KR20070097496A - 무선 통신 방법, 기지국 장치 및 이동국 장치 - Google Patents

무선 통신 방법, 기지국 장치 및 이동국 장치 Download PDF

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아츠시 마츠모토
사다키 후타기
겐이치 미요시
다이치 이마무라
아키히코 니시오
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

OFDMA-TDD 시스템 등에서의 상향회선 통신에 있어서 전송 효율을 향상시킬 수 있는 무선 통신 방법을 개시한다. 이 방법을 채용하는 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)는, OFDMA-TDD 방식에 기초하여 기지국(100)과 통신하는 이동국(#p) 및 이동국(#M)의 각 송신 타이밍을 제어한다. 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)는 이동국(#p) 및 이동국(#M)의 각 전파 지연 시간(τp,τM)에 대한 정보를 취득한다. 또, 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)는 전파 지연 시간(τp)이 전파 지연 시간(τM)보다 작을 경우, 상향회선 구간에 있어서 기지국(100)이 이동국(#p)으로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍이, 동 구간에 있어서 기지국(100)이 이동국(#M)으로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍보다, OFDM 심볼길이(L)의 αp(αp는 자연수)배만큼 빨라지도록, 이동국(#p) 및 이동국(#M)의 각 송신 타이밍을 결정한다.

Description

무선 통신 방법, 기지국 장치 및 이동국 장치{WIRELESS COMMUNICATION METHOD, BASE STATION APPARATUS AND MOBILE STATION APPARATUS}
본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplex) 방식 등의 무선 통신에 이용되는 송신 타이밍 제어장치, 기지국 장치, 이동국 장치, 송신 타이밍 제어 방법 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
최근, 무선 통신, 특히 이동체 통신에서는 음성 뿐만 아니라 화상 등 여러가지 정보가 전송의 대상물이 되고 있다. 전송 대상물의 다양화에 수반하여, 정보를 고속으로 전송하는 기술의 실현이 요구되고 있다. 복수 반송파(multi-carrier) 전송 방식의 하나인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은, 전술한 요구에 부응할 수 있는 전송 방식으로서 주목되고 있다.
OFDM에 있어서의 다원 접속 방식인 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)는, 무선 통신 시스템에서 사용 가능한 주파수 대역을 복수 대역으로 세분화하고, 각 사용자(예를 들면, 이동국 장치)를 복수 대역의 어느것인가에 할당함으로써 복수 사용자의 주파수 다중을 실현하는 기술이다.
OFDMA를 적용한 무선 통신 시스템의 하나에, OFDMA-TDD (Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Time Division Duplex) 시스템이 있다. TDD 방식의 쌍방향 무선 통신에서는, 상향회선과 하향회선에서 동일한 주파수 대역을 이용하기 때문에, 주파수 이용 효율이 높다. 또, 상향회선과 하향회선에서 비대칭한 시간을 할당하여 전송 비율을 변경하기 때문에 트래픽 변화에 유연하게 대응할 수 있다.
그런데, 일반적으로, 어떤 셀의 기지국 장치와 그 셀에 존재하는 각 이동국 장치 사이의 거리는 다르기 때문에, 기지국 장치와 각 이동국 장치 사이의 전파(傳播) 지연 시간도 다르다. 이하에서 전파 지연 시간의 상위(相違)를 「전파 지연차(傳播遲延差)」라고 말한다. 통상, TDD 방식에 있어서는, 각 이동국 장치는, 하향회선 신호의 수신을 완료한 뒤, 더욱이 가드 피리어드(guard period) (가드 타임으로 불리는 일도 있음)가 경과한 뒤에, 상향회선 신호의 송신을 개시한다. 이 때, 전파 지연차에 기인하여, 각 이동국 장치의 송신 신호가 기지국 장치에 도달하는 타이밍에 어긋남이 발생하는 일이 있다. 이로 인해, 복수의 이동국 장치의 송신 신호가 상호 간섭하는 부호간 간섭(이하 「사용자간 간섭」이라고 말함)이 발생한다.
OFDMA-TDD 방식의 무선 통신에 있어서 부호간 간섭의 발생을 방지하는 방법으로서, 상향회선 신호의 송신 타이밍을 제어하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 송신 타이밍 제어 방법에서는, 각 이동국 장치의 송신 신호가 기지국 장치에 도달하는 타이밍이 소정 범위내로 일치하도록 상향회선의 송신 타이밍이 이동국 장치마다 개별적으로 설정된다. 설정된 송신 타이밍은 기지국 장치로부터 각 이동국 장치에 통지된다. 각 이동국 장치는 통지된 타이밍에 따라 신호의 송신을 행한다.
[특허 문헌 1] 특허공개평성 11-113049호 공보
발명이 해결하려고 하는 과제
그렇지만, 상기 종래의 송신 타이밍 제어 방법에 있어서는 전송 효율이 저하할 수 있다는 문제가 있다.
이 문제를 구체적으로 설명하기 위해, 무선 통신 시스템의 전형적인 예를 상정(想定)해본다. 이 예에서는, 주파수 다중된 3개의 이동국 장치(MS#1,MS#2,MS#3)와 기지국 장치(BS#1)가 무선 통신을 행한다. 또, 이동국 장치(MS#1,MS#2,MS#3)중 기지국 장치(BS#1)의 가장 가까이에 위치하는 것은 이동국 장치(MS#1)이고, 이동국 장치(MS#1,MS#2,MS#3)중 기지국 장치(BS#1)의 가장 멀리에 위치하는 것은 이동국 장치(MS#3)이다. 즉, 이동국 장치(#3)의 전파 지연 시간이 가장 크고, 이동국 장치(#1)의 전파 지연 시간이 가장 작다.
