KR100657882B1 - 기지국 장치 및 통신 방법 - Google Patents

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이사무 요시이
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

호핑으로 타셀 간섭을 경감하는 한편, 양호한 전파상황의 주파수를 이용하는 것을 가능하도록 하기 위해, 스케줄러부(102)는, 각 통신 단말장치로부터의 CQI를 이용하여, 어느 사용자에게 데이터를 송신할 지를 결정하는 스케줄링을 실시하여 다음 프레임으로 송신할 사용자 신호를 선택하고, 어느 부반송파 블록으로 송신할 지를 결정한다.
MCS 판정부(103)는 선택된 사용자 신호의 CQI로부터 변조 방식과 부호화 방법을 선택한다. 부반송파 블록 선택부(110)는, 스케줄러부(102)로부터 지시받은 부반송파 블록을 각 사용자 신호에 대해서 선택한다. 각각의 부반송파 블록에 대해서는, FH계열 선택부(111－1~111－n)에서 호핑 패턴이 선택된다.
부반송파 매핑부(112)는, 선택된 호핑 패턴에 따라 사용자 신호 및 제어용 데이터를 부반송파에 매핑한다.

Description

기지국 장치 및 통신 방법{BASE STATION DEVICE AND COMMUNICATION METHOD}
본 발명은, 기지국 장치 및 통신 방법에 관한 것으로서, 특히 OFDM 방식에 이용하기에 매우 적합한 기지국 장치 및 통신 방법에 관한 것이다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은, 멀티패스 간섭에 강한 고속 전송 기술로서 주목받고 있다. FH－OFDM(Frequency hopping-OFDM)은, 사용하는 OFDM 부반송파(subcarrier)를 시시각각으로 호핑(hopping)시키는 방식이며, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있는 접근 방식으로서 IEEE802.16등에서 사용되고 있다(예를 들면, “EEE Standard 802.16:A technical overview of the WirelessMAN Air Interface for broadband wireless access”, pp.98 - 107, IEEE Communication Magazine, June, 2002 참조).
또, FH－OFDM은, 셀룰러 환경에 있어서 타셀로부터의 간섭을 평균화하는 효과도 있어, 장래의 고속 무선 전송 기술로서 주목받고 있다. 또, FH－OFDM은, 3 GPP 에 있어서도 도입이 검토되고 있다.
FH－OFDM에서는, 각 기지국 장치는 각각의 FH패턴에 따라 송신을 실시한다. FH패턴은, 시간 추이와 사용 주파수(부반송파)에 관한 패턴으로서, 각 기지국 장치는, 각각 독자적인 FH패턴이 할당되어 있다. FH(주파수 호핑)의 빈도는, 심볼마다 의 경우와 슬롯(또는 프레임)마다의 경우를 생각해 볼 수 있다. 여기서는 심볼마다의 FH을 생각해 본다. FH의 효과로서는, 넓은 범위에 걸쳐 주파수를 사용하기때문에, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다는 점과, 타셀 간섭에 대해서 시간적 평균화 효과를 얻을 수 있다는 점이다.
FH을 실현하는 방법으로서는, 주파수 인터리브(interleaved)를 이용하는 방법과, PN계열 등의 랜덤 계열에 의해 생성되는 패턴을 이용하는 방법이 생각되고 있다. 여기서는, 간단하기 때문에 후자를 생각해 본다.
또, 셀마다의 채널 할당을 실시할 것을 목적으로 하여, 대역을 서브 채널로 분할하여 그 단위로 DCA(Dynamic Channel Allocation/혼신 유발 주파수 채널 교대 사용)를 실시하는 것이 제안되어 있다(예를 들면,"Dynamic channel allocation schemes in mobile radio systems with frequency hopping ", Verdone, R.;Zanella, A.;Zuliani, L., pp.E-157 -- E-162, vol.2, Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2001 12th IEEE International Symposium on, Sep/Oct 2001 참조).
이하, 종래의 기지국 장치 및 이동국 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 종래의 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 있어서, 스케줄러부(Scheduler)(11)는, 각 이동국 장치로부터의 CQI(Channel Quality Information)를 가지고, 어느 사용자(usur)에게 데이터를 송신할 지를 결정하는 스케줄링을 한다. 스케줄링에는, Max C/I법이나 순환 순서 방식(Round Robin법) 등의 알고리즘이 존재한다. 또, 이 CQI로부터 사용할 부호화 방법(부호화율)과 변조 방식을 결정한다. 부호화부(12)는, 사용자 데이터에 대해 터보 부호화 등의 부호화를 실시한다. 또, 부호화부(12)는, 필요에 따라 인터리브 등의 처리도 한다.
송신 HARQ부(13)는, HARQ에 필요한 처리를 실시한다. 자세한 것은, 도 2를 가지고 설명한다. 도 2는, 종래의 기지국 장치의 송신 HARQ부의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 송신 HARQ부(13)는, 버퍼(21)와 레이트 매칭부(22)로 구성된다. 버퍼(21)는, 송신 데이터의 비트열을 보존한다. 레이트 매칭부(22)는, RM 파라미터에 의해 결정된 레이트 매칭을 송신 데이터의 비트열에 실시하고, 펑크(Puncture) 또는 리피티션(repetition) 된 송신 데이터를 변조부(14)에 입력한다. RM 파라미터는 송신 회수에 따라 달라지는 경우도 있다.
변조부(14)는, 송신 데이터를 QPSK나 QAM으로 변조한다. 제어 데이터 처리부(15)는, 부호화부(16)와 변조부(17)로 구성된다. 부호화부(16)는, 제어 데이터를 부호화 한다. 변조부(17)는 제어 데이터를 변조한다. 다중부(18)는, 변조부(14)에서 처리된 송신 데이터를, 동일하게 부호화 및 변조 처리 된 제어 신호와 다중(여기에서는 시간 다중) 한다.
