WO2006075586A1 - 無線通信方法、基地局装置、および移動局装置 - Google Patents

無線通信方法、基地局装置、および移動局装置 Download PDF

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WO2006075586A1
WO2006075586A1 PCT/JP2006/300169 JP2006300169W WO2006075586A1 WO 2006075586 A1 WO2006075586 A1 WO 2006075586A1 JP 2006300169 W JP2006300169 W JP 2006300169W WO 2006075586 A1 WO2006075586 A1 WO 2006075586A1
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mobile station
transmission
transmission timing
station apparatus
base station
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PCT/JP2006/300169
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French (fr)
Inventor
Atsushi Matsumoto
Sadaki Futagi
Kenichi Miyoshi
Daichi Imamura
Akihiko Nishio
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority to CN2006800021675A priority patent/CN101103583B/zh
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    • H04L5/02—Channels characterised by the type of signal
    • H04L5/023—Multiplexing of multicarrier modulation signals

Definitions

  • Wireless communication method Wireless communication method, base station apparatus, and mobile station apparatus
  • the present invention relates to a transmission timing control device, a base station device, a mobile station device, a transmission timing control method, and a radio used in radio communication such as Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) -Time Division Duplex (TDD) It relates to a communication method.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • TDD Time Division Duplex
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access-Time Division Duplex
  • TDD Orthogonal Frequency Division Multiple Access-Time Division Duplex
  • the same frequency band is used for the uplink and the downlink, so the frequency utilization efficiency is high.
  • the transmission rate is changed by allocating asymmetric time between the uplink and downlink, it is possible to flexibly cope with changes in traffic.
  • each mobile station apparatus starts transmission of an uplink signal after a guard period (sometimes referred to as guard time) has elapsed after completing reception of the downlink signal. To do. At this time, the transmission signal of each mobile station apparatus reaches the base station apparatus due to the propagation delay difference. Deviation may occur in imming. This causes intersymbol interference (hereinafter referred to as “inter-user interference”) in which transmission signals of a plurality of mobile station apparatuses interfere with each other.
  • inter-user interference intersymbol interference
  • the uplink transmission timing is individually set for each mobile station apparatus so that the timing at which the transmission signal of each mobile station apparatus reaches the base station apparatus is aligned within a predetermined range.
  • the set transmission timing is notified to each mobile station device.
  • Each mobile station device transmits a signal according to the notified timing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-113049
  • the conventional transmission timing control method has a problem that the transmission efficiency can be lowered.
  • the propagation delay time is shorter than that of mobile station apparatus # 3 V, and the arrival time of each transmission signal of mobile station apparatus # 1 and mobile station apparatus # 2
  • processing for delaying the transmission timing of each transmission signal of mobile station device # 1 and mobile station device # 2 is performed.
  • a period in which all the other mobile station apparatuses # 1 and # 2 cannot transmit anything occurs due to one mobile station apparatus # 3 having the maximum propagation delay time.
  • the transmission efficiency of the entire system decreases. This transmission efficiency The phenomenon of rate reduction becomes more prominent as the maximum propagation delay time increases.
  • an object of the present invention is to provide a radio communication method, a base station apparatus, a mobile station apparatus, and the like that can improve transmission efficiency in uplink communication in an OFDMA-TDD system or the like.
  • the wireless communication method of the present invention includes a setting step of setting a signal length and a transmission timing of a transmission signal according to a propagation delay time, and a transmission step of transmitting a transmission signal of the signal length at the transmission timing.
  • the signal length is set to be longer as the propagation delay time is shorter, and the transmission timing is set to be earlier as the transmission signal is set to have a longer signal length.
  • a mobile station apparatus of the present invention that employs the above wireless communication method includes an acquisition unit that acquires a signal length and a transmission timing of a transmission signal that are set according to a propagation delay time with the base station. And a transmission means for transmitting the transmission signal having the signal length to the base station at the transmission timing.
  • transmission efficiency can be improved in uplink communication in an OFDMA-TDD system or the like.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a base station apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation example of an uplink transmission timing control section according to Embodiment 1
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a mobile station apparatus according to Embodiment 1
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an operation example of radio communication between the base station apparatus and mobile station apparatus according to Embodiment 1
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a mobile station apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an operation example of radio communication between a base station apparatus and a mobile station apparatus according to Embodiment 2 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a base station apparatus (hereinafter referred to as “base station”) provided with a transmission timing control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • base station a base station apparatus
  • the base station 100 in FIG. 1 includes an antenna 101, a radio reception unit 102, a GI (Guard Interval) deletion unit 103, an FFT (Fast Fourier Transform) unit 104, a separation unit 105, and N (N is an integer of 2 or more) Demodulators 106—1,... ⁇ 106—N, N decoding units 107—1,... ⁇ 107—N, uplink transmission timing control unit 108, N multiplexing units 111—1,.
  • GI Guard Interval
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the receiver is configured.
  • multiplexing section 111-1 to 111 -N, encoding section 11 2-1 to 112 -N, modulation section 113-1 to 113 -N, multiplexing section 114, IFFT section 115, GI addition section 116 and radio transmission section The combination of 117 constitutes a transmission unit.