이 무선 통신 시스템에 있어서, 예를 들면, 이동국 장치(#3)보다 전파 지연 시간이 짧은 이동국 장치(#1) 및 이동국 장치(#2)의 각 송신 신호의 도달 시각을, 이동국 장치(#3)의 송신 신호의 도달 시각에 슬롯 단위 또는 프레임 단위로 맞추기 위해, 이동국 장치(#1) 및 이동국 장치(#2)의 각 송신 신호의 송신 타이밍을 지연시키는 처리가 행해진다. 이러한 처리가 행해지면, 최대의 전파 지연 시간을 가지는 1개의 이동국 장치(#3) 때문에, 그 외 전부의 이동국 장치(#1,#2)가 아무것도 송신할 수 없게 되는 기간이 발생한다. 그 결과, 시스템 전체의 전송 효율이 저하한다. 또, 이 전송 효율 저하 현상은, 최대 전파 지연 시간이 커짐에 따라 현저해진다.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDMA-TDD 시스템 등에서의 상향회선 통신에 있어서, 전송 효율을 향상시킬 수 있는 무선 통신 방법, 기지국 장치, 이동국 장치 등을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 무선 통신 방법은 전파 지연 시간에 따라 송신 신호의 신호길이 및 송신 타이밍을 설정하는 설정 스텝과, 상기 신호길이의 송신 신호를 상기 송신 타이밍으로 송신하는 송신 스텝을 가지도록 했다. 또, 상기 설정 스텝에 있어서, 상기 신호길이는, 상기 전파 지연 시간이 짧을수록 길게 설정되고, 상기 송신 타이밍은, 신호길이가 길게 설정된 송신 신호일수록 빠른 송신 타이밍이 설정된다.
예를 들면, 상기 무선 통신 방법을 채용하는 본 발명의 이동국 장치는, 기지국과의 사이의 전파 지연 시간에 따라 설정되는 송신 신호의 신호길이 및 송신 타이밍을 취득하는 취득 수단과, 상기 신호길이의 송신 신호를 상기 송신 타이밍으로 상기 기지국에 송신하는 송신 수단을 가지는 구성을 취한다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도
도 2는 실시형태 1에 따른 상향회선 송신 타이밍 제어부의 동작예를 설명하기 위한 흐름도
도 3은 실시형태 1에 따른 이동국 장치의 구성을 나타내는 블록도
도 4는 실시형태 1에 따른 기지국 장치와 이동국 장치의 무선 통신의 동작예를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 이동국 장치의 구성을 나타내는 블록도
도 6은 실시형태 2에 따른 기지국 장치와 이동국 장치의 무선 통신의 동작예를 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 송신 타이밍 제어장치를 구비한 기지국 장치(이하「기지국」이라고 말함)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1의 기지국(100)은, 안테나(101), 무선 수신부(102), GI(Guard Interval) 삭제부(103), FFT(Fast Fourier Transform)부(104), 분리부(105), N(N은 2이상의 정수)개의 복조부(106-1,…, 106-N), N개의 복호화부(107-1,…, 107-N), 상향회선 송신 타이밍 제어부(108), N개의 다중부(111-1,…, 111-N), N개의 부호화부(112-1,…, 112-N), N개의 변조부(113-1,…, 113-N), 다중부(114), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(115), GI부가부(116) 및 무선 송신부(117)를 가진다. 무선 수신부(102), GI삭제부(103), FFT부(104), 분리부(105), 복조부(106-1~ 106-N), 복호화부(107-1~107-N) 및 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)의 조합은 수신부를 구성한다. 또, 다중부(111-1~ 111-N), 부호화부(112-1~112-N), 변조부(113-1~113-N), 다중부(114), IFFT부(115), GI부가부(116) 및 무선 송신부(117)의 조합은 송신부를 구성한다.
또한, N개의 복조부(106-1~106-N)는 서로 동일한 구성을 가지기 때문에, 이하의 설명에 있어서 N개의 복조부(106-1~106-N)중 임의의 것에 대해 언급할 때는, 「복조부(106)」라고 말한다. 또, N개의 복호화부(107-1~107-N), N개의 다중부(111-1~111-N), N개의 부호화부(112-1~112-N) 및 변조부(113-1~113-N)에 대해서도 마찬가지로 「복호화부(107)」, 「다중부(111)」, 「부호화부(112)」, 「변조부(113)」라고 말한다.
기지국(100)은, OFDMA-TDD시스템에 있어서 이용되며, N개의 이동국 장치(이하「이동국」이라고 말함)#1~#N과 무선 통신을 행한다.
기지국(100)에 있어서, 무선 수신부(102)는, 이동국(#1~#N) 으로부터 송신된 신호가 다중된 다중 신호를 수신한다. 그리고, 수신한 다중 신호에 대해서 소정의 수신 무선 처리(다운 컨버트, A/D변환 등)를 실시한다. 수신 무선 처리 후의 다중 신호는 GI삭제부(103) 및 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)에 출력된다.
GI삭제부(103)는, 무선 수신부(102)로부터 입력된 다중 신호의 소정 위치에 부가되어 있는 GI를 삭제한다. GI삭제후의 다중 신호는 FFT부(104)에 출력된다.
FFT부(104)는, GI삭제부(103)로부터 입력된 다중 신호에 대해서 FFT 처리를 실시한다. FFT 처리후의 다중 신호는 분리부(105)에 출력된다.
분리부(105)는, FFT부(104)로부터 입력된 다중 신호를 분리하여, 이동국(#1~#N)의 각각으로부터 송신된 데이터(#1~#N)를 얻는다. 이동국(#n)(n은 1~N범위내의 임의의 정수)으로부터의 데이터(#n)는 복조부(106)에 입력된다.
복조부(106)는, 분리부(105)로부터 입력된 데이터(#n)를 복조하고, 복호화부(107)는, 복조된 데이터(#n)를 복호한다. 복호된 데이터(#n)는 수신 데이터(#n)로서 출력된다.