이어서, 부반송파 매핑부(19)는, 송신 데이터 및 제어 신호를 미리 결정된 FH패턴에 따라, 부반송파에 할당한다. 마찬가지로, 부반송파 매핑부(19)는, 파일럿 신호도 전 주파수 대역에 분산하도록 매핑한다. 그리고, 부반송파 매핑부(19)는, 송신 데이터, 제어 신호, 및 파일럿 신호를 매핑한 송신 신호를 S/P변환부(20)에 출력한다.
S/P변환부(20)는, 송신 신호를 직렬 데이터에서 병렬 데이터로 변환하여 IFFT부(21)에 출력한다.
IFFT부(21)는, 병렬 데이터로 변환시킨 후의 송신 신호를 IFFT(역고속 푸리에 변환) 한다. GI삽입부(22)는, 멀티패스 내성을 강하게 하기 위한 GI (Guard Interval)를 송신 신호에 삽입한다. 무선 처리부(23)는, 송신 신호를 무선 송신 처리 후에 송신한다.
이 때, 사용되고 있는 부반송파의 양상은, 예를 들면 도 3과 같이 된다. 도 3은, 종래의 기지국 장치의 신호의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서, 세로축은 시간을 나타내며, 가로축은 부반송파의 주파수를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 매 시간마다 파일럿 신호와 데이터 신호를 배치하는 부반송파가 달라진다.
이와 같이, 매 시간마다 송신 신호를 배치하는 부반송파를 변경시킨 신호를 이동국 장치는 수신한다. 도 4는, 종래의 이동국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4에 있어서, 무선 처리부(51)는, 우선 수신 신호에 다운 컨버트(down-convert) 등의 무선 수신 처리를 실시하고, 베이스밴드 신호를 얻는다. GI제거부(52)는, 삽입되어 있는 GI를 제거한다. FFT부(53)는, FFT 처리를 실시함으로써 각 부반송파의 신호를 추출한다. 부반송파 디매핑부(de-mapping)(54)는, 이 수신 신호를 FH패턴에 따라 디매핑하여, 자국 앞으로 보내진 신호를 추출한다.
이어서, 채널 분리부(55)는, 수신 신호를 사용자 신호, 제어 신호, 파일럿으 로 분리한다. 복조부(56)는, 제어 신호를 복조하고, 복호부(57)는, 제어 신호는 복조 처리 후에 복호 처리를 실시한다.
복조부(58)는, 사용자 신호를 복조한다. 수신 HARQ부(59)는, 사용자 신호를 복조한 후에 소정량의 비트(여기에서는 연판정 비트)를 보존한다. 재송(再送)일 경우에는, 보존되어 있는 전회(前回) 수신 비트와 합성한다. 복호부(60)는, 그 비트열을 이용하여 터보 부호 등의 복호를 실시하고 사용자 데이터를 얻는다. 여기서, 도면에 표시는 없지만, 복조 처리시에는 파일럿 신호를 이용하여 계산한 채널 추정값을 이용한다. ACK/NACK 생성부(61)는, 복호한 수신 데이터의 CRC 결과 등으로부터, 수신 데이터에 오류가 포함되는지 어떤지를 판단하고, ACK 신호 또는 NACK 신호를 상향회선으로 송신한다.
또, CIR 측정부(62)는, 파일럿 신호를 이용하여 모든 부반송파의 평균 수신 SIR를 계산한다. CQI 생성부(63)는, 평균 수신 SIR로부터 CQI를 생성한다. 송신부(64)는, CQI와 ACK/NACK 신호를 상향회선으로 송신한다.
그렇지만, 종래의 장치에 있어서는, 주파수 호핑으로 사용 대역을 넓힘으로써 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있는 반면에, 전파로 상황이 좋은 주파수를 이용하여 전송하는 주파수 스케줄링 효과를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다. 또, 종래의 장치에서는 주파수 호핑 범위가 광대역에 걸쳐있기 때문에, 채널 자원으로서 각 사용자에게 호핑 패턴을 할당할 때의 제어 정보량이 방대해져 버린다.
또, 수신 품질이 좋은 주파수를 이용하여 패킷을 송신하는 종래의 주파수 스케줄링에서는, 인접 셀의 기지국 장치에서도 다른 이동국 장치에 동일한 주파수를 할당한 경우, 간섭으로 인해 그 패킷을 수신할 수 없게 되어 버리는 일이 있다.
(발명의 개시 )
본 발명의 목적은, 호핑으로 타셀 간섭을 경감시키면서, 또 양호한 전파(傳播) 상황의 주파수 이용을 가능하게 하고, 고속 전송할 수가 있으며, 자원 할당 제어 정보량도 삭감할 수 있는 기지국 장치 및 통신 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 통신 주파수 대역을 부반송파 블록으로 분할하고, 주파수 스케줄링으로 그 프레임에서 사용할 부반송파 블록을 선택하고, 각 사용자 신호를 그 선택한 블록 내에서 주파수 호핑시킨다. 이 호핑으로 타셀 간섭을 경감시키면서, 또 양호한 전파 상황 주파수를 이용하는 것이 가능해 진다. 그 결과, 보다 고속 전송을 실시할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명은, 호핑의 범위를 좁힘으로써 주파수 스케줄링 효과를 높이는 것으로서, 사용자 수가 많아, 지연 분산이 큰 환경에서는 특히 유효하다. 또, 본 발명에서는, 대역을 부반송파 블록으로 분할시킴으로써 주파수 호핑의 패턴수를 감소시킬 수가 있어, 자원 할당을 위한 제어 정보량을 감소시킬 수 있다.