  • N demodulating units 106-1 to 106-N have the same configuration, any of N demodulating units 106-1 to 106-N will be referred to in the following description. Is referred to as “demodulator 106”.
  • Base station 100 is used in the OFDMA-TDD system, and performs radio communication with N mobile station apparatuses (hereinafter referred to as “mobile stations”) # 1 to #N.
  • mobile stations hereinafter referred to as “mobile stations”) # 1 to #N.
  • radio receiving section 102 receives a multiplexed signal in which signals transmitted from mobile stations # 1 to #N are multiplexed. Then, predetermined received radio processing (down-conversion, AZD conversion, etc.) is performed on the received multiplexed signal.
  • the multiplexed signal after reception radio processing is output to GI deletion section 103 and uplink transmission timing control section 108.
  • the GI deletion unit 103 deletes the GI added to a predetermined position of the multiplexed signal input from the wireless reception unit 102.
  • the multiplexed signal after the GI deletion is output to the FFT unit 104.
  • the FFT unit 104 performs FFT processing on the multiplexed signal input from the GI deletion unit 103.
  • the multiplexed signal after the FFT processing is output to the separation unit 105.
  • Separation section 105 separates the multiplexed signal input from FFT section 104, and converts mobile stations # 1 to #
  • Each force of N gets transmitted data # 1 ⁇ # N.
  • Data #n from mobile station #n (n is an arbitrary integer in the range of 1 to N) is input to demodulation section 106.
  • Demodulation section 106 demodulates data #n input from demultiplexing section 105, and decoding section 107 decodes demodulated data #n. Decrypted data #n is output as received data #n.
  • Uplink transmission timing control section 108 as a transmission timing control apparatus controls the transmission timing of mobile stations # 1 to #N using the multiplexed signal input from radio reception section 102. With this transmission timing control, the signal lengths of the transmission signals of the mobile stations # 1 to #N are different. N transmission timing notification signals # 1 to #N force Generated as a result of transmission timing control. Transmission timing notification signal #n generated for mobile station #n is output to multiplexing section 111. The specific operation of transmission timing control will be described later.
  • the multiplexing unit 111 multiplexes the transmission data #n addressed to the mobile station #n and the transmission timing notification signal #n addressed to the mobile station #n to obtain a multiplexed signal #n.
  • Multiplex signal #n is output to encoding section 112.
  • the code key unit 112 codes the multiplexed signal #n input from the multiplexing unit 111.
  • the modulation unit 113 modulates the multiplexed signal #n encoded by the encoding unit 112 to obtain a modulation signal #n.
  • Modulation signal #n also has a series power of modulation symbols.
  • Modulated signal #n is output to multiplexing section 114.
  • the multiplexing unit 114 multiplexes the modulation signal #n input from the modulation unit 113 to obtain a frequency multiplexed signal.
  • This frequency multiplexed signal is output to IFFT section 115.
  • IFFT section 115 performs IFFT processing on the frequency multiplexed signal input from multiplexing section 114.
  • the IFFT process assigns modulation signal #n force 3 ⁇ 4th subcarrier fn. Shall be.
  • GI adding section 116 adds a GI to a predetermined position of the frequency multiplexed signal subjected to IFFT processing by IFFT section 115.
  • Radio transmitting section 117 performs predetermined transmission radio processing (DZA conversion, up-conversion, etc.) on the frequency multiplexed signal to which GI is added by GI adding section 116, and the frequency multiplexed signal after the transmission radio processing is processed. Transmit from antenna 101 to mobile stations # 1 to #N.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation example of transmission timing control in uplink transmission timing control section 108.
  • uplink transmission timing control section 108 measures propagation delay times ⁇ 1 to ⁇ ⁇ of mobile stations # 1 to #N as acquisition means.
  • a measurement method for example, a method of using a pilot signal inserted at a predetermined position in a frame or a method of detecting a relative propagation delay difference between mobile stations by GI correlation can be considered.
  • step S2 the uplink transmission timing control section 108 uses the measured propagation delay times ⁇ 1 to ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ as determination means to set the transmission timing of each mobile station # 1 to # ⁇ . I do.
  • timing control values # 1 to # ⁇ for controlling the transmission timing of each mobile station # 1 to # ⁇ are calculated.
  • the timing control value # ⁇ is defined as the OFDM symbol on the uplink (hereinafter referred to as the “uplink symbol”) from the timing when the mobile station # ⁇ completes reception of the OFDM symbol on the downlink (hereinafter referred to as “downlink symbol”). This is the time interval until the start of transmission.