송신 타이밍 제어장치로서의 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)는, 무선 수신부(102)로부터 입력된 다중 신호를 이용하여, 각 이동국(#1~ #N)의 송신 타이밍을 제어한다. 이 송신 타이밍 제어에 의해, 각 이동국(#1~#N)의 송신 신호의 신호길이는 다른 것으로 된다. N개의 송신 타이밍 통지 신호(#1~#N)가, 송신 타이밍 제어의 결과로서 생성된다. 이동국(#n)을 위해 생성된 송신 타이밍 통지 신호(#n)는, 다중부(111)에 출력된다. 송신 타이밍 제어의 구체적인 동작에 대해서는 나중에 설명한다.
다중부(111)는, 이동국(#n)앞으로의 송신 데이터(#n)에, 이동국(#n)앞으로의 송신 타이밍 통지 신호(#n)를 다중하여 다중 신호(#n)를 얻는다. 다중 신 호(#n)는 부호화부(112)에 출력된다.
부호화부(112)는, 다중부(111)로부터 입력된 다중 신호(#n)를 부호화한다. 변조부(113)는, 부호화부(112)에 의해 부호화된 다중 신호(#n)를 변조하여 변조 신호(#n)를 얻는다. 변조 신호(#n)는 변조 심볼의 계열로 되어 있다. 변조 신호(#n)는 다중부(114)에 출력된다.
다중부(114)는 변조부(113)로부터 입력된 변조 신호(#n)를 다중하여 주파수 다중 신호를 얻는다. 이 주파수 다중 신호는 IFFT부(115)에 출력된다. IFFT부(115)는 다중부(114)로부터 입력된 주파수 다중 신호에 대해서 IFFT 처리를 실시한다. 본 실시형태에서는, 이 IFFT 처리에 의해, 변조 신호(#n)가 n번째의 부반송파(Subcarrier)(fn)에 할당되는 것으로 한다.
GI부가부(116)는, IFFT부(115)에 의해 IFFT 처리가 실시된 주파수 다중 신호의 소정 위치에 GI를 부가한다. 무선 송신부(117)는, GI부가부(116)에 의해 GI가 부가된 주파수 다중 신호에 대해서 소정의 송신 무선 처리(D/A변환, 업 컨버트 등)를 실시하고, 송신 무선 처리후의 주파수 다중 신호를 안테나(101)로부터 이동국(#1~#N)에 대해서 송신한다.
여기서, 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)에 있어서의 송신 타이밍 제어의 구체적인 동작에 대해서 설명한다. 도 2는, 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)에 있어서의 송신 타이밍 제어의 동작예를 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 스텝 S1에서는, 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)는, 취득 수단으로서, 각 이동국(#1~#N)의 전파 지연 시간(τ1~τN)을 측정한다. 측정 방법으로서 는, 예를 들면, 프레임중의 정해진 위치에 삽입된 파일럿 신호를 이용하는 방법이나, GI상관에 의한 이동국간의 상대적인 전파 지연차를 검출하는 방법 등이 생각된다.
그리고, 스텝 S2에서는, 상향회선 송신 타이밍 제어부(108)는, 결정 수단으로서, 측정된 전파 지연 시간(τ1~τN)을 이용하여 각 이동국(#1~ #N)의 송신 타이밍 설정을 행한다.
스텝 S2에서의 처리에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 본 실시형태에서는 각 이동국(#1~#N)의 송신 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어값(#1~#N)이 산출된다. 타이밍 제어값(#n)은, 이동국(#n)이 하향회선에서의 OFDM 심볼(이하 「하향회선 심볼」이라고 말함)의 수신을 완료하는 타이밍에서부터 상향회선에서의 OFDM심볼 (이하「상향회선 심볼」이라고 말함)의 송신을 개시하는 타이밍까지의 시간 간격을 나타낸다.
타이밍 제어값(#n)의 산출 과정에 있어서 우선 행해지는 것은, 측정된 전파 지연 시간(τ1~τN)의 상호 비교이다. 이 비교의 결과로서, 최대의 전파 지연 시간을 가지는 즉, 기지국(100)까지의 거리가 이동국(#1~#N) 중에서 가장 먼 이동국(#M)(M은 1~N 범위내의 어떤 정수)이 특정된다. 전송 효율 향상을 위해서는, 이동국(#M)의 타이밍 제어값(TM)은 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 타이밍 제어값(TM)은, 이동국(#1~#N)이 하향회선 심볼 수신 완료로부터 상향회선 심볼 송신 개시까지에 요하는 최단 제어 시간(T)(시스템 설계값)으로 결정된다.
이동국(#M)의 타이밍 제어값(TM)이 결정된 후, 이동국(#M) 이외의 각 이동국(#n)(이하, 이동국#M 이외의 이동국#n을 「이동국#p」라고 말함)에 대한 추가 OFDM 심볼수(αp)(αp는 자연수)가 산출된다. 또한, 추가 OFDM 심볼수(αp)는, 기지국(100)이 상향회선 슬롯에 있어서 이동국(#M)의 상향회선 심볼의 수신을 개시하는 타이밍까지에 수신 가능한 이동국(#p)의 상향회선 심볼의 수를 나타낸다. 이동국(#p)에서는 송신하는 상향회선 심볼이 추가 OFDM 심볼수(αp)에 따라 추가된다.
추가 OFDM 심볼수(αp)의 산출 처리에는, 이동국(#p)의 전파 지연 시간(τp), 이동국(#M)의 전파 지연 시간(τM) 및 OFDM 심볼 길이(즉, OFDM 심볼의 시간 길이)(L)가 이용된다. 구체적으로는, 전파 지연 시간(τp)과 전파 지연 시간(τM)의 차(差)의 2배를 OFDM 심볼길이(L)로 나눈 값 이하의 최대 자연수를 구함으로써, 추가 OFDM 심볼수(αp)가 산출된다. 또한, 전파 지연 시간(τp)과 전파 지연 시간(τM)의 차(差)는, 이동국(#p)과 이동국(#M)의 전파 지연차이다.
