帯域幅システムを例にとり説明する。図8に示すようにセル帯域幅が5MHz未満のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報を0とし、5MHz以上のセル帯域幅グループのP−SCHの位相情報をπとし、P−SCHの基本パターンをパターンaとすると、5MHz未満のセル帯域幅グループでは、第1サブキャリアグループおよび第2サブキャリアグループともにパターンaが配置されたフレームが構成され、5MHz以上のセル帯域幅グループでは、第1サブキャリアグループにはパターンaが配置され、第2サブキャリアグループにはパターンaにπが乗算された−aのパターンが配置されたフレームが構成される(図9参照)。
図10は、中央サポート帯域におけるサブキャリアグループの取り方の説明に供する図である。同図に示すように、周波数方向に連続するサブキャリア群をサブキャリアグループとしてもよく(図10A参照)、また、周波数に関して飛び飛びのサブキャリアをサブキャリアグループとしてもよい(図10B参照)。
次に、端末200について説明する。実施の形態3の端末200と実施の形態1の端末200とでは、同期チャネル相関部230およびフレームタイミング/セル帯域幅判定部240の動作が異なる。また、実施の形態3の端末200には、同期チャネル系列レプリカ生成部235が不要である。
同期チャネル相関部230は、送信側で第1サブキャリアグループに配置された系列と、第2サブキャリアグループに配置された系列との相関演算を行う。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230の出力から、相関値電力のピーク検出を行い、ピークが得られるタイミングをフレームタイミングとして検出する。フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、相関値電力のピークが得られる相関値(複素値)の位相を検出し、第1サブキャリアグループに配置された系
列の位相と比較して、当該第1サブキャリアグループに配置された系列との位相差を検出する。この検出位相差から、位相情報を特定することができ、こうして特定されるP−SCHの位相情報に基づいて図8に示す対応関係からセルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
列の位相と比較して、当該第1サブキャリアグループに配置された系列との位相差を検出する。この検出位相差から、位相情報を特定することができ、こうして特定されるP−SCHの位相情報に基づいて図8に示す対応関係からセルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域に配置されるフレーム同期系列(P−SCH)のパターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設け、フレーム構成部160は、前記中央帯域内の、第1のサブキャリアグループには系列基本パターンを持つフレーム同期系列を配置し、第2のサブキャリアグループには系列基本パターンにセル帯域幅が属するグループに応じた位相のズレが与えられたフレーム同期系列を配置したフレームを構成する。
こうすることにより、受信側の端末は基本パターンのみで相関演算を行えばよいため、演算量を削減しつつ、セル帯域幅を正確に特定することができる。また、受信信号内で自己相関をとることができるので、受信側の端末にフレーム同期系列のレプリカ生成手段を設ける必要がないため、端末の構成を簡単化することができる。
(実施の形態4)
実施の形態4は、中央サポート帯域のサブキャリアを複数のサブキャリアグループに分け、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループにP−SCHが配置されるフレームが用いられる。すなわち、P−SCHのマッピング情報(つまり、配置パターン情報)が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
実施の形態4は、中央サポート帯域のサブキャリアを複数のサブキャリアグループに分け、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループにP−SCHが配置されるフレームが用いられる。すなわち、P−SCHのマッピング情報(つまり、配置パターン情報)が、セル帯域幅グループを識別するための情報となっている。
以下、実施の形態1と異なる点について説明する。まず、実施の形態3の基地局100と実施の形態1の基地局100とでは、同期用チャネル生成部150およびフレーム構成部160の動作が異なる。実施の形態3の同期用チャネル生成部150は、セル帯域幅情報に関わらず、「セル帯域幅グループ」の全てに共通の基本パターンを持つ系列を生成する。入力されるセル帯域幅情報は、フレーム構成部160に送出される。
フレーム構成部160は、同期用チャネル生成部150からのP−SCHの基本パターンを、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループに配置したフレームを構成する。
図11は、セル帯域幅グループとSCHとの関係の説明に供する図である。ここでも、実施の形態1の動作説明で採用したスケーラブル帯域幅システムを例にとり説明する。同図に示すように、P−SCHの基本パターンをパターンaとすると、5MHz未満のセル帯域幅グループおよび5MHz以上のセル帯域幅グループのどちらもパターンaを中央サポート帯域に配置するが、セル帯域幅グループに応じて異なるサブキャリアグループにパターンaが配置されている。同図では、5MHz未満のセル帯域幅グループのときは、中央サポート帯域の左半分のサブキャリアにパターンaが配置され、5MHz以上のセル帯域幅グループのときには中央サポート帯域の右半分のサブキャリアにパターンaが配置されている。