  • the timing control value #n In the process of calculating the timing control value #n, the first thing to be done is a mutual comparison of the measured propagation delay times ⁇ 1 to ⁇ ⁇ . As a result of this comparison, the mobile station # ⁇ ( ⁇ ⁇ ⁇ is any one in the range of 1 to ⁇ ⁇ ⁇ having the maximum propagation delay time, that is, the distance to the base station 100 is the farthest among the mobile stations # 1 to # ⁇ . Is an integer). In order to improve transmission efficiency, it is preferable to make the timing control value ⁇ of mobile station # ⁇ ⁇ as small as possible. Therefore, in this embodiment, the timing control value ⁇ is determined by the mobile stations # 1 to # ⁇ . The minimum control time T (system design value) required from the completion of line symbol reception to the start of uplink symbol transmission is determined.
  • T system design value
  • the number of additional OFDM symbols ⁇ p ( ⁇ p is a natural number) is calculated.
  • the number of additional OFDM symbols ⁇ ⁇ represents the number of uplink symbols of mobile station # ⁇ that can be received before base station 100 starts receiving uplink symbols of mobile station # ⁇ in the uplink slot.
  • the uplink symbol to be transmitted is added according to the number of additional OFDM symbols ⁇ .
  • the number of additional OFDM symbols ⁇ is calculated by the propagation delay time ⁇ ⁇ of mobile station # ⁇ , the propagation delay time ⁇ ⁇ of mobile station # ⁇ and the OFDM symbol length (ie, the OFDM symbol time length) L Is used. Specifically, the number of additional OFDM symbols ⁇ is calculated by finding the maximum natural number less than or equal to twice the difference between the propagation delay time ⁇ ⁇ and the propagation delay time ⁇ ⁇ divided by the OFDM symbol length L. The difference between propagation delay time ⁇ ⁇ and propagation delay time ⁇ ⁇ is the propagation delay difference between mobile station # ⁇ and mobile station # ⁇ .
  • the timing control value Tp of mobile station #p is calculated. Specifically, using the propagation delay time ⁇ of mobile station # ⁇ , propagation delay time ⁇ M of mobile station # ⁇ , OFDM symbol length L, shortest control time T, and the number of additional OFDM symbols ⁇ ⁇ , From (1), the timing control value Tp is calculated.
  • three mobile stations # 1, mobile station # 2, and mobile station # 3 that communicate wirelessly with base station 100 exist at locations of lkm, 5km, and 10km from base station 100, respectively, and propagation delay time ⁇ 1 , ⁇ 2 and ⁇ 3 forces are 3.3 [s], 16.7 [s], and 33.3 [s], respectively.
  • OFD M symbol length L is 8 [s], s].
  • the timing control value ⁇ 3 of the mobile station # 3 is determined to be 10 [s].
  • the number of additional OFDM symbols ⁇ of mobile station # 1 is determined to be the maximum natural number that does not exceed the value obtained as a result of the calculation of 2 (33.3-3.3) ⁇ 8, that is, 7.
  • the number of additional OF DM symbols ⁇ 2 of mobile station # 2 exceeds the value obtained as a result of the calculation of 2 (33.3-16.7) ⁇ 8.
  • There is no maximum natural number, ie 4 is determined. Therefore, the timing control value T1 of the mobile station # 1 and the timing control value T2 of the mobile station # 2 are calculated by the following equations (2) and (3), respectively.
  • step S2 the base station 100 starts reception of the mobile station #p power symbol in a certain uplink slot, and the base station 100 receives the mobile station #M from the mobile station #M in the uplink slot.
  • a transmission timing notification signal # ⁇ indicating the determined or calculated timing control value Tn is generated. More preferably, in the transmission timing notification signal # ⁇ , the timing control value ⁇ or the number of additional OFDM symbols ⁇ is indicated by the power of the timing control value ⁇ . Transmission timing notification signal # ⁇ is multiplexed by transmission section 111 with transmission data # ⁇ .
  • the configuration of # ⁇ is shown in Figure 3.
  • the mobile station 150 in FIG. 3 includes an antenna 151, a radio receiver 152, a GI IJ excluding unit 153, an FFT unit 154, a normal serial conversion (PZS) unit 155, a demodulating unit 156, a decoding unit 157, and transmission timing control.
  • the combination of radio receiving section 152, GI deleting section 153, FFT section 154, parallel serial conversion (PZS) section 155, demodulating section 156, and decoding section 157 constitutes a receiving section.
  • the combination of transmission timing control section 158, encoding section 159, modulation section 160, serial parallel conversion (SZP) section 161, IFFT section 162, GI addition section 163, and wireless transmission section 164 constitutes a transmission section
  • Radio receiving section 152 receives the frequency multiplexed signal transmitted from base station 100 with antenna 152, and performs predetermined reception radio processing on the received frequency multiplexed signal. Receive radio The processed frequency multiplexed signal is output to GI deletion section 153.
  • the GI deletion unit 153 deletes the GI added to the predetermined position of the frequency multiplexed signal input from the radio reception unit 152. Frequency multiplexed signal after GI deletion is output to FFT unit 154
  • the FFT unit 154 performs FFT processing on the frequency multiplexed signal input from the GI deletion unit 153. By the FFT processing in FFT section 154, modulated signal #n assigned to subcarrier fn is obtained from the frequency multiplexed signal. The obtained modulation signal #n is output to the PZS unit 15 5.