추가 OFDM 심볼수(αp)가 산출된 후, 이동국(#p)의 타이밍 제어값(Tp)이 산출된다. 구체적으로는, 이동국(#p)의 전파 지연 시간(τp), 이동국(#M)의 전파 지연 시간(τM), OFDM 심볼길이(L), 최단 제어 시간(T) 및 추가 OFDM 심볼수(αp)를 이용하여, 다음의 수학식(1)에 의해 타이밍 제어값(Tp)이 산출된다.
Figure 112007050541152-PCT00001
예를 들면, 기지국(100)과 무선 통신하는 3개의 이동국(#1), 이동국(#2), 이동국(#3)이 각각 기지국(100)으로부터 1 km, 5 km, 10 km 되는 지점에 존재하 고, 전파 지연 시간(τ1),(τ2),(τ3)이 각각 3.3[μs], 16.7[μs], 33.3[μs]이라고 한다. 또, OFDM 심볼길이(L)가 8[μs]이라고 하고, T=10[μs]이라고 한다.
이 경우, 이동국(#3)의 타이밍 제어값(T3)은 10[μs]로 결정된다. 또, 이동국(#1)의 추가 OFDM 심볼수(α1)는, 2(33.3-3.3)/8의 산출 결과로서 얻어지는 값을 초과하지 않는 최대 자연수, 즉 7로 결정된다. 또, 이동국(#2)의 추가 OFDM 심볼수(α2)는, 2(33.3-16.7)/8의 산출 결과로서 얻어지는 값을 초과하지 않는 최대 자연수, 즉 4로 결정된다. 따라서, 이동국(#1)의 타이밍 제어값(T1) 및 이동국(#2)의 타이밍 제어값(T2)은, 각각 다음의 수학식(2), (3)에 의해 각각 산출된다.
Figure 112007050541152-PCT00002
Figure 112007050541152-PCT00003
즉, 스텝 S2에서는, 어떤 상향회선 슬롯에 있어서 기지국(100)이 이동국(#p)으로부터의 심볼의 수신을 개시하는 수신 타이밍이, 그 상향회선 슬롯에 있어서 기지국(100)이 이동국(#M)으로부터의 심볼의 수신을 개시하는 수신 타이밍보다 OFDM 심볼길이(L)의 αp배만큼 빨라지도록, 이동국(#p)의 송신 타이밍 및 이동국(#M)의 송신 타이밍을 결정한다. 또한, 「αp」를 단순히 「α」라고 표기해도 좋다(즉, αp=α).
그리고, 스텝 S3에서는, 결정 또는 산출된 타이밍 제어값(Tn)을 나타내는 송신 타이밍 통지 신호(#n)를 생성한다. 보다 바람직한 것은, 송신 타이밍 통지 신 호(#p)에는 타이밍 제어값(Tp) 외에, 타이밍 제어값(TM) 또는 추가 OFDM 심볼수(αp)가 표시된다. 송신 타이밍 통지 신호(#n)는, 다중부(111)에서 송신 데이터(#n)에 다중된다.
다음에, 기지국(100)과 무선 통신을 행하는 이동국(#n)의 구성에 대해 설명한다. 이동국(#n)의 구성은 도 3에 표시되어 있다. 도 3의 이동국(150)은, 안테나(151), 무선 수신부(152), GI삭제부(153), FFT부(154), 병렬 직렬 변환(P/S)부(155), 복조부(156), 복호화부(157), 송신 타이밍 제어부(158), 부호화부(159), 변조부(160), 직렬 병렬 변환(S/P)부(161), IFFT부(162), GI부가부(163) 및 무선 송신부(164)를 가진다. 또한, 무선 수신부(152), GI삭제부(153), FFT부(154), 병렬 직렬 변환(P/S)부(155), 복조부(156) 및 복호화부(157)의 조합은 수신부를 구성한다. 또, 송신 타이밍 제어부(158), 부호화부(159), 변조부(160), 직렬 병렬 변환(S/P)부(161), IFFT부(162), GI부가부(163) 및 무선 송신부(164)의 조합은 송신부를 구성한다.
무선 수신부(152)는, 기지국(100)으로부터 송신된 주파수 다중 신호를 안테나(152)로 수신하고, 수신한 주파수 다중 신호에 대해서 소정의 수신 무선 처리를 실시한다. 수신 무선 처리 후의 주파수 다중 신호는 GI삭제부(153)에 출력된다.
GI삭제부(153)는, 무선 수신부(152)로부터 입력된 주파수 다중 신호의 소정 위치에 부가된 GI를 삭제한다. GI삭제후의 주파수 다중 신호는 FFT부(154)에 출력된다.
FFT부(154)는, GI삭제부(153)로부터 입력된 주파수 다중 신호에 대해서 FFT 처리를 실시한다. FFT부(154)에서의 FFT 처리에 의해, 주파수 다중 신호로부터, 부반송파(fn)에 할당된 변조 신호(#n)가 취득된다. 취득된 변조 신호(#n)는 P/S부(155)에 출력된다.
P/S부(155)는, FFT부(154)로부터 입력된 변조 신호(#n)에 대해서 병렬 직렬 변환을 실시한다. 병렬 직렬 변환후의 변조 신호(#n)는 복조부(156)에 출력된다.
복조부(156)는, P/S부(155)로부터 입력된 변조 신호(#n)의 각 심볼을 복조하여 데이터(#n)를 얻는다. 복호화부(157)는, 복조부(156)에 의해 얻어진 데이터(#n)를 복호하고, 복호된 데이터(#n)를 수신 데이터(#n)로서 출력한다. 수신 데이터(#n)에 포함되는 송신 타이밍 제어 신호(#n)는 송신 타이밍 제어부(158)에 출력된다.
