WO2004015891A1

WO2004015891A1 - 無線装置及び基地局装置

Info

Publication number: WO2004015891A1
Application number: PCT/JP2003/008823
Authority: WO
Inventors: Hidetoshi Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2004-02-19
Also published as: JP2004072510A; EP1526657A1; CN1647422A; US20050163092A1; AU2003282905A1; JP3931125B2; CN100365953C

Abstract

アンテナ指向性制御部１０２は、到来方向検出部１０６の制御により適応的にアンテナを制御して、データを送信する範囲を絞り込む。ＤＰＣＨ送信電力制御部１１１−１～１１１−ｎは、無線受信部１０４−１～１０４−ｎから入力した送信電力の上げ下げの要求信号に基づいて、ＤＰＣＨ送信信号に対して送信電力制御を行う。パワ判定部１１２−１～１１２−ｎは、送信電力制御された送信電力より、送信電力がどれくらい上下したかを判断し、送信電力の上下量に応じた信号を適応変調制御部１１３−１～１１３−ｎへ出力する。適応変調制御部１１３−１～１１３−ｎは、パワ判定部１１２−１～１１２−ｎから入力した信号に基づいて、ＨＳ−ＤＳＣＨのパケットデータに対して適応変調制御する。これにより、誤って適応変調することにより受信信号に誤りが生じることを防ぐことができる。

Description

技術分野

本発明は、適用変調及び指向性送信を行う無線装置及び基地局装置に関し、特に H S D P Aにより通信を行う無線装置及び基地局装置に関する。

明景技術田

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) の発展システムとして、 HSDPA (High Speed DownKnk Packet Access) と呼ばれるパケヅトの拡張を行う技術の標準化が進められている。 HSDPAは、従来の WCD MAでのチヤネノレである DPCH (Dedicated downlink physical channel)を用いて通信を行いながら、同時に並列に下りで HS— DSCH (High Speed DownHnk Shared Channel)と呼ばれる高速なチャネルを用いてパケヅトデ一夕を送信するものである。上りにおいて、移動局装置は、 HS— DSCHを用いて送信されたパケットデ一夕を正常に受信することができた場合には A C K (Acknowledge)信号を返し、パケットデ一夕を正常に受信することができなかった場合には N AC K (Nonacknowledge)信号を返す。

HSDPAは、 CQI (Channel Quality Indicator) レポートと呼ばれる信号を移動局装置から基地局装置へ送信する。 CQ I (Channel Quality Indicator) レポートは、パイロヅトチャネル（CPICH) の信号を用いて測定した移動局装置への伝搬路状況を報告するものである。そして、基地局装置は、移動局装置より受け取った C Q Iレポートを用いて、パケヅトデ一夕に対して伝搬路の状況に応じた変調方式及び符号化率に変える適応変調と呼ばれる処理を行った後に、 HS— : DSCHにより移動局装置へパケヅトデ一夕を送信する。なお、パイロットチャネル（CPICH) は、パヮが一定の信号である。また、従来、ビームフォーミングと呼ばれる技術がある。ビームフォーミングは、特定の移動局装置のみが良好な受信品質にて受信ができるように、指向性を形成して電波のビームを絞り込んで送受信を行うものである。これにより、移動局装置は、通信を行うときに特定の電波のみを強く受信することができ、基地局装置は、不要な方向への電波を送信せず、また，不要な方向からの電波を受信しないので、電波の利用効率を上げることができる。

次に、 HSDP Aにより指向性を形成して送信する場合において、ビ一ムフォ一ミングを用いる場合とビームフォーミングを用いない場合の DP CH、 C P I 0£[及び118—1) S CHにて送信される信号の送信範囲の相違について説明する。

図 1は、ビームフォーミングを用いずに基地局装置 12から移動局装置 13 へ信号を送信する場合を示した図である。この場合は、図 1の斜線で示したェリア 11に指向性を形成して、 DPCH、 CP I CH及び HS— DS CHを用いて信号を送信する。この場合において、 DPCH、 CPICH及び HS— D S CHを用いて送信される信号は、同一のエリア 11にて送信されるものであるため、 HS— DSCHの信号は、 CP I CHの信号と同様のフエ一ジング変動を受ける。したがって、移動局装置 13は、 CP I CHの送信電力の変動により HS— D S CHが同様のフェージング変動を受けたものと推定することができる。これにより、移動局装置 13は、 CP I CHを用いて HS— DSC Hの信号よりフヱ一ジング変動の影響を取り除くことができるため、 HS— D S CHにおいて 16 Q AM等の振幅信号に情報を載せた変調方式を用いることができる。