도 1은, 종래의 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 종래의 기지국 장치의 송신 HARQ부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은, 종래의 기지국 장치의 신호의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는, 종래의 이동국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태 1에 관계되는 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도 이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태 1에 관계되는 기지국 장치의 부반송파의 매핑예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 실시형태 1에 관계되는 통신 단말장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태 1에 관계되는 통신 단말장치의 CIR 측정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는, 본 발명의 실시형태 2에 관계되는 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은, 본 발명의 실시형태 2에 관계되는 기지국 장치의 부반송파의 매핑예를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 실시형태 3에 관계되는 기지국 장치의 CIR 측정부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명의 실시형태 4에 관계되는 페이딩(fading) 변동의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 실시형태 4에 관계되는 페이딩 변동의 예를 나타내는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 실시형태 4의 개념을 나타내는 도면이다.
도 15는, 본 발명의 실시형태 4에 관계되는 기지국 장치 및 제어국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, FH－OFDM를 이용한 전송에 있어서, 사용 주파수 대역을 부반송파 블록으로 분할하고, 기지국 장치가 주파수 스케줄링을 이용하여 매 사용자 마다 그 프레임에서 사용할 부반송파 블록을 선택하는 예에 대해 설명한다. 각 사용자 신호는 그 블록 내에서 주파수 호핑한다. 사용 주파수대역을 부반송파 블록으로 분할함으로써, 주파수를 최적의 사용자에게 할당할 수 있게 된다. 또 블록 내에서 사용 부반송파를 호핑시킴으로써, 타셀의 간섭을 경감시킨다.
도 5는, 본 발명의 실시형태 1에 관계되는 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5의 기지국 장치(100)는, 수신부(101)와, 스케줄러부(102)와, MCS 판정부(103)와, 부호화부(104－1)와, 부호화부(104－2)와, 송신 HARQ부(105－1)와, 송신 HARQ부(105－2)와, 변조부(106－1)와, 변조부(106－2)와, 제어 데이터 처리부(107)와, 부호화부(108)와, 변조부(109)와, 부반송파 블록 선택부(110)와, FH계열 선택부(111－1~111－n)와, 부반송파 매핑부(112)와, S/P변환부(113)와, IFFT부(114)와, GI삽입부(115)와, 무선 처리부(116)로 주로 구성된다.
도 5에 있어서, 수신부(101)는, 통신 상대인 통신 단말장치로부터 송신된 수신 신호를 수신하여, 이 수신 신호를 베이스밴드 신호로 주파수 변환시키고, 복호하여 CQI 정보를 추출한다. 그리고, 수신부(101)는, CQI 정보를 스케줄러부(102)와 MCS 판정부(103)에 출력한다.
스케줄러부(102)는, 각 통신 단말장치로부터의 CQI(Channel Quality Information)를 이용하여, 어느 사용자에게로 데이터를 송신할 지를 결정하는 스케줄링을 실시하여, 다음 프레임으로 송신할 사용자 신호를 선택한다. 스케줄링 방법으로서는, Max C/I법이나 순환 순서 방식(Round Robin법) 등의 알고리즘이 존재한다. 이 때, 스케줄러부(102)는, 동시에 어느 부반송파 블록으로 송신할 지도 결정하여 부반송파 블록 선택부(110)에 출력한다. 여기서는, 스케줄러부(102)는, 가장 양호한 전파로(傳播路)의 부반송파 블록을 선택한다.
MCS 판정부(103)는 선택된 사용자 신호의 CQI로부터 변조 방식과 부호화 방법(부호화율)을 선택하고, 부호화 방식을 부호화부(104－1) 및 부호화부(104－2)에 출력하고, 변조 방식을 변조부(106－1) 및 (106－2)에 출력한다.
부호화부(104－1) 및 부호화부(104－2)는, MCS 판정부(103)가 지시하는 부호화 방식으로 사용자 데이터를 터보 부호화 등으로 부호화 한다. 또, 부호화부(104－1) 및 부호화부(104－2)는, 필요에 따라서 인터리브 등의 처리도 실시한다. 그리고, 부호화부(104－1) 및 부호화부(104－2)는, 부호화 한 사용자 데이터를 송신 HARQ부(105－1) 및 송신 HARQ부(105－2)에 출력한다.
송신 HARQ부(105－1) 및 송신 HARQ부(105－2)는, 사용자 신호를 지시된 부호화 방법으로 부호화 한 후, HARQ 버퍼에 대한 데이터 보존과 재송 회수에 따른 레이트 매칭 처리를 실시한다. 그리고, 부호화 한 사용자 신호를 변조부(106－1) 및 변조부(106－2)에 출력한다.
변조부(106－1) 및 변조부(106－2)는, 사용자 신호를 MCS 판정부(103)가 지시하는 변조 방식으로 변조하여 부반송파 블록 선택부(110)에 출력한다.
제어 데이터 처리부(107)는, 부호화부(108)와 변조부(109)로 구성된다. 부호화부(108)는, 제어 데이터를 부호화 하여 변조부(109)에 출력한다. 변조부(109)는 제어 데이터를 변조하여 부반송파 블록 선택부(110)에 출력한다.
부반송파 블록 선택부(110)는, 스케줄러부(102)로부터 지시받은 부반송파 블록을 각 사용자 신호에 할당한다. 각각의 부반송파 블록에 대해서는, FH계열 선택부(111－1~111－n)에서 호핑 패턴이 선택된다.
부반송파 블록 할당 정보나 MCS 정보 등의 제어 데이터에 대해서는 미리 결정된 부반송파 블록과 FH계열이 선택된다. 따라서, 부반송파 블록 선택부(110)는, 사용자 신호에 관해서는 제어 데이터의 FH계열과 다른 것을 선택한다.