  • PZS section 155 performs parallel serial conversion on modulated signal #n input from FFT section 154. Modulation signal #n after parallel-serial conversion is output to demodulator 156
  • Demodulation section 156 demodulates each symbol of modulated signal #n input from PZS section 155 to obtain data #n.
  • Decoding unit 157 decodes data #n obtained by demodulation unit 156, and outputs decoded data #n as received data #n.
  • Transmission timing control signal #n included in received data #n is output to transmission timing control section 158.
  • Transmission timing control section 158 operates in accordance with timing control value Tn indicated in transmission timing control signal #n. Specifically, after the downlink symbol reception is completed, the operation timing of the coding unit 159 is adjusted so that uplink symbol transmission is started when the time indicated by the timing control value ⁇ elapses. The operation timing is instructed to the sign key unit 159.
  • encoding section 159 encodes transmission data # ⁇ .
  • Modulation section 160 modulates transmission data # ⁇ encoded by encoding section 159.
  • Modulation signal # ⁇ obtained by this modulation processing is output to SZP section 161.
  • SZP section 161 performs serial-parallel conversion on modulated signal # ⁇ input from modulating section 160. Modulation signal # ⁇ after serial-parallel conversion is output to IFFT section 162
  • IFFT section 162 performs IFFT processing on modulated signal # ⁇ input from SZP section 161.
  • the Modulated signal #n after IFFT processing is output to GI adding section 163.
  • GI adding section 163 adds a GI to a predetermined position of modulated signal #n input from IFFT section 162. Modulated signal #n after the addition of GI is output to radio transmitting section 164.
  • Radio transmission section 164 performs predetermined transmission radio processing on modulated signal #n output from GI addition section 163. Then, modulated signal #n after transmission radio processing is transmitted from antenna 151 to base station 100.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of wireless communication operation between base station 100 and each of three mobile stations # 1 to # 3.
  • the first row in Figure 4 shows the transmission / reception operation of base station 100
  • the second row shows the transmission / reception operation of mobile station # 1
  • the third row shows the transmission / reception operation of mobile station # 2
  • the fourth row shows the transmission of mobile station # 3.
  • the transmission and reception operations are shown respectively.
  • base station 100 transmits multiple signals to mobile stations # 1 to # 3.
  • H H is a natural number
  • H downlink symbols DS # 31 to # 3H addressed to mobile station # 3 are included! Therefore, the first symbol of the downlink slot is the downlink symbol DS # 11, # 21, # 31, and the last symbol of the downlink slot is the downlink symbol DS # 1H, # 2H, # 3H.
  • Time tO force At time tl when 1 is elapsed as the propagation delay time, mobile station # 1 starts receiving downlink symbols DS # 11 to # 1H. In addition, at time t2 when the time tO force has also passed the propagation delay time 2, mobile station # 2 starts receiving downlink symbols DS # 21 to # 2H. In addition, at time t3 when the time tO force has elapsed by the propagation delay time ⁇ 3, mobile station # 3 starts receiving downlink symbols 03 # 31 to # 311. That is, in this example, the mobile station located farthest from the base station 100 is the mobile station # 3.
  • Mobile station # 3 starts transmission of K (K is a natural number) uplink symbols US # 31 to # 3 K at time t 8.
  • K is a natural number
  • the shortest control time T is set to zero.
  • mobile station # 2 operates according to timing control value T2 notified from base station 100. Specifically, the mobile station # 2 starts transmitting uplink symbols when the time interval indicated as the timing control value T2 has elapsed t6, that is, at time t7.
  • Uplink symbols transmitted from mobile station # 2 include one or more additional symbols in addition to K uplink symbols US # 21 to # 2K.
  • transmission of an additional symbol is started, and after completion of transmission of the additional symbol, transmission of K uplink symbols US # 21 to # 2K is started.
  • the number of additional symbols is equal to the number of additional OFDM symbols ⁇ 2 calculated by the base station 100.
  • two additional symbols US # 2al and # 2 a2 are shown as an example.
  • mobile station # 1 operates according to the timing control value T 1 notified from base station 100. Specifically, mobile station # 1 starts transmission of an uplink symbol when the time interval indicated as timing control value T1 has also elapsed at time t4, that is, at time t5.
  • the uplink symbol transmitted from mobile station # 1 includes one or more additional symbols in addition to K uplink symbols US # 11 to # 1K. At time t5, transmission of additional symbols is started, and after completion of transmission of the additional symbols, transmission of K uplink symbols US # 11 to # 1K is started.
  • the number of additional symbols is equal to the number of additional OFDM symbols ⁇ 1 calculated by the base station 100.
  • FIG. 4 shows four additional symbols US # lal to # la4 as an example.
  • base station 100 receives uplink symbols 113 # 11 to # 11 ⁇ , # 21 to # 2K,
  • the reception timing of the uplink symbols US #lal, # 2al, # 31 received first from the mobile stations # 1 to # 3 is different.
  • control is performed so that the reception timings of a plurality of symbols (for example, uplink symbols US # 11, # 21, # 31) received in parallel are aligned.