図 2は、ビームフォーミングを用いて基地局装置 22から移動局装置 23へ信号を送信する場合を示した図である。この場合は、指向性を形成したエリア 24の範囲内であって、エリア 24より狭い範囲である斜線で示したエリア 2 1にさらにビームを絞り込んで、エリア 21に存在する移動局装置 23と通信を行う。このようなビームフォーミングにおいては、 CPICHの信号はエリ TJP2003/008823

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ァ 24の範囲内にて送信され、 0 0；11及び113— 03( 11の信号はェリァ2 1の範囲内にて送信される。したがって、 HS— DSCHの信号は、 CPIC Hの信号と異なるフエージング変動を受ける。この場合に、 CPICH信号より作成した CQ Iレポートは、不正確である可能性が高い。

ところで、図 3に示すように、 DP CHの信号は、パイロット信号 31とュ —ザデ一夕 32が時間多重されている。通常、 DP CHにて送信する信号は、移動局装置にて受信電力値が一定になるように基地局装置において電力制御されているため、移動局装置においてはパイロット信号 31を用いて CQエレポートを作成することはできない。

なお、基地局装置において、送信する際の電力を一定にすれば、移動局装置においてパイロヅト信号 31を用いて CQ Iレポートを作成することができるが、パイロット信号 31は、時間的に短いため、受信状況の測定が困難であり、 C Q Iレポートが不正確である可能性が高い。

しかしながら、従来の無線装置及び基地局装置においては、移動局装置にて作成した CQ Iレポートに基づいて適応変調を行っているため、 CQIレポ一卜が不正確な場合には誤って適応変調してしまい、移動局装置の伝搬路状況に適した若しくは移動局装置の伝搬路の状況に応じた変調方式及び符号化率に変えることができず、移動局装置が受信した受信信号に誤りが生じてしまうという問題がある。発明の開示

発明者は、 HSDPAのような適応変調技術とビームフォ一ミングを併用すると、 CQ Iレポートを作成する CP I CHによる送信エリアとビームフォーミングによる送信エリアとが異なるため、 CP I CHを用いて作成する CQ I レポートは、ビームフォ一ミングにより送信するエリアに存在する移動局装置までの伝搬路状況を正確に表していない可能性が高いことに着目し、本発明をするに至った。本発明の目的は、誤って適応変調することにより受信信号に誤りが生じることを防ぐことである。

この目的は、 H S D P A通信において、 C Q Iレポートを作成せずに、基地局装置における送信電力制御による送信電力を用いて、移動局装置までの伝搬路状況を推定し、推定結果に基づいて適応変調することにより達成できる。図面の簡単な説明

図 1は、基地局装置から移動局装置への送信信号の送信ェリァを説明するための図、

図 2は、基地局装置から移動局装置への送信信号の送信ェリァを説明するための図、

図 3は、 D P C Hのパイロットシンボルを示す図、

図 4は、本発明の実施の形態 1に係る無線装置の構成を示すプロヅク図、図 5は、本発明の実施の形態 1に係る無線装置の通信相手である移動局装置の構成を示すブロック図、及び、

図 6は、本発明の実施の形態 1に係る D P C Hの送信電力毎の符号化率及び変調方式を示す図である。発明を実施するための最良の形態

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。

(実施の形態 1 )

図 4は、本実施の形態に係る無線装置 1 0 0の構成を示すブロック図であり、図 5は、本実施の形態に係る無線装置の通信相手である移動局装置 2 0 0の構成を示したプロック図である。

最初に、無線装置 1 0 0の構成について説明する。

アンテナ指向性制御部 1 0 2は、到来方向検出部 1 0 6から入力した制御信号に基づいて、アンテナ 1 0 1— 1〜； L 0 1— nを制御して、送信信号を送信若しくは受信信号を受信する。アンテナ指向性制御部 102は、アンテナの制御により指向性を形成することにより、ビームフォ一ミングを行うことができる。

共用器 103— ;！〜 103— nは、アンテナ指向性制御部 102から入力した受信信号を無線受信部 104— 1〜 104— nへ出力するとともに、無線送信部 116— :!〜 116— nから入力した送信信号をアンテナ指向性制御部 102へ出力する。