그리고, 부반송파 매핑부(112)는, 선택된 호핑 패턴에 따라, 사용자 신호 및 제어 데이터를 부반송파에 매핑한다. 이 때의 매핑의 예를 도 6에 나타낸다. 도 6은, 본 실시형태의 기지국 장치의 부반송파의 매핑예를 나타내는 도면이다.
도 6에 있어서, 가로축은 부반송파의 주파수를 나타내고, 세로축은 프레임 단위 시간을 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 신호는, 부반송파 블록 단위로 주파수 호핑된다. 그리고, 신호를 매핑할 부반송파 블록이 매 프레임마다 결정된다. 이 신호를 매핑하는 부반송파 블록으로는, 전파로 품질이 소정 품질 이상인 부반송파 블록이 매 프레임마다 선택된다. 또, 도면에 나타내지 않지만 파일럿 신호도 동시에 매핑 된다.
S/P변환부(113)는, 매핑 후의 신호를 직렬 데이터로부터 병렬 데이터로 변환하여 IFFT부(114)에 출력한다. IFFT부(114)는, 병렬 데이터로 변환시킨 후의 송신 신호를 IFFT(역고속 푸리에 변환) 한다. GI삽입부(115)는, 멀티패스 내성(耐性)을 강하게 하기 위한 GI(Guard Interval)를 송신 신호에 삽입한다. 무선 처리부(116)는, 송신 신호를 무선 주파수로 변환하여 송신한다.
이와 같이, 본 실시형태의 기지국 장치에 의하면, 대역을 부반송파 블록으로 분할하고, 주파수 스케줄링을 이용하여 프레임 단위로 사용할 부반송파 블록을 선택하고, 각 사용자 신호는 그 블록 내에서 주파수 호핑한다. 이러한 호핑으로 타셀 간섭을 경감하면서, 또 양호한 전파상황의 주파수를 이용할 수 있어 고속으로 전송할 수가 있다. 또, 대역을 부반송파 블록으로 분할함으로써 주파수 호핑의 패턴수를 감소시킬 수가 있어, 자원 할당을 위한 제어 정보량을 감소시킬 수가 있다.
이어서, 기지국 장치(100)와 통신을 실시하는 통신 단말장치에 대해 설명한다. 도 7은, 본 실시형태의 통신 단말장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 7의 통신 단말장치(200)는, 무선 처리부(201)와, GI제거부(202)와, FFT부(203)와, 부반송파 블록 추출부(204)와, 데이터 계열 재생부(205－1) 및 (205－2)와, 복조부(206－1) 및 (206－2)와, 복호부(207)와, 수신 HARQ부(208)와, 복호부(209)와, ACK/NACK 생성부(210)와, 파일럿 신호 추출부(211)와, CIR 측정부(212)와, CQI 생성부(213)와, 송신부(214)로 주로 구성된다.
도 7에 있어서, 무선 처리부(201)는, 수신 신호를 베이스밴드 신호로 다운 컨버트(down-convert)하여 GI제거부(202)에 출력한다. GI제거부(202)는, 수신 신호로부터 GI를 제거하고 FFT부(203)에 출력한다. FFT부(203)는, 수신 신호를 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 영역으로 변환하여, 부반송파 블록 추출부(204)에 출력한다.
부반송파 블록 추출부(204)는, 수신 신호를 부반송파 블록마다 분리하고, 데이터 계열 재생부(205－1) 및 (205－2)에 출력한다. 데이터 계열 재생부(205－1) 및 (205－2)는, 수신해야 할 각 데이터 계열에 대해서 호핑되어 있는 것을 원래로 되돌리는 처리를 실시한다. 이 처리는, 각각의 제어 데이터에 포함되는 부반송파 블록 할당 정보와 FH계열 할당 정보를 이용해서 실시한다. 그리고, 데이터 계열 재생부(205－1)는, 처리 후의 수신 신호(제어 데이터)를 복조부(206－1)에 출력한다.
또, 데이터 계열 재생부(205－2)는, 처리 후의 수신 신호(사용자 데이터)를 복조부(206－2)에 출력한다.
복조부(206－1)는 수신 신호를 복조하여 복호부(207)에 출력한다. 복조부(206－2)는 수신 신호를 복조하여 HARQ부(208)에 출력한다.
복호부(207)는, 복조된 수신 신호를 복호한다. 그리고, 수신 신호에 포함되는 부반송파 블록 할당 정보를 부반송파 블록 추출부(204)에 출력하고, FH계열 할당 정보를 데이터 계열 재생부(205－1) 및 데이터 계열 재생부(205－2)에 출력한다.
수신 HARQ부(208)는, 수신 신호에 대해서 수신 HARQ를 이용하여 재송시에는 전회 수신 데이터와 합성하고, 신규 데이터에 대해서는 데이터 보존을 실시하여, 처리 후의 수신 신호를 복호부(209)에 출력한다. 복호부(209)는, QPSK나 16 QAM의 수신 신호를 복조 및 복호하여 사용자 데이터를 얻는다. 또, 복호부(209)는, 복호한 사용자 데이터의 CRC(Cycle Redundancy Check/주기적 덧붙임 검사) 정보를 ACK/NACK 생성부(210)에 출력한다.
ACK/NACK 생성부(210)는, 사용자 데이터가 제대로 수신되었는지 아닌지를 나타내는 ACK 신호 또는 NACK 신호를 표시하는 신호를 생성하여 송신부(214)에 출력한다.