송신 타이밍 제어부(158)는, 송신 타이밍 제어 신호(#n)에 표시된 타이밍 제어값(Tn)에 따라 동작한다. 구체적으로는, 하향회선 심볼 수신 완료 후, 타이밍 제어값(Tn)으로서 표시된 시간이 경과한 때에, 상향회선 심볼 송신이 개시되도록 부호화부(159)의 동작 타이밍을 조정하여, 부호화부(159)에 대해서 동작 타이밍을 지시한다.
부호화부(159)는, 송신 타이밍 제어부(158)로부터의 지시에 따라, 송신 데이터(#n)를 부호화한다. 변조부(160)는, 부호화부(159)에 의해 부호화된 송신 데이터(#n)를 변조한다. 이 변조 처리에 의해 얻어진 변조 신호(#n)는 S/P부(161)에 출력된다.
S/P부(161)는, 변조부(160)로부터 입력된 변조 신호(#n)에 대해서 직렬 병 렬 변환을 실시한다. 직렬 병렬 변환 후의 변조 신호(#n)는 IFFT부(162)에 출력된다.
IFFT부(162)는, S/P부(161)로부터 입력된 변조 신호(#n)에 대해서 IFFT 처리를 실시한다. IFFT 처리 후의 변조 신호(#n)는 GI부가부(163)에 출력된다.
GI부가부(163)는, IFFT부(162)로부터 입력된 변조 신호(#n)의 소정 위치에 GI를 부가한다. GI부가후의 변조 신호(#n)는 무선 송신부(164)에 출력된다.
무선 송신부(164)는, GI부가부(163)로부터 출력된 변조 신호(#n)에 대해서 소정의 송신 무선 처리를 실시한다. 그리고, 송신 무선 처리후의 변조 신호(#n)를 안테나(151)로부터 기지국(100)에 대해서 송신한다.
이하, 기지국(100)과 복수의 이동국(150) 사이에서의 무선 통신 동작에 대해 설명한다. 여기에서는, 기지국(100)과 통신하는 이동국(150)의 수가 3개인 경우를 예로 든다. 도 4는, 기지국(100)과 3개의 이동국(#1~#3)의 각각과의 무선 통신 동작예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 1단째는 기지국(100)의 송수신 동작을, 2단째는 이동국(#1)의 송수신 동작을, 3단째는 이동국(#2)의 송수신 동작을, 4단째는 이동국(#3)의 송수신 동작을, 각각 나타내고 있다.
시각(t0)에, 기지국(100)은 각 이동국(#1~#3)에 대해서 다중 신호를 송신한다. 이 다중 신호에는 이동국(#1)앞으로의 H(H는 자연수)개의 하향회선 심볼(DS#11~#1H), 이동국(#2)앞으로의 H개의 하향회선 심볼(DS#21~#2H) 및 이동국(#3)앞으로의 H개의 하향회선 심볼(DS#31~#3H)이 포함되어 있다. 따라서, 하향회선 슬롯의 선두 심볼은 하향회선 심볼(DS#11,#21,#31)이고, 하향회선 슬롯 의 최후미 심볼은 하향회선 심볼(DS#1H,#2H,#3H)이다.
시각(t0)으로부터 전파 지연 시간(τ1)만큼 경과한 시각(t1)에, 이동국(#1)은 하향회선 심볼(DS#11~#1H)의 수신을 개시한다. 또, 시각(t0)으로부터 전파 지연 시간(τ2)만큼 경과한 시각(t2)에, 이동국(#2)은 하향회선 심볼(DS#21~#2H)의 수신을 개시한다. 또, 시각(t0)으로부터 전파 지연 시간(τ3)만큼 경과한 시각(t3)에, 이동국(#3)은 하향회선 심볼(DS#31~#3H)의 수신을 개시한다. 즉, 이 예시에서는 기지국(100)에서 가장 멀리 위치하는 이동국은 이동국(#3)이다.
이동국(#1)에서의 하향회선 심볼(DS#11~#1H)의 수신은 시각(t4)에 완료한다. 또, 이동국(#2)에서의 하향회선 심볼(DS#21~ #2H)의 수신은 시각(t6)에 완료한다. 또, 이동국(#3)에서의 하향회선 심볼(DS#31~ #3H)의 수신은 시각(t8)에 완료한다.
이동국(#3)은 시각(t8)에, K(K는 자연수)개의 상향회선 심볼(US#31~#3 K)의 송신을 개시한다. 또한, 이 예시에서는 최단 제어 시간(T)은 제로로 설정되어 있다.
또, 이동국(#2)은, 기지국(100)으로부터 통지된 타이밍 제어값(T2)에 따라 동작한다. 구체적으로는, 이동국(#2)은 타이밍 제어값(T2)으로서 표시된 시간 간격이 시각(t6)으로부터 경과한 때, 즉 시각(t7)에 상향회선 심볼의 송신을 개시한다. 이동국(#2)으로부터 송신되는 상향회선 심볼에는, K개의 상향회선 심볼(US#21~#2K) 외에, 1개 이상의 추가 심볼이 포함된다. 시각(t7)에 추가 심볼의 송신이 개시되고, 추가 심볼의 송신 완료후, K개의 상향회선 심볼(US#21~ #2K)의 송 신이 개시된다. 추가 심볼의 개수는, 기지국(100)에서 산출된 추가 OFDM 심볼수(α2)와 동일하다. 도 4에는, 예로서 2개의 추가 심볼(US#2a1, #2a2)이 표시되어 있다.