無線受信部 104 _：！〜 104— nは、共用器 103— l〜103-nから入力した受信信号を無線周波数からベースバンド周波数へダウンコンバートして、逆拡散復調部 105— 1〜； L 05— nへ出力するとともに、 DPCH送信電力制御部 111一 1〜； L 11一 nへ出力する。

逆拡散復調部 105— 1〜105— nは、無線受信部 104— 1〜： L 04— nから入力した受信信号に対して、拡散する際に用いた拡散符号と同一の符号を用いて逆拡散処理を行った後に復調処理を行い、到来方向検出部 106へ出力するとともに受信デ一夕を得る。

到来方向検出部 106は、逆拡散復調部 105— 1〜： L 05— nから入力した逆拡散復調信号から、例えばァダプティブァレ一アンテナで使われている到来方向推定技術を使って、移動局装置の方向を検出し、検出した結果をアンテナ指向性制御部 102へ出力する。

DPCHデ一夕生成部 109は、 DP CHを用いて送信する送信信号を生成して DP CH送信電力制御部 111— 1〜111— nへ出力する。

DPCH送信電力制御部 111— 1〜111一 nは、無線受信部 104— 1 〜 104— nから入力した D P C Hの受信信号に含まれる移動局装置から送られてきた送信電力の上げ下げを要求する信号より伝搬路状況を判定する。そして、 DPCHデータ生成部 109から入力した送信信号に対して、判定した伝搬路状況に応じた送信電力制御を行い、送信電力制御した送信信号を多重部 115— 1〜115—nへ出力するとともに、パヮ判定部 112— 1〜112 nへ出力する。 D P C H送信電力制御部 111— 1〜 111— nは、移動局装置から送信電力を上げるように要求するコマンドが送られてきた場合は、 D PCHの送信電力を上げる処理を行う。一方、移動局装置から送信電力を下げるように要求するコマンドが送られてきた場合は、 D P C Hの送信電力を下げる処理を行う。

パヮ判定部 112— l〜112— nは、 DPC H送信電力制 P部 111— 1 〜111一 nから入力した送信電力より移動局装置までの伝搬路状況を示す通信相手情報を生成し、生成した通信相手情報を適応変調制御部 113— 1〜 113— nへ出力する。なお、通信相手情報の生成方法については後述する。適応変調制御部 113— ;！〜 113— nは、パヮ判定部 112— 1〜112 — nより入力した通信相手情報に応じてどのように適応変調を行うかを決定し、 H S— D S CHデ一夕生成部 114に対して適応変調制御を行う。適応変調は、移動局装置までの伝搬路状況に基づいて、位相を用いて変調を行うとともに、符号化率を変更することにより行う。一般に、適応変調の際に用いられる多値変調は、移動局装置の電波伝搬路状況が良いときに、符号化率を小さくするのみならず、さらにビットレートを上げるために用いられる。したがって、あえて振幅信号に複数の情報を載せる 16 Q AM等の多値変調を用いなくても、符号化率を変更することによって、電波伝搬路状況が良いときのビットレ —トを上げる代わりとして、受信信号の誤り率を小さくすることができる。また、位相方向の変調方式を変える手段として、 QPSKの送信を 8PSKや 1 6 P SKといった位相方向の信号点数を増やすことで適応変調を行うこともできる。なお、適応変調の方法については後述する。

118—03〇11デ一夕生成部114は、適応変調制御部 113— 1〜113 一 nからの適応変調制御により送信パケットデ一夕を生成して多重部 115 一 1〜： 115— nへ出力する。

多重部 115— 1〜： L 15— nは、 DPCH送信電力制御部 111— 1〜1 11— nから入力した DPCHの送信信号と HS— DS CHデ一夕生成部 1 14から入力した HS— DSCHの送信信号とを多重して無線送信部 116 一 1〜： L 16— nへ出力する。

無線送信部 116— 1〜 116— nは、多重部 115— 1〜 115— nから入力した送信信号をベースバンド周波数から無線周波数へアップコンパ一トして共用器 103—；!〜 103— ηへ出力する。

次に、移動局装置 200の構成について説明する。

共用器 202は、アンテナ 201で受信した受信信号を無線受信部 203へ出力するとともに、無線送信部 209から入力した送信信号をアンテナ 201 から送信する。