実施の形態2の端末200と実施の形態1の端末200とでは、同期チャネル相関部230およびフレームタイミング/セル帯域幅判定部240の動作が異なる。
同期チャネル相関部230は、FFT処理後の受信信号の1フレーム中の全OFDMシンボルに対し、P−SCHの基本パターンを用いて、送信側で基本パターンが配置される可能性のあるサブキャリアグループごとに相関演算を行う。すなわち、同期チャネル相関部では、1OFDMシンボルごとに実施される相関演算が、全候補のマッピングパターンに沿って行われる。
フレームタイミング/セル帯域幅判定部240は、同期チャネル相関部230の出力から、相関値電力のピーク検出を行い、ピークが得られるタイミングをフレームタイミングとして検出する。また、ピークが得られるサブキャリアグループから、セルサーチしようとしているセルが属する「セル帯域幅グループ」を特定することができる。
このように本実施の形態によれば、スケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち基地局が使用する最大のサポート帯域幅であるセル帯域幅の中で、各端末の通信帯域幅をサポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な基地局100に、セル帯域幅の帯域の中央の、最小のサポート帯域幅を持つ中央サポート帯域で、フレーム同期系列(P−SCH)の配置されるサブキャリアグループが、セル帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成部160と、前記フレームを送信するフレーム送信手段(IFFT部170、GI挿入部180、無線送信部190)と、を設けた。
こうすることにより、最小サポート帯域幅の中央サポート帯域に、セル帯域幅に応じて異なるパターンのフレーム同期系列が配置されたフレームが送信されるので、受信側の端末はその受信できる帯域幅に関わらず最小サポート帯域幅を受信し、フレーム同期系列が配置されているサブキャリアグループを検出すれば、セルサーチしようとしているセルのセル帯域幅が属するグループを正確に特定することができるため、セルサーチ性能を向上することができる。その結果、セル帯域幅に応じて配置される位置が異なる可能性のあるS−SCHなどを正しく復号できるので、セルサーチ性能を向上することができる。
(他の実施の形態)
(1)実施の形態2において、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なるフレームを用いる場合について説明を行った。ここでは、そのように配置するための具体的な方法について説明する。
(1)実施の形態2において、すべてのセル帯域幅グループで共通の基本パターンを持つP−SCHが「中央サポート帯域」に配置されるが、そのP−SCHの位相が各セル帯域幅グループで異なるフレームを用いる場合について説明を行った。ここでは、そのように配置するための具体的な方法について説明する。
P−SCHのパターンを1.25MHzで定義し、1.25MHz又は2.5MHzのとき、すなわち5MHz未満のセル帯域幅グループのときには、1.25MHzでSCHを送信し、5MHz以上のセル帯域幅グループのときには、1.25MHzで定義されたSCHを中央の5MHzの帯域の端から4回リピティションして5MHzで伝送する方法が考えられる(図12参照)。このようにすることで、中央サポート帯域ではP−SCHの位相がずれるので、このずれを位相情報として利用することができる。
(2)上述の各実施の形態においては、SCHの配置される帯域を「中央サポート帯域」としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、セル帯域幅を持つ帯域の、最小のサポート帯域幅を持つ「所定帯域」に配置されるフレーム同期系列のパターン又は配置パターンが、セル帯域幅に応じて異なるフレームが構成されればよい。
本発明の無線基地局装置は、セルサーチ性能を向上させる、スケーラブル帯域幅システムにおける無線基地局装置として有用である。
Claims (6)
- 複数の無線基地局装置を具備するスケーラブル帯域幅システムがサポートする複数のサポート帯域幅のうち各無線基地局装置が使用する最大の前記サポート帯域幅である基地局帯域幅の中で、各無線端末装置の通信帯域幅を前記サポート帯域幅のうちから柔軟に割り当て可能な無線基地局装置であって、
前記基地局帯域幅を持つ帯域の、最小の前記サポート帯域幅を持つ所定帯域に配置されるフレーム同期系列のパターン又は配置パターンが、前記基地局帯域幅に応じて異なるフレームを構成するフレーム構成手段と、
前記フレームを送信するフレーム送信手段と、
を具備する無線基地局装置。 - 前記フレーム構成手段は、前記基地局帯域幅が属するグループごとに独立のパターンのフレーム同期系列を配置したフレームを構成する請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記フレーム構成手段は、系列基本パターンに前記基地局帯域幅が属するグループに応じた位相のズレが与えられたフレーム同期系列を配置したフレームを構成する請求項1記載の無線基地局装置。
- 前記フレーム構成手段は、前記位相のズレの基準となる位相基準信号を、前記所定帯域内に配置したフレームを構成する請求項3記載の無線基地局装置。
- 前記フレーム構成手段は、前記位相基準信号を、前記所定帯域内の互いに隣接しないサブキャリアに配置したフレームを構成する請求項4記載の無線基地局装置。
- 前記フレーム構成手段は、前記所定帯域内の、第1のサブキャリアグループには系列基本パターンを持つフレーム同期系列を配置し、第2のサブキャリアグループには前記系列基本パターンに前記基地局帯域幅が属するグループに応じた位相のズレが与えられたフレーム同期系列を配置したフレームを構成する請求項1記載の無線基地局装置。
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