또, 이동국(#1)은, 기지국(100)으로부터 통지된 타이밍 제어값(T1)에 따라 동작한다. 구체적으로는, 이동국(#1)은, 타이밍 제어값(T1)으로서 표시된 시간 간격이 시각(t4)으로부터 경과한 때, 즉 시각(t5)에 상향회선 심볼의 송신을 개시한다. 이동국#1로부터 송신되는 상향회선 심볼에는 K개의 상향회선 심볼(US#11~#1K) 외에 1개 이상의 추가 심볼이 포함된다. 시각(t5)에 추가 심볼의 송신이 개시되고, 추가 심볼의 송신 완료후, K개의 상향회선 심볼(US#11~#1K)의 송신이 개시된다. 추가 심볼의 개수는, 기지국(100)에서 산출된 추가 OFDM 심볼수(α1)와 동일하다. 도 4에는, 예로서 4개의 추가 심볼(US#1a1~#1a4)이 표시되어 있다.
기지국(100)은, 시각(t9)에 상향회선 심볼(US#11~#1K), (#21~ #2K),(#31~#3K)을 포함한 다중 신호의 수신을 개시한다. 이동국(#2) 으로부터 송신된 α2개의 추가 심볼 및 이동국(#1)으로부터 송신된 α1개의 추가 심볼은 시각(t9)보다 전(前)에 수신된다. 따라서, 상향회선 슬롯의 선두 심볼은 추가 심볼(US#1a1)이고, 상향회선 슬롯의 최후미 심볼은 상향회선 심볼(US#1K,#2K,#3K)이다.
이 도면에 표시되어 있는 바와 같이, 상향회선 슬롯에 있어서, 각 이동국(#1~#3)으로부터 가장 먼저 수신되는 상향회선 심볼(US#1a1, #2a1,#31)의 수신 타이밍은 다르지만, 병렬 수신되는 복수의 심볼(예를 들면, 상향회선 심볼(US#11,#21,#31))의 수신 타이밍이 일치하도록 제어되고 있다. 환언하면, 상향회선 슬 롯에서의 수신 타이밍이 심볼 단위로 일치하도록, 상향회선의 송신 타이밍이 제어되고 있다. 이로 말미암아, 사용자간 간섭의 발생은 방지된다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, OFDMA-TDD 시스템에 있어서, 이동국(#p)의 전파 지연 시간(τp)이 이동국(#M)의 전파 지연 시간(τM)보다 작을 경우, 상향회선 슬롯에 있어서 기지국(100)이 이동국(#p)으로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍이, 동 슬롯에 있어서 기지국(100)이 이동국(#M)으로부터의 심볼 수신을 개시하는 타이밍보다, OFDM 심볼길이(L)의 αp배만큼 빨라지도록, 이동국(#p) 및 이동국(#M)의 각 송신 타이밍을 결정하기 때문에, 상향회선 슬롯에 있어서, 이동국(#p)은 이동국(#M)보다 αp개만큼 많은 심볼을 기지국(100)에 대해서 송신할 수 있을 뿐만 아니라, 이동국(#p)으로부터 송신된 심볼과 이동국(#M)으로부터 송신된 심볼이 서로 간섭하는 것을 방지할 수도 있으며, 그 결과, OFDMA-TDD 시스템에서의 상향회선 통신에 있어서 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전파 지연 시간(τn)의 측정을 기지국(100)에 있어서 행하고 있지만, 전파 지연 시간(τn)의 측정을 이동국(#n)에서 행하고, 이동국(#n)이 전파 지연 시간(τn)을 기지국(100)에 보고하도록 해도 좋다.
또, 본 실시형태에서는, IFFT부(115)에 의해, 변조 신호(#n)가 n번째의 부반송파(fn)에 할당되고 있지만, 변조 신호(#n)를 복수의 부반송파에 할당해도 좋다. 이 경우, FFT부(104)에 의해, 복수의 부반송파에 할당된 변조 신호(#n)가 취득된다.
또, 본 실시형태에서는, 이동국(150)의 송신부에 있어서, 송신 타이밍 제어 부(158)의 제어 신호는 부호화부(159)에만 출력되는 구성으로 했지만, 제어 신호를 부호화부(159), 변조부(160), 직렬 병렬 변환(S/P)부(161) 등에 출력하고, 각각의 처리 개시 타이밍을 통지하는 구성으로 해도 좋다.
(실시형태 2)
도 5는, 본 발명의 실시형태 2에 따른 이동국의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 본 실시형태에서 설명하는 이동국은 실시형태 1에서 설명한 이동국(150)과 동일한 기본적 구성을 가진다. 따라서, 실시형태 1에서 설명한 것과 동일한 구성요소에는 동일한 참조 부호를 붙이며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5의 이동국(250)은 이동국(150)의 각 구성요소에 추가하여 파일럿 생성부(251) 및 스위치부(252)를 가진다. 이동국(250)은 실시형태 1에서 설명한 기지국(100)과 무선 통신을 행한다.
파일럿 생성부(251)는 기지(旣知) 신호인 파일럿 심볼을 생성하고, 생성된 파일럿 심볼을 스위치부(252)에 출력한다. 스위치부(252)는, 송신 타이밍 제어부(158)로부터의 전환 지시에 따라 S/P부(161)로의 출력을 전환시킨다. 예를 들면, 스위치부(252)는, 전환 지시를 받고 있는 기간은, 파일럿 생성부(251)로부터 입력된 파일럿 심볼을 S/P부(161)에 출력하고, 전환 지시를 받지 않는 기간은, 변조부(160)로부터 입력된 변조 신호(#n)를 S/P부(161)에 출력한다.
또, 본 실시형태에서는, 송신 타이밍 제어부(158)는, 복호화부(157) 로부터 입력된 송신 타이밍 제어 신호(#p)에 따라, 전환 지시를 스위치부(252)에 출력한 다. 송신 타이밍 제어부(158)는, 예를 들면, 하향회선 심볼 수신 완료 타이밍과 타이밍 제어값(Tp)에 의해 특정되는 송신 타이밍에 전환 지시를 출력한다. 그리고, 그 송신 타이밍으로부터 L×αp의 시간길이를 가지는 기간이 경과한 때, 전환 지시의 출력을 정지한다.