여기서 제어 데이터에 대해서는, 미리, 사용 부반송파 블록과 FH계열이 정해져 있기때문에, 처음에 복호하고, 그 후에 사용자 데이터 처리를 한다. 또, 파일럿 신호 추출부(211)는, 부반송파 블록 추출부(204)에서 추출된 각 블록에 포함된 파일럿 신호를 추출하여 CIR 측정부(212)에 출력한다. CIR 측정부(212)는, 부반송파 블록마다 CIR를 측정한다. 수신 품질로서 측정하는 것은 CIR이 아니라 수신 전력인 경우도 생각해 볼 수 있다.
CQI 생성부(213)는, CIR로부터 CQI 신호를 생성하여 송신부(214)에 출력한다. 송신부(214)는, ACK 신호 또는 NACK 신호와 CQI 신호를 변조, 주파수 변환하여 무선 신호로서 송신한다.
이어서, CIR 측정부(212)의 내부 구성에 대해 설명한다. 도 8은, 본 실시형태의 통신 장치의 CIR 측정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
신호전력 계산부(301－1~301－3)는, 각 부반송파 블록이 소망하는 신호의 전력값을 계산하여 CIR 계산부(303－1~303－3)에 출력한다.
간섭전력 계산부(302－1~302－3)는, 각 부반송파 블록의 간섭 신호의 전력값을 계산하여 CIR 계산부(303－1~303－3)에 출력한다.
CIR 계산부(303－1~303－3)는, 소망하는 신호와 간섭 신호의 비를 구하여 CQI 생성부(213)에 출력한다.
이와 같이, 본 실시형태의 통신 단말장치에 의하면, 주파수 호핑된 수신 신호를 부반송파 블록 단위로 원래 신호로 복원한다. 이러한 호핑으로 타셀 간섭을 경감하면서, 또 양호한 전파상황의 주파수를 이용할 수가 있어, 고속으로 전송할 수 있다.
또, 이상의 설명에 있어서의 송신 HARQ부(105－1, 105－2)와 수신 HARQ부(208)는 없어도 좋다. 또 고정 MCS로 통신하는 경우도 생각해 볼 수 있다.
(실시형태 2)
도 9는, 본 발명의 실시형태 2에 관계되는 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 단, 도 5와 동일한 구성으로 되는 것에 대해서는, 도 5와 동일 번호를 붙이며 자세한 설명을 생략 한다.
도 9의 기지국 장치(400)는, 제어 데이터 처리부(401)와, 부반송파 블록 선택부(402)와, 부반송파 블록 호핑 계열 생성부(403)를 구비하고, 제어 채널이나 음성 등 저레이트로 연속 송신하는 채널에 대해서도 부반송파 블록을 호핑시키는 점이 도 5의 기지국 장치와 다르다. 제어 데이터 처리부(401)는, 부호화부(411)와 변조부(412)로 주로 구성된다.
도 9에 있어서, 부호화부(411)는, 제어 데이터, 음성 데이터, 브로드캐스트 (Broadcast) 신호, 및 멀티캐스트(Multicast) 신호를 부호화하여 변조부(412)에 출력한다. 변조부(412)는, 제어 데이터, 음성 데이터, 브로드캐스트 신호, 및 멀티캐스트 신호를 변조하여 부반송파 블록 선택부(402)에 출력한다.
부반송파 블록 선택부(402)는, 스케줄러부(102)로부터 지시받은 부반송파 블록을 각 사용자 신호에 할당한다. 각각의 부반송파 블록에 대해서는, FH계열 선택부(111－1~111－n)에서 호핑 패턴이 선택된다.
또, 부반송파 블록 선택부(402)에는, 부반송파 블록 호핑 계열 생성부(403)로부터 부반송파 블록의 호핑 계열이 입력된다. 그리고, 부반송파 블록 선택부(402)는, 변조부(412)로부터 출력된 제어 데이터, 음성 데이터, 브로드캐스트 신호, 및 멀티캐스트 신호에 대해서, 이 호핑 계열에 따라 부반송파 블록을 할당한다. 이 부반송파 블록에 대해서도 사용자 신호와 마찬가지로 FH계열 선택부(111－1~111－n)에서 호핑 패턴이 선택된다.
부반송파 블록 호핑 계열 생성부(403)는, 제어 데이터가 매핑될 부반송파 블록을 시시각각으로 호핑시키기 위한 계열(패턴)을 생성한다. 여기서는 기지국마다 미리 결정된 계열을 생성한다. 생성된 계열에 따라, 현 송신단위로 제어 데이터에 할당할 부반송파 블록을 부반송파 블록 선택부(402)에 지시한다.
도 10은, 본 실시형태의 기지국 장치의 부반송파의 매핑예를 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서, 가로축은 부반송파의 주파수를 나타내고, 세로축은 프레임 단위 시간을 나타낸다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제어 데이터(또 음성 데이터, 브로드캐스트 신호, 및 멀티캐스트 신호)는, 부반송파 블록 단위로 주파수 호핑된다. 그리고, 신호를 매핑할 부반송파 블록이 프레임마다 결정된다.
이와 같이, 본 실시형태의 기지국 장치에 의하면, 제어 채널이나 음성 등 저 레이트로 연속 송신하는 채널에 대해서도 부반송파 블록을 호핑 시키므로, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있으며, 균일하고 안정된 수신 품질을 얻을 수 있어 음성 품질이 향상한다.
또, 저 레이트 신호에 스케줄링을 이용한 송신을 실시할 경우는 제어 신호의 신호량의 비율(오버헤드의 비율)이 커지기 때문에 효율적은 아니다. 그러나, 이러한 부반송파 블록 호핑을 실시함으로써 보다 효율 좋은 전송이 가능해 진다.