  • the uplink transmission timing is controlled so that the reception timing in the uplink slot is aligned in symbol units. Thereby, the occurrence of inter-user interference is prevented.
  • the mobile station in the OFDMA-TDD system, the mobile station
  • the timing at which base station 100 starts receiving symbols from mobile station #p in the uplink slot is The transmission timings of mobile station # and mobile station # ⁇ are determined so that the base station 100 is ⁇ ⁇ times the OFDM symbol length L before the base station 100 starts receiving symbols from mobile station # M. Therefore, in the uplink slot, mobile station # ⁇ can not only transmit oc ⁇ more symbols to base station 100 than mobile station # ⁇ , but also transmit symbols from mobile station # ⁇ . And the symbol transmitted from mobile station # ⁇ ⁇ ⁇ can be prevented from interfering with each other, and as a result, transmission efficiency can be improved in uplink communication in the OFDM A-TDD system.
  • propagation delay time ⁇ ⁇ is measured at base station 100, but propagation delay time ⁇ is measured at mobile station # ⁇ , and mobile station # ⁇ May report the propagation delay time ⁇ ⁇ to the base station 100.
  • modulated signal # ⁇ is assigned to ⁇ th subcarrier fn by IFFT section 115, but modulated signal #n may be assigned to a plurality of subcarriers. . In this case, modulated signal #n assigned to a plurality of subcarriers is acquired by FFT section 104.
  • control signal of transmission timing control section 158 is output only to coding section 159 to the transmission section of mobile station 150, but the control signal May be output to the encoding unit 159, the modulation unit 160, the serial / parallel conversion (SZP) unit 161, etc., and the respective processing start timings may be notified.
  • SZP serial / parallel conversion
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the mobile station according to Embodiment 2 of the present invention. Note that the mobile station described in the present embodiment has the same basic configuration as mobile station 150 described in the first embodiment. Therefore, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the mobile station 250 in FIG. 5 includes a pilot generation unit 251 and a switch unit 252 in addition to the components of the mobile station 150.
  • Mobile station 250 performs radio communication with base station 100 described in the first embodiment.
  • the pilot generation unit 251 generates a pilot symbol that is a known signal, and outputs the generated pilot symbol to the switch unit 252.
  • the switch unit 252 switches the output to the SZP unit 161 in accordance with the switching instruction from the transmission timing control unit 158. For example, the switch unit 252 outputs the pilot symbol input from the pilot generation unit 251 to the SZP unit 161 during the period when the switching instruction is received, and receives the pilot symbol input from the modulation unit 160 during the period when the switching instruction is not received.
  • the modulated signal #n is output to the SZP unit 161.
  • transmission timing control section 158 outputs a switching instruction to switch section 252 in accordance with transmission timing control signal #p input from decoding section 157. For example, transmission timing control section 158 outputs a switching instruction from the transmission timing specified by the downlink symbol reception completion timing and timing control value Tp. Then, when the period having the time length of the transmission timing force L X ⁇ ⁇ has elapsed, the output of the switching instruction is stopped.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of wireless communication operation between base station 100 and each of three mobile stations # 1 to # 3.
  • the first row in Fig. 6 shows the transmission / reception operation of base station 100
  • the second row shows the transmission / reception operation of mobile station # 1
  • the third row shows the transmission / reception operation of mobile station # 2
  • the fourth row shows that mobile station # 3
  • the transmission and reception operations are shown respectively.
  • pilot symbols are added from mobile stations # 1 and # 2. Sent as a symbol. Specifically, mobile station # 1 transmits ⁇ 1 pilot symbols as additional symbols. FIG. 6 shows four pilot symbols PS # 11 to # 14 as an example. Mobile station # 2 transmits a 2 pilot symbols as additional symbols. FIG. 6 shows two pilot symbols 1 ⁇ # 21 to # 22 as an example.
  • mobile station #p transmits a pilot symbol as a symbol that is at least! / Out of ⁇ ⁇ symbols transmitted continuously from the transmission timing. Since mobile station # ⁇ with a relatively short propagation delay time has relatively high uplink reception quality, for example, a high-level modulation scheme such as 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or 64Q AM can be applied. High-modulation number modulation schemes have a greater effect on channel performance than channel estimation accuracy compared to low-multilevel modulation schemes such as BPSK (Binary Phase Shift Keying) and QPSK (Quadrature Phase Shift keying). . Therefore, as in this embodiment, if mobile station #p with a relatively short propagation delay time transmits more pilot symbols, the channel estimation accuracy is improved, which in turn improves the transmission efficiency of the entire system. Can be improved.
  • BPSK Binary Phase Shift Keying
  • QPSK Quadrature Phase Shift keying
  • the additional symbol of mobile station #n is configured to be transmitted by subcarrier fn assigned to mobile station #n.
  • additional symbols are transmitted using subcarriers that are allocated for mobile stations!
  • a mobile station with a short propagation delay time can transmit more symbols, improving transmission efficiency.
  • a plurality of subcarriers may be allocated to one mobile station.