이어서, 기지국(100)과 복수의 이동국(250) 사이에서의 무선 통신 동작에 대해 설명한다. 여기에서는, 기지국(100)과 통신하는 이동국(250)의 수가 3개인 경우를 예로 든다. 도 6은, 기지국(100)과 3개의 이동국(#1~#3)의 각각과의 무선 통신 동작예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 1단째는 기지국(100)의 송수신 동작을, 2단째는 이동국(#1)의 송수신 동작을, 3단째는 이동국(#2)의 송수신 동작을, 4단째는 이동국(#3)의 송수신 동작을 각각 나타내고 있다. 설명의 간략화를 위해, 각 이동국(#1~#3)의 전파 지연 시간(τ1~τ3), 타이밍 제어값(T1~T3) 및 각 시각(t0~t9)에서의 동작에 대한 상세한 것을 생략한다.
이 도면에 표시되어 있는 바와 같이, 이동국(#1,#2)로부터는, 파일럿 심볼이 추가 심볼로서 송신된다. 구체적으로는, 이동국(#1)은 추가 심볼로서 α1개의 파일럿 심볼을 송신한다. 도 6에는, 예로서 4개의 파일럿 심볼(PS#11~#14)이 표시되어 있다. 또, 이동국(#2)는, 추가 심볼로서 α2개의 파일럿 심볼을 송신한다. 도 6에는, 예로서 2개의 파일럿 심볼(PS#21~#22)이 표시되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 이동국(#p)은 송신 타이밍에 연속으로 송신하는 αp개 심볼중 적어도 어느것인가의 심볼로 파일럿 심볼을 송신한다. 전파 지연 시간이 비교적 짧은 이동국(#p)은, 상향회선의 수신 품질이 비교적 높기 때문에, 예를 들면 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation)이나 64 QAM등의 고 다치수(高 多値數) 변조 방식이 적용될 수 있다. 고 다치수 변조 방식은, 예를 들면 BPSK(Binary Phase Shift Keying)나 QPSK(Quadrature Phase Shift keying)등의 저 다치수(低 多値數) 변조 방식에 비해, 채널 추정 정밀도가 복조 성능에 미치는 영향이 크다. 따라서, 본 실시형태와 같이, 전파 지연 시간이 비교적 짧은 이동국(#p)이 보다 많은 파일럿 심볼을 송신하면 채널 추정 정밀도가 향상하며, 나아가서는 시스템 전체의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 이동국(#n)의 추가 심볼은 이동국(#n)에 할당되어 있는 부반송파(fn)에 의해 송신되는 구성으로 했지만, 이동국(#n)보다 전파 지연 시간이 긴 이동국용으로 할당되어 있는 부반송파도 이용하여 추가 심볼을 송신하는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의해, 전파 지연 시간이 짧은 이동국은 더욱 많은 심볼을 송신할 수 있게 되어, 전송 효율이 향상한다. 이 때, 1개의 이동국에 대해서, 복수의 부반송파를 할당해도 좋다.
이상, 본 발명의 각 실시형태에 대해서 설명했다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신 방법, 이동국 장치, 기지국 장치 등은, 상기 각 실시형태에 한정되지 않으며, 여러 가지 변경하여 실시할 수 있다.
예를 들면, 여기에서는, 기지국 및 이동국 사이의 전파 지연 시간의 대소(大小)에 따라 각 이동국으로부터의 송신 신호의 송신 타이밍 제어를 행하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 전파 지연 시간 대신에 기지국과 이동국 사이의 통신 거리, 이동국에 있어서의 하향회선의 수신 전력 등을 이용해도 좋다.
또, 여기에서는 통신 방식으로서 OFDMA-TDD 방식을 채용하고 있는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것으로 한정되지 않으며, 본 발명은 동일 시간대(예를 들면, 시간 슬롯)에 복수의 무선 송신 장치로부터의 송신 신호가 다중되는 통신 방식이면 적용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명을 FDMA-TDD 방식의 통신 시스템에 적용할 수 있다.
또, 여기에서는, 본 발명을 하드웨어로 구성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명을 소프트웨어로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들면, 본 발명에 따른 무선 통신 방법의 알고리즘을 프로그램 언어에 의해 기술(記述)하여, 이 프로그램을 메모리에 기억시켜 두고, 정보처리 수단에 의해 실행시킴으로써, 본 발명에 따른 이동국 장치 및 기지국 장치와 동일한 기능을 실현할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서의 기지국은 Node B, 이동국은 UE, 부반송파는 톤(Tone)으로 표시되는 일이 있다.
또, 상기 각 실시형태의 설명에 이용한 각 기능 블록은, 전형적으로는 집적회로인 LSI로서 실현된다. 이것은 개별적으로 1칩화 되어도 좋고, 일부 또는 모두를 포함하도록 1칩화 되어도 좋다.
여기에서는, LSI라고 했지만 집적도의 차이에 따라 IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI라고 호칭되는 일도 있다.
또, 집적회로화의 수법은 LSI에 한하는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현해도 좋다. LSI 제조 후에, 프로그램하는 것이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나, LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성 가능 한 리컨피규러블 프로세서를 이용해도 좋다.
또, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별개 기술에 의해 LSI에 대체되는 집적회로화의 기술이 등장하면, 당연히 그 기술을 이용해 기능 블록의 집적화를 행하여도 좋다. 바이오 기술의 적응 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
본 명세서는, 2005년 1월 12 일에 출원한 특허출원 2005-005287에 기초하고 있는 것이다. 이 내용은 모두 여기에 포함시켜 놓는다.