無線受信部 203は、共用器 202から入力した受信信号を無線周波数からベ一スパンド周波数へダウンコンバートして遅延プロファイル作成部 204、 HS— DSCH復調部 206及び DPCH復調部 207へ出力する。

遅延プロファイル作成部 204は、無線受信部 203から入力した受信信号より遅延プロフアイルを作成し、遅延プロファイルより作成した同期信号を Η S-D S C Η復調部 206及び D P C Η復調部 207へ出力する。

従来は、 CP I CH復調部を動作させて CQ Iレポートを作成する必要があつたが、本実施の形態においては、 CQ Iレポートを作成する必要がないため、 CP I CHの信号を受信する必要がなく、 CP I CH復調部も不要である。そのため、 CP I CHの遅延プロファイルを作成する必要はない。したがって、複数のパスをレイクフィンガに割り当てる際に DPCHと CP I CHとを区別して割り当てることによる割り当ての複雑な処理が不要になり、また、複雑な処理である遅延プロファイルの作成を DP CHと CP I CHの 2つについて行う必要がないため、受信信号の処理が簡単になり、受信信号の処理の高速ィ匕、低消費電力化及び低コスト化を図ることができる。

HS— DSCH復調部 206は、無線受信部 203から入力した HS— DS C Hの受信信号に対して遅延プロフアイル作成部 204から入力した同期信号を用いて復調処理を施して H S— D S C Hの受信デ一夕を得る。 DPC H復調部 207は、無線受信部 203から入力した D P C Hの受信信号に対して遅延プロファイル作成部 204から入力した同期信号を用いて復調処理を施して DP CHの受信デ一夕を得る。

DP CH送信デ一夕生成部 208は、 DP CH送信電力要求部 210から入力した送信電力の上げ下げを要求するコマンドを含む DP CHの送信信号を生成して、無線送信部 209へ出力する。

無線送信部 209は、 DP CH送信デ一夕生成部 208から入力した DP C Hの送信信号を無線周波数にァヅプコンバートして共用器 202へ出力する。

DPCH送信電力要求部 210は、 DPCH復調部 207から入力した復調結果に基づいて、下り D P C Hのパイ口ヅト信号 31の信号強度が所定レベルより弱ければ、無線装置 100に対して下り DPCHの送信電力を上げてもらうためのコマンドを出力する。一方、下り DPCHのパイロヅト信号 31の信号強度が所定レベルより強ければ、無線装置 100に対して下り DPCHの送信電力を下げてもらうためのコマンドを出力する。

次に、パヮ判定部 112— 1〜 112— nにおける通信相手情報の生成方法及び適応変調制御部 113— 1〜 113— nにおける適応変調方法について、図 3を用いて説明する。図 3は、 DPCHの送信電力に応じて選択される符号化率及び変調方式を示したものである。なお、 DPCHの送信電力は、 XI、 X2、 X3、 X4、 X5の順に小さくなつている。一般に、送信電力が大きくなるほど伝搬路状況は悪くなり、送信電力が小さくなるほど伝搬路状況は良くなると判断できる。したがって、適応変調において、符号化率は、 XIから X 5に近づくにつれて小さくする。

パヮ判定部 112— 1〜： L 12— nは、 DPC H送信電力制御部 111— 1 〜11 l—nから入力した DPCH送信電力が、 XldBより高ければ、信号 1を適応変調制御部 113— 1〜113— nへ出力し、 X 1 dBより低くかつ X 2 d Bより高ければ、信号を適応変調制御部 113— 1〜 113— nへ出力し、 X2dBより低くかつ X3dBより高ければ、信号 3を適応変調制御部 113—；！〜 113— nへ出力し、 X 3 d Bより低くかつ X 4 d Bより高ければ、信号 4を適応変調制御部 113—：!〜 113— nへ出力し、 X4dBより低くければ、信号 5を適応変調制御部 113— 1〜 113— nへ出力する。ここで、信号 1から信号 5が、通信相手情報である。なお、信号 1から信号 5以外のものを通信相手情報として生成しても良く、移動局装置までの伝搬路状況が判断できれば通信相手情報は任意に生成できる。