또, 뉴스 배송 등에 이용하는 브로드캐스트 정보나 멀티캐스트 정보도 부반송파 블록도 호핑시키도록 한다. 이로 말미암아, 많은 사용자 앞으로 송신하는 정보에서는 주파수 다이버시티 효과로 인해, 수신 품질이 향상한다.
(실시형태 3)
셀 경계의 사용자는, 인접 셀로부터의 간섭이 강하다. 타셀 사용자는, 다음에 어느 부반송파 블록에 할당될 지 모르기 때문에, 간섭량을 예측할 수 없다. 따라서 셀 경계의 사용자에 대해서는, 지금 순간은 간섭량이 적어 CIR이 높은 부반송파 블록이라 하더라도, 다음 순간에는 간섭량이 많아져 있을 가능성이 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 통신 단말장치가 피드백하는 수신 품질로서 CIR을 측정할 때는, 신호 전력(C)은 블록 마다의 측정값을 이용하고, 간섭 전력(I)은 각 블록의 간섭 전력의 평균값을 이용한다.
도 11은, 본 발명의 실시형태 3에 관계되는 기지국 장치의 CIR 측정부의 구성을 나타내는 도면이다. 단, 도 8과 동일한 구성으로 되는 것에 대해서는, 도 8과 동일한 번호를 붙이며 자세한 설명을 생략한다. 도 11의 CIR 측정부는, 간섭 전력 평균화부(601)와, CIR 계산부(602－1~602－3)를 구비하고, 간섭 전력의 평균값을 구하여, 이 평균값으로부터 CIR를 산출하는 점이 도 8의 CIR 측정부와 다르다.
신호전력 계산부(301－1~301－3)는, 각 부반송파 블록이 소망하는 신호의 전력값을 계산하여 CIR 계산부(602－1~602－3)에 출력한다.
간섭전력 계산부(302－1~302－3)는, 각 부반송파 블록의 간섭신호 전력값을 계산하여 간섭 전력 평균화부(601)에 출력한다.
간섭 전력 평균화부(601)는, 간섭 전력계산부(302－1~302－3)에서 산출한 간섭 신호의 전력 평균값을 산출하여 CIR 계산부(602－1~602－3)에 출력한다.
CIR 계산부(602－1~602－3)는, 소망하는 신호와 간섭 신호의 전력 평균값의 비를 구하여 CQI 생성부(213)에 출력한다.
이와 같이, 본 실시형태의 통신 단말장치에 의하면, 부반송파 블록마다 간섭 전력을 측정하고, 복수의 부반송파 블록의 간섭 전력의 평균값을 구하여 각 부반송파 블록의 소망 신호의 전력값과 간섭 전력의 평균값의 비를 CIR로서 산출한다. 이로 말미암아, 예측할 수 없는 간섭 변화의 영향을 경감시키고, 보다 정확한 채널 수신 품질을 측정할 수 있기때문에, 보다 최적의 부반송파 블록을 기지국 장치에서 선택할 수 있어 스루풋(throughput)이 향상한다. 또 보다 최적의 MCS 선택으로도 이어진다.
(실시형태 4)
실시형태 4에서는, 셀 마다 부반송파 블록의 크기를 가변시키는 예에 대해 설명한다.
일반적으로 도시지역에서는 사용자 밀도가 높기 때문에 셀 반경이 작은 셀이 배치되고, 교외에서는 셀 반경이 큰 셀이 배치된다. 작은 셀인 경우에는 지연 분산이 작고(1μs이하), 큰 셀의 경우에는 지연 분산이 크다(5μs이상).
도 12 및 도 13은, 페이딩 변동의 예를 나타내는 도면이다. 도 12 및 도 13에 있어서, 가로축은, 통신에 사용하는 주파수를 나타내며, 세로축은 페이딩 변동의 크기를 나타낸다.
도 12는, 지연 분산이 큰 경우의 예이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 지연 분산이 큰 경우에는 주파수 방향 페이딩 변화가 격렬하기 때문에 부반송파 블록의 사이즈를 작게 해 두지 않으면 블록 내에서 수신 전력이 변화해 버려, 각 사용자의 수신 품질에 맞는 최적의 부반송파를 할당할 수 없다. 또 수신 품질이 거의 일정하다고 하는 전제 하에서 CIR로부터 MCS를 판정하는 경우가 일반적인데, 블록 내에서 페이딩 변동이 크면 MCS 선택의 정밀도도 나빠져 버린다.
도 13은, 지연 분산이 작은 경우의 예이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 지연 분산이 작은 경우, 주파수 방향 페이딩 변화가 적기 때문에, 부반송파 블록을 비교적 큰 사이즈로 해도 문제가 없다. 또, 부반송파 블록을 너무 작게 하면, 부반송파 블록의 수신 품질 보고나, 하향 할당 정보 등의 제어 신호량이 많아져 버린다. 그러한 균형관계 때문에 부반송파 블록의 사이즈는 셀 반경에 따라 최적값이 존재한다고 생각된다.
그래서, 실시형태 4에서는, 블록 사이즈를 셀 마다 가변시켜, 셀 사이즈에 따른 값을 설정한다. 도 14는, 본 발명의 실시형태 4의 개념을 나타내는 도면이다. 왼쪽 위의 셀(A), 왼쪽 아래의 셀(B)은 작은 셀, 오른쪽 위의 셀(C)은 큰 셀로 한다.
셀A와 셀 B는 블록 사이즈를 크게 하여 합계 4 블록 설정한다. 셀 C는 블록 사이즈를 작게 하여 합계 8 블록 설정한다. 제어국(701)은, 기지국 장치(702), (703), 및 (704)에 대해서 각 셀의 블록 사이즈를 통지한다. 제어국(701)은, 통지 정보로서 기지국 장치(702), (703), 및 (704)에 통지한다. 각 셀에서는 통지된 각 블록 사이즈로 실시형태 1에서 3의 처리가 행해진다.