  • radio communication method mobile station apparatus, base station apparatus, and the like according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications.
  • the power described with reference to an example in which the present invention is configured by nodeware can also be realized by software.
  • the mobile communication device and the base station device according to the present invention are described by describing the algorithm of the wireless communication method according to the present invention in a programming language, storing the program in a memory, and causing the information processing means to execute the program. The same function can be realized.
  • the base station in the above embodiment may be represented as Node B, the mobile station as UE, and the subcarrier as Tone.
  • Each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
  • IC integrated circuit
  • system LSI system LSI
  • super LSI non-linear LSI
  • non-linear LSI depending on the difference in power integration as LSI.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. It is also possible to use a field programmable gate array (FPGA) that can be programmed after LSI manufacture and a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of circuit cells inside the LSI.
  • FPGA field programmable gate array
  • Transmission timing control apparatus base station apparatus, mobile station apparatus, transmission timing control of the present invention
  • the method and the wireless communication method can be applied to a base station apparatus or a mobile station apparatus of the OFDMA-TDD system.

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Abstract

　ＯＦＤＭＡ－ＴＤＤシステム等での上り回線通信において、伝送効率を向上させることができる無線通信方法を開示する。この方法を採用する上り回線送信タイミング制御部（１０８）は、ＯＦＤＭＡ－ＴＤＤ方式に基づいて基地局（１００）と通信する移動局（＃ｐ）および移動局（＃Ｍ）の各送信タイミングを制御する。上り回線送信タイミング制御部（１０８）は、移動局（＃ｐ）および移動局（＃Ｍ）の各伝搬遅延時間τｐ、τＭについての情報を取得する。また、上り回線送信タイミング制御部（１０８）は、伝搬遅延時間τｐが伝搬遅延時間τＭよりも小さい場合、上り回線区間において基地局（１００）が移動局（＃ｐ）からのシンボルの受信を開始するタイミングが、同区間において基地局（１００）が移動局（＃Ｍ）からのシンボルの受信を開始するタイミングよりも、ＯＦＤＭシンボル長Ｌのαｐ（αｐは自然数）倍だけ早くなるように、移動局（＃ｐ）および移動局（＃Ｍ）の各送信タイミングを決定する。

Description

無線通信方法、基地局装置、および移動局装置
技術分野
[0001] 本発明は、 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)—TDD (Ti me Division Duplex)方式等の無線通信に用いられる送信タイミング制御装置、基地 局装置、移動局装置、送信タイミング制御方法および無線通信方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、無線通信、特に移動体通信では、音声だけでなく画像などの様々な情報が 伝送の対象物となっている。伝送対象物の多様化に伴い、情報を高速で伝送する技 術の実現が求められている。マルチキャリア伝送方式の 1つである OFDM (Orthogon al Frequency Division Multiplexing)は、前述の要求に応え得る伝送方式として注目 されている。
[0003] OFDMにおける多元接続方式である OFDMA (Orthogonal Frequency Division M ultiple Access)は、無線通信システムで使用可能な周波数帯域を複数の帯域に細分 化し、各ユーザ (例えば、移動局装置)を複数の帯域のいずれかに割り当てることに よって、複数ユーザの周波数多重を実現する技術である。