また、適応変調制御部 113— 1〜113— nは、パヮ判定部 112-1- 112— nから信号 1が入力した場合には、変調方式を 8PSKとするとともに符号化率を 7/8とし、パヮ判定部 112— 1〜112— nから信号 2が入力した場合には、変調方式を QPSKとするとともに符号化率を 3/4とし、パヮ判定部 112— 1〜112— nから信号 3が入力した場合には、変調方式を QPS Kとするとともに符号ィ匕率を 1/2とし、パヮ判定部 112 - 1〜1 12— nから信号 4が入力した場合には、変調方式を QPSKとするとともに符号化率を 1 3とし、パヮ判定部 112—；!〜 112— nから信号 5が入力した場合には、変調方式を QPSKとするとともに符号化率を 1/4とする。変調方式は、 QP S K変調及び 8 P S K方式といった振幅信号に情報を載せない変調方式を用いる。なお、 QPSK変調方式以外の変調方式を任意に選択でき、この場合には周波数を変調するものであっても良い。

このように、本実施の形態の無線装置及び基地局装置によれば、送信電力により移動局装置までの伝搬路状況を判断することにより、移動局装置において CQ Iレポートを作成せずに、基地局装置において送信電力値を用いて適応変調することができるので、不正確な CQ Iレポートを用いて誤って適応変調することにより受信信号に誤りが生じることを防ぐことができる。

また、移動局装置は、 CP I CHを受信する必要がなく、 CQIレポートを作成する必要がないので、 C P I C Hの遅延プロフアイルを作成する必要がなく、通信端末装置における受信信号の処理が簡単で高速化することができる。また、 CP I CHより作成した CQ Iレポートを用いて適応変調しないため、ビームフォ一ミングと HSDPAシステムとを併用することができる。また、 CQ Iレポートを作成する必要がないので、移動局装置から無線装置へ信号を送信する際の送信電力を減らすことができ、移動局装置の消費電力を減らすことができるとともに、上り回線の干渉量を減らすことができるため、上り回線の利用効率を上げることができる。

また、多値変調を用いずに位相または周波数のいずれか 1つを用いて変調を行うとともに、符号化率及び位相点、周波数の多値数変更することによって適応変調を行うので、移動局装置までの伝搬路状況に応じて適応変調を行って高速のパケヅトデ一夕を送信する HS DP Aの利点と、特定のエリアに存在する移動局装置に対して大量のデータを確実に送信するビームフォーミングの利点との両方の利点を併せ持った通信システムを提供することができる。

なお、本実施の形態においては、送信電力を用いて適応変調したが、移動局装置までの伝搬路状況が推定できるものであれば、送信電力以外のものを用いても良い。また、無線装置 100は、基地局装置に設けることができる。また、移動局装置以外の通信端末装置と基地局装置との通信に適用可能である。以上説明したように、本発明によれば、誤って適応変調することにより受信信号に誤りが生じることを防ぐことができる。

本明細書の内容は、 2002年 8月 7日出願の特願 2002-230421 に基づくものである。この内容をここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明は、適用変調及び指向性送信を行う無線装置及び基地局装置、特に H SDP A通信を行う無線装置及び基地局装置に用いるに好適である。

Claims

請求の範囲

1 . 受信信号を用いて通信相手に送信信号を送信する際の送信電力制御を行う送信電力制御手段と、前記送信電力制御手段により制御される送信電力に応じて送信パケヅトデータに対して適応変調を行う適応変調手段と、前記適応変調手段により適応変調した送信パケットデ一夕を指向性送信する送信手段と、を具備する無線装置。

2 . 前記適応変調手段は、送信パケヅトデ一夕に対して位相または周波数のいずれか一つを用いて適応変調を行う請求の範囲 1記載の無線装置。

3 . 無線装置を具備する基地局装置であって、前記無線装置は、受信信号を用いて通信相手に送信信号を送信する際の送信電力制御を行う送信電力制御手段と、前記送信電力制御手段により制御される送信電力に応じて送信パケットデータに対して適応変調を行う適応変調手段と、前記適応変調手段により適応変調した送信パケヅトデ一夕を指向性送信する送信手段と、を具備する。

4 . 受信信号を用いて通信相手に送信信号を送信する際の送信電力制御を行う工程と、送信電力制御による送信電力に応じて送信パケヅトデ一夕に対して適応変調を行う工程と、適応変調した送信パケットデ一夕を指向性送信する工程と、を具備する送信方法。