본 발명에 의하면, OFDMA-TDD 시스템 등에서의 상향회선 통신에 있어서 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 송신 타이밍 제어장치, 기지국 장치, 이동국 장치, 송신 타이밍 제어 방법 및 무선 통신 방법은, OFDMA-TDD 시스템의 기지국 장치나 이동국 장치 등에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 전파 지연 시간에 따라 송신 신호의 신호길이 및 송신 타이밍을 설정하는 설정 스텝과,
    상기 신호길이의 송신 신호를 상기 송신 타이밍으로 송신하는 송신 스텝을 가지는 무선 통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설정 스텝에 있어서,
    상기 신호길이는 상기 전파 지연 시간이 짧을수록 길게 설정되고,
    상기 송신 타이밍은 신호길이가 길게 설정된 송신 신호일수록 빠른 송신 타이밍이 설정되는 무선 통신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 설정 스텝에 있어서,
    상기 전파 지연 시간 대신에 통신 거리 또는 수신 전력이 이용되는 무선 통신 방법.
  4. 기지국과의 사이의 전파 지연 시간에 따라 설정되는 송신 신호의 신호길이 및 송신 타이밍을 취득하는 취득 수단과,
    상기 신호길이의 송신 신호를 상기 송신 타이밍으로 상기 기지국에 송신하는 송신 수단을 가지는 이동국 장치.
  5. 각 이동국과의 사이의 전파 지연 시간에 따라, 각 이동국의 송신 신호의 신호길이 및 송신 타이밍을 설정하는 설정 수단과,
    상기 신호길이 및 상기 송신 타이밍을 각 이동국에 통지하는 통지 수단과,
    각 이동국으로부터 송신된, 신호길이 및 송신 타이밍이 다른 복수의 신호를 수신하는 수신 수단과,
    상기 복수의 신호를 소정 시간길이에 있어서 일괄하여 푸리에 변환하는 변환 수단을 가지는 기지국 장치.
  6. TDD(Time Division Duplex) 방식에 기초하여 기지국 장치와 통신하는 제1 이동국 장치 및 제2 이동국 장치의 각 송신 타이밍을 제어하는 송신 타이밍 제어장치로서,
    상기 제1 이동국 장치 및 상기 제2 이동국 장치의 각 전파 지연 시간에 대한 정보를 취득하는 취득 수단과,
    상기 제1 이동국 장치의 전파 지연 시간이 상기 제2 이동국 장치의 전파 지연 시간보다 작을 경우, 상향회선 구간에 있어서 상기 기지국 장치가 상기 제1 이동국 장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 제1 수신 타이밍이, 상기 상향회선 슬롯에 있어서 상기 기지국 장치가 상기 제2 이동국 장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 제2 수신 타이밍보다, 심볼 시간길이의 α(α는 자연수)배만큼 빨라지도록, 상기 상향회선 슬롯에 있어서의 상기 제1 이동국 장치의 제1 송신 타이밍 및 상기 제2 이동국 장치의 제2 송신 타이밍을 결정하는 결정 수단을 가지는 송신 타이밍 제어장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 결정 수단은,
    상기 제1 이동국 장치의 전파 지연 시간과 상기 제2 이동국 장치의 전파 지연 시간차 및 심볼 시간길이에 기초하여, 상기 α를 산출하는 송신 타이밍 제어장치.
  8. 청구항 6에 기재한 송신 타이밍 제어장치와,
    상기 제1 송신 타이밍 및 상기 제2 송신 타이밍을 상기 제1 이동국 장치 및 상기 제2 이동국 장치에 각각 통지하는 통지 신호를 송신하는 송신 수단을 가지는 기지국 장치.
  9. TDD(Time Division Duplex) 방식에 기초하여 기지국 장치와 통신하는 이동국 장치에 있어서,
    상향회선 구간에 있어서 상기 기지국 장치가 자장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍이, 상기 상향회선 슬롯에 있어서 상기 기지국 장치가 다른 이동국 장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍보다, 심볼 시간길이의 α(α는 자연수)배만큼 빨라지도록 결정된 송신 타이밍을 나타내는 통지 신호를 수신하는 수신 수단과,
    상기 통지 신호에 나타난 송신 타이밍에, 심볼의 송신을 개시하는 송신 수단을 가지는 이동국 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 송신 수단은,
    상기 송신 타이밍에 연속으로 송신하는 α개 심볼중 어느것인가의 심볼로 파일럿 심볼을 송신하는 이동국 장치.
  11. TDD(Time Division Duplex) 방식에 기초하여 기지국 장치와 통신하는 제1 이동국 장치 및 제2 이동국 장치의 각 송신 타이밍을 제어하는 송신 타이밍 제어 방법으로서,
    상기 제1 이동국 장치 및 상기 제2 이동국 장치의 각 전파 지연 시간에 대한 정보를 취득하는 취득 스텝과,
    상기 제1 이동국 장치의 전파 지연 시간이 상기 제2 이동국 장치의 전파 지연 시간보다 작을 경우, 상향회선 구간에 있어서 상기 기지국 장치가 상기 제1 이동국 장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍이, 상기 상향회선 슬롯에 있어서 상기 기지국 장치가 상기 제2 이동국 장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍보다, 심볼 시간길이의 α(α는 자연수)배만큼 빨라지도록, 상기 제1 이동국 장치 및 상기 제2 이동국 장치의 각 송신 타이밍을 결정하는 결정 스텝을 가지는 송신 타이밍 제어 방법.
  12. TDD(Time Division Duplex) 방식에 기초하여 기지국 장치와 통신하는 이동국 장치에 있어서의 무선 통신 방법으로서,
    상향회선 구간에 있어서 상기 기지국 장치가 자장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍이, 상기 상향회선 슬롯에 있어서 상기 기지국 장치가 다른 이동국 장치로부터의 심볼의 수신을 개시하는 타이밍보다, 심볼 시간길이의 α(α는 자연 수)배만큼 빨라지도록 결정된 송신 타이밍을 나타내는 통지 신호를 수신하는 수신 스텝과,
    상기 통지 신호에 나타난 송신 타이밍에, 심볼의 송신을 개시하는 송신 스텝을 가지는 무선 통신 방법.
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