[0004] OFDMAを適用した無線通信システムの 1つに、 OFDMA— TDD (Orthogonal Fr equency Division Multiple Access - Time Division Duplex)ンスアム力 Sある。 TDD方 式の双方向無線通信では、上り回線と下り回線とで同一の周波数帯域を用いるため 、周波数利用効率が高い。また、上り回線と下り回線とで非対称な時間を割り当てて 伝送比率を変更するため、トラヒックの変化に柔軟に対応できる。
[0005] ところで、一般に、あるセルの基地局装置とそのセルに存在する各移動局装置との 間の距離は異なるため、基地局装置と各移動局装置との間の伝搬遅延時間も異なる 。以下、伝搬遅延時間の相違を「伝搬遅延差」と言う。通常、 TDD方式においては、 各移動局装置は、下り回線の信号の受信を完了した後、さらにガードピリオド (ガード タイムと呼ばれることもある）が経過してから、上り回線の信号の送信を開始する。この とき、伝搬遅延差に起因して、各移動局装置の送信信号が基地局装置に到達するタ イミングにずれが生じることがある。これにより、複数の移動局装置の送信信号が相互 干渉する符号間干渉 (以下「ユーザ間干渉」と言う）が発生する。
[0006] OFDMA— TDD方式の無線通信にお 、て符号間干渉の発生を防止する方法と して、上り回線の信号の送信タイミングを制御する方法が提案されている（例えば、特 許文献 1参照)。この送信タイミング制御方法では、各移動局装置の送信信号が基地 局装置に到達するタイミングが所定範囲内に揃うように上り回線の送信タイミングが 移動局装置毎に個別に設定される。設定された送信タイミングは基地局装置力 各 移動局装置に通知される。各移動局装置は、通知されたタイミングに従って信号の 送信を行う。
特許文献 1：特開平 11― 113049号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、上記従来の送信タイミング制御方法にぉ 、ては、伝送効率が低下し 得るという問題がある。
[0008] この問題を具体的に説明するために、無線通信システムの典型的な例を想定する 。この例では、周波数多重された 3つの移動局装置 MS # 1、 MS # 2、 MS # 3と基 地局装置 BS # 1とが無線通信を行う。また、移動局装置 MS # 1、 MS # 2、 MS # 3 のうち基地局装置 BS # 1の最も近くに位置するものは移動局装置 MS # 1であり、移 動局装置 MS # 1、 MS # 2、 MS # 3のうち基地局装置 BS # 1の最も遠くに位置する ものは移動局装置 MS # 3である。つまり、移動局装置 # 3の伝搬遅延時間が最も大 きぐ移動局装置 # 1の伝搬遅延時間が最も小さい。
[0009] この無線通信システムにお 、て、例えば、移動局装置 # 3よりも伝搬遅延時間が短 V、移動局装置 # 1および移動局装置 # 2の各送信信号の到達時刻を、移動局装置 # 3の送信信号の到達時刻にスロット単位またはフレーム単位で合わせるために、移 動局装置 # 1および移動局装置 # 2の各送信信号の送信タイミングを遅延させる処 理が行われる。このような処理が行われると、最大の伝搬遅延時間を有する 1つの移 動局装置 # 3のために、その他全ての移動局装置 # 1、 # 2が何も送信できなくなる 期間が発生する。その結果、システム全体の伝送効率が低下する。また、この伝送効 率低下の現象は、最大伝搬遅延時間が大きくなるに連れて顕著になる。
[0010] よって、本発明の目的は、 OFDMA—TDDシステム等での上り回線通信において 、伝送効率を向上させることができる無線通信方法、基地局装置、移動局装置等を 提供することである。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明の無線通信方法は、伝搬遅延時間に応じて送信信号の信号長および送信 タイミングを設定する設定ステップと、前記信号長の送信信号を前記送信タイミング で送信する送信ステップと、を有するようにした。また、前記設定ステップにおいて、 前記信号長は、前記伝搬遅延時間が短いほど長く設定され、前記送信タイミングは、 信号長が長く設定された送信信号ほど早い送信タイミングが設定される。
[0012] 例えば、上記無線通信方法を採用する本発明の移動局装置は、基地局との間の 伝搬遅延時間に応じて設定される、送信信号の信号長および送信タイミングを取得 する取得手段と、前記信号長の送信信号を前記送信タイミングで前記基地局へ送信 する送信手段と、を有する構成を採る。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、 OFDMA—TDDシステム等での上り回線通信において、伝送 効率を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る基地局装置の構成を示すブロック図
[図 2]実施の形態 1に係る上り回線送信タイミング制御部の動作例を説明するための フロー図
[図 3]実施の形態 1に係る移動局装置の構成を示すブロック図
[図 4]実施の形態 1に係る基地局装置と移動局装置との無線通信の動作例を説明す るための図
[図 5]本発明の実施の形態 2に係る移動局装置の構成を示すブロック図
[図 6]実施の形態 2に係る基地局装置と移動局装置との無線通信の動作例を説明す るための図 発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
[0016] (実施の形態 1)
図 1は、本発明の実施の形態 1に係る送信タイミング制御装置を備えた基地局装置 (以下「基地局」と言う）の構成を示すブロック図である。
[0017] 図 1の基地局 100は、アンテナ 101、無線受信部 102、 GI (Guard Interval)削除部 103、 FFT(Fast Fourier Transform)部 104、分離部 105、 N (Nは 2以上の整数）個 の復調部 106— 1、…ゝ 106— N、 N個の復号ィ匕部 107— 1、…ゝ 107— N、上り回線 送信タイミング制御部 108、 N個の多重部 111— 1、 · ··、 111— N、 N個の符号化部 1 12— 1、…ゝ 112— N、 N個の変調部 113— 1、…ゝ 113— N、多重部 114、 IFFT(ln verse Fast Fourier Transform)部 115、 GI付カ卩部 116および無線送信部 117を有す る。無線受信部 102、 GI削除部 103、 FFT部 104、分離部 105、復調部 106— 1〜1 06 - N、復号化部 107— 1-107- Nおよび上り回線送信タイミング制御部 108の 組み合わせは、受信部を構成する。また、多重部 111— 1〜111—N、符号化部 11 2— 1〜112— N、変調部 113— 1〜113— N、多重部 114、 IFFT部 115、 GI付加 部 116および無線送信部 117の組み合わせは、送信部を構成する。
[0018] なお、 N個の復調部 106— 1〜106— Nは互いに同様の構成を有するため、以下 の説明において N個の復調部 106— 1〜106— Nのうち任意のものについて言及す るときは、「復調部 106」と言う。また、 N個の復号化部 107— 1〜107— N、 N個の多 重部 111 1〜： L 11 N、 N個の符号化部 112—1〜112—Nおよび変調部 113— 1〜113—Nについても同様に、「復号化部 107」、「多重部 111」、「符号化部 112」 、「変調部 113」と言う。
[0019] 基地局 100は、 OFDMA—TDDシステムにおいて用いられ、 N個の移動局装置（ 以下「移動局」と言う） # 1〜# Nと無線通信を行う。
[0020] 基地局 100において、無線受信部 102は、移動局 # 1〜# Nから送信された信号 が多重された多重信号を受信する。そして、受信した多重信号に対して所定の受信 無線処理 (ダウンコンバート、 AZD変換など）を施す。受信無線処理後の多重信号 は GI削除部 103および上り回線送信タイミング制御部 108に出力される。 [0021] GI削除部 103は、無線受信部 102から入力された多重信号の所定位置に付加さ れている GIを削除する。 GI削除後の多重信号は FFT部 104に出力される。
[0022] FFT部 104は、 GI削除部 103から入力された多重信号に対して FFT処理を施す。
FFT処理後の多重信号は分離部 105に出力される。
[0023] 分離部 105は、 FFT部 104から入力された多重信号を分離して、移動局 # 1〜 #
Nの各々力も送信されたデータ # 1〜# Nを得る。移動局 # n (nは 1〜Nの範囲内の 任意の整数)からのデータ # nは復調部 106に入力される。
[0024] 復調部 106は、分離部 105から入力されたデータ # nを復調し、復号ィ匕部 107は、 復調されたデータ # nを復号する。復号されたデータ # nは受信データ # nとして出 力される。
[0025] 送信タイミング制御装置としての上り回線送信タイミング制御部 108は、無線受信 部 102から入力された多重信号を用いて、各移動局 # 1〜# Nの送信タイミングを制 御する。この送信タイミング制御により、各移動局 # 1〜# Nの送信信号の信号長は 異なったものとなる。 N個の送信タイミング通知信号 # 1〜# N力 送信タイミング制 御の結果として生成される。移動局 # nのために生成された送信タイミング通知信号 # nは、多重部 111に出力される。送信タイミング制御の具体的な動作については後 で説明する。
[0026] 多重部 111は、移動局 # n宛ての送信データ # nに、移動局 # n宛ての送信タイミ ング通知信号 # nを多重して多重信号 # nを得る。多重信号 # nは符号化部 112に 出力される。
[0027] 符号ィ匕部 112は、多重部 111から入力された多重信号 # nを符号ィ匕する。変調部 1 13は、符号ィ匕部 112によって符号化された多重信号 # nを変調して、変調信号 # n を得る。変調信号 # nは変調シンボルの系列力も成る。変調信号 # nは多重部 114 に出力される。
[0028] 多重部 114は、変調部 113から入力された変調信号 # nを多重して、周波数多重 信号を得る。この周波数多重信号は IFFT部 115に出力される。 IFFT部 115は、多 重部 114から入力された周波数多重信号に対して IFFT処理を施す。本実施の形態 では、この IFFT処理によって、変調信号 # n力 ¾番目のサブキャリア fnに割り当てら れるものとする。
[0029] GI付加部 116は、 IFFT部 115によって IFFT処理を施された周波数多重信号の 所定位置に GIを付加する。無線送信部 117は、 GI付加部 116によって GIを付加さ れた周波数多重信号に対して所定の送信無線処理 (DZA変換、アップコンバートな ど）を施して、送信無線処理後の周波数多重信号をアンテナ 101から移動局 # 1〜 # Nに対して送信する。
[0030] ここで、上り回線送信タイミング制御部 108における送信タイミング制御の具体的な 動作について説明する。図 2は、上り回線送信タイミング制御部 108における送信タ イミング制御の動作例を説明するためのフロー図である。
[0031] まず、ステップ S 1では、上り回線送信タイミング制御部 108は、取得手段として、各 移動局 # 1〜# Nの伝搬遅延時間 τ 1〜 τ Νを測定する。測定方法としては、例え ば、フレーム中の決められた位置に挿入されたパイロット信号を利用する方法や、 GI 相関による移動局間の相対的な伝搬遅延差を検出する方法などが考えられる。
[0032] そして、ステップ S2では、上り回線送信タイミング制御部 108は、決定手段として、 測定された伝搬遅延時間 τ 1〜 τ Νを用いて、各移動局 # 1〜# Νの送信タイミング の設定を行う。
[0033] ステップ S2での処理について、より具体的に説明する。本実施の形態では、各移 動局 # 1〜 # Νの送信タイミングを制御するためのタイミング制御値 # 1〜 # Νが算 出される。タイミング制御値 # ηは、移動局 # ηが下り回線での OFDMシンボル (以下 「下り回線シンボル」と言う）の受信を完了するタイミングから上り回線での OFDMシ ンボル (以下「上り回線シンボル」と言う）の送信を開始するタイミングまでの時間間隔 を表す。
[0034] タイミング制御値 # nの算出過程にぉ 、てまず行われることは、測定された伝搬遅 延時間 τ 1〜 τ Νの相互比較である。この比較の結果として、最大の伝搬遅延時間 を有する、つまり、基地局 100までの距離が移動局 # 1〜# Νの中