여기서, 제어 신호량을 비교해 본다. 상향회선에서는, 통신 단말장치가 측정하는 각 부반송파 블록의 CQI(예를 들면 6비트)가 있다. 셀 A, B에서는 4 블록이므로 24비트로 좋지만, 셀 C에서는 48비트 필요하게 된다.
하향회선에서는, 어느 부반송파 블록을 사용할 지의 정보가 있다. 셀 A, B에서는 4 블록이므로 4비트로 좋지만, 셀 C에서는 8 블록이므로 8비트 필요하게 된다. (복수 부반송파 블록을 할당할 수 있는 시스템의 경우.)
또, 각 부반송파 블록의 MCS(예를 들면 6비트)를 보낼 필요가 있다. 셀 A, B에서는 4×6=24비트로 좋지만, 셀 C에서는 8×6=48비트 필요하게 된다. 셀 C에서는 제어 정보량이 증가하지만, 그 만큼 주파수 방향 페이딩 변동에 맞는 고정도(高精度)의 제어가 가능해 진다.
이어서, 본 실시형태의 기지국 장치의 내부 구성에 대해 설명한다. 도 15는, 본 실시형태의 기지국 장치 및 제어국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.　　단, 도 5와 동일한 구성이 되는 것에 대해서는, 도 5와 동일한 번호를 붙이며, 자세한 설명을 생략 한다.
도 15의 기지국 장치(800)는, 수신부(801)와, 지연 분산 계산부(802)와 블록 사이즈 정보 수신부(803)를 구비하고, 전파로의 지연 분산이 큰 경우는 작은 블록으로 하고, 지연 분산이 작은 경우는 큰 블록으로 하는 점이 도 5의 기지국 장치와 다르다. 또, 도 15의 제어국 장치(850)는, 지연 정보 수신부(851)와, 블록 사이즈 결정부(852)와, 송신부(853)로 주로 구성된다.
수신부(801)는, 통신 상대인 통신 단말장치로부터 송신된 신호를 수신하여, 이 수신 신호를 베이스밴드 신호로 주파수 변환하고, 복호하여 CQI 정보를 추출한다. 그리고, 수신부(801)는, CQI 정보를 스케줄러부(804)와 MCS 판정부(103)에 출력한다. 또, 수신부(801)는, 수신 신호를 지연 분산 계산부(802)에도 출력한다.
지연 분산 계산부(802)는, 수신 신호로부터 전파로의 지연 분산 크기를 계산하여 지연 정보 수신부(851)에 출력한다.
지연 정보 수신부(851)는, 기지국 장치(800)로부터 출력된 지연 분산 정보를 수신하여 블록 사이즈 결정부(852)에 출력한다. 또한, 수신하는 지연 분산 정보는 도 14에 나타내는 바와 같이 복수의 기지국 장치로부터 출력된 지연 분산 정보이다.
블록 사이즈 결정부(852)는, 복수의 기지국으로부터 출력된 지연 분산 정보를 기초로 전파로의 지연 분산이 큰 셀은 작은 블록으로 하고, 지연 분산이 작은 셀은 큰 블록으로 한다. 여기서, 작은 블록은, 부반송파의 수가 적은 부반송파 블록을 나타내고, 큰 블록은, 부반송파의 수가 많은 부반송파 블록을 나타낸다.
송신부(853)는, 블록 사이즈 결정부(852)에서 결정된 블록 사이즈의 정보를 각 기지국 장치의 블록 사이즈 정보 수신부(803)에 출력한다.
블록 사이즈 정보 수신부(803)는, 수신한 블록 사이즈 정보를 스케줄러부(804)와 부반송파 블록 선택부(805)에 출력한다.
스케줄러부(804)는, 각 통신 단말장치로부터의 CQI(Channel Quality Information)를 이용하여, 어느 사용자에게 데이터를 송신할 지를 결정하는 스케줄링을 실시하고, 다음 프레임으로 송신할 사용자 신호를 선택한다. 스케줄링 방법으로서는, Max C/I법이나 순환 순서 방식 등의 알고리즘이 존재한다. 이 때, 스케줄러부(804)는, 블록 사이즈 결정부(852)가 결정한 블록 사이즈의 부반송파 블록 중, 어느 부반송파 블록으로 송신할 지도 결정하여 부반송파 블록 선택부(805)에 출력한다. 여기서는, 스케줄러부(804)는, 가장 양호한 전파로의 부반송파 블록을 선택한다.
부반송파 블록 선택부(805)는, 블록 사이즈 결정부(852)가 결정한 블록 사이즈의 부반송파 블록 중 스케줄러부(804)로부터 지시되는 부반송파 블록을 각 사용자 신호에 대해서 선택한다. 또, 각각의 부반송파 블록에 대해 FH계열 선택부(111－1~111－n)에서 호핑 패턴이 선택된다.
이와 같이 본 실시형태의 제어국 장치 및 기지국 장치에 의하면, 전파로의 지연 분산이 큰 셀은 작은 블록으로 하고, 지연 분산이 작은 셀은 큰 블록으로 함으로써, 신호량을 삭감할 수 있다.
또한, 실시형태의 제어국 장치 및 기지국 장치는, FH－OFDM 방식 뿐만 아니라, 다른 복수 반송파 통신 방식에도 적용할 수 있다. 또, 제어국 장치와 기지국 장치를 일체화 하여, 한 개 기지국 장치의 지연 분산으로부터 블록 사이즈를 결정할 수도 있다.
또, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 기지국 장치에서 실시하는 경우에 대해 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이 통신 방법을 소프트웨어로서 실시하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상기 통신 방법을 실행하는 프로그램을 미리 ROM(Read Only Memory)에 격납시켜 두고, 그 프로그램을 CPU(Central Processor Unit)를 이용하여 동작시키도록 해도 좋다.
또, 상기 통신 방법을 실행하는 프로그램을 컴퓨터로 판독할 수 있는 기억 매체에 격납해 두고, 기억 매체에 격납된 프로그램을 컴퓨터의 RAM(Random Access Memory)에 기록하여, 컴퓨터를 그 프로그램에 따라 동작시키도록 해도 좋다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 대역을 부반송파 블록으로 분할하고, 주파수 스케줄링을 이용하여 프레임 단위로 사용할 부반송파 블록을 선택하고, 각 사용자 신호를 그 블록 내에서 주파수 호핑시킴으로써, 호핑으로 타셀 간섭을 경감시키면서, 또 양호한 전파상황 주파수를 이용할 수가 있어, 고속으로 전송할 수 있다. 또, 대역을 분할하고 있기 때문에, 주파수 호핑 패턴수를 적게 할 수 있어, 각 사용자에 대한 자원 할당 제어 정보량을 감소시킬 수 있다.
또, 부반송파 블록도 호핑시킴으로써, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있으며, 제어 채널이나 음성 등 저 레이트로 균일한 품질이 요구되는 채널에 대해 균일하고 안정된 수신 품질을 얻을 수 있어, 안정된 통신이 가능해진다.
또, 주파수 호핑된 수신 신호를 부반송파 블록 단위로 원래의 신호로 복원시킴으로써, 호핑으로 타셀 간섭을 경감시키면서, 양호한 전파상황 주파수를 이용할 수가 있어, 고속으로 전송할 수가 있다.
또, 부반송파 블록마다 간섭 전력을 측정하여, 복수 부반송파 블록의 간섭 전력 평균값을 구하고, 각 부반송파 블록의 소망 신호 전력값과 간섭 전력의 평균값의 비를 CIR로서 산출함으로써, 예측할 수 없는 간섭의 변화 영향을 경감시키고, 보다 정확한 채널 수신 품질을 측정할 수 있기 때문에, 보다 최적의 부반송파 블록을 기지국 장치에서 선택할 수 있어, 스루풋이 향상한다. 또, 보다 최적의 MCS 선택으로도 이어진다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 타셀 간섭을 경감시키면서, 양호한 전파 상황의 주파수를 이용하여 고속전송을 할 수 있다.
본 명세서는, 2003년 4월 4 일에 출원한 특허 출원 2003－102018에 기초하고 있는 것이다. 이 내용은 모두 여기에 포함시켜 놓는다.

Claims (5)

  1. 복수 반송파 통신 대역을 복수로 분할한 부반송파 블록 마다의 통신 품질을 기초로, 송신 데이터를 각 통신 단말장치에 송신하기 위한 스케줄을 결정하는 스케줄러와,
    통신 단말장치마다 통신 품질이 소정 품질 이상인 부반송파 블록에 송신 데이터를 배치하는 부반송파 블록 선택부와,
    송신 데이터를 소정의 시간 단위로 주파수 호핑시켜 부반송파 블록 내의 부반송파에 배치하는 주파수 호핑부와,
    부반송파에 배치한 송신 데이터를 송신하는 송신부를 구비하는 기지국 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부반송파 블록 선택부는, 소정의 시간 단위로 부반송파 블록을 호핑 시키는 기지국 장치.
  3. 복수 반송파 통신 대역을 복수로 분할한 부반송파 블록마다 수신 신호를 분리하는 부반송파 블록 추출부와,
    부반송파 블록 내에서 호핑된 수신 신호를 재생하는 재생부와,
    수신 신호의 CIR를 측정하는 CIR 측정부와,
    상기 CIR에 기초하여 요구하는 전송 레이트를 나타내는 CQI를 생성하는 CQI 생성부와,
    상기 CQI를 송신하는 송신부를 구비하는 통신 단말장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 CIR 측정부는,
    부반송파 블록 단위로 수신 신호로부터 소망 신호의 전력을 산출하는 신호전력 계산부와,
    부반송파 블록 단위로 수신 신호로부터 간섭 신호의 전력을 산출하는 간섭전력 계산부와,
    복수의 부반송파 블록에서의 간섭신호 전력의 평균값을 산출하는 평균화부와,
    부반송파 블록 단위로 상기 소망신호 전력과 상기 간섭신호 전력의 평균값으로부터 CIR를 산출하는 CIR 계산부를 구비하는 통신 단말장치.
  5. 기지국에 있어서, 복수의 통신 단말장치로부터 송신된 CQI에 기초하여 송신 데이터를 각 통신 단말장치에 송신하는 스케줄을 결정하고, 복수 반송파 통신 대역을 복수로 분할한 부반송파 블록 단위로 통신단말 장치마다 통신 품질을 산출하고, 통신단말 장치마다 통신 품질이 소정품질 이상인 부반송파 블록에 송신 데이터를 배치하고, 송신 데이터를 소정의 시간 단위로 주파수 호핑시켜 부반송파 블록내의 부반송파에 배치하고, 부반송파에 배치한 송신 데이터를 송신하고,
    통신 단말장치에 있어서, 복수 반송파 통신 대역을 복수로 분할한 부반송파 블록마다 수신 신호를 분리하고, 부반송파 블록 내에서 호핑된 수신 신호를 재생하고, 수신 신호의 CIR를 측정하고, 상기 CIR에 기초하여 요구하는 전송 레이트를 나타내는 CQI를 생성하고, 상기 CQI를 송신하는 무선 통신 방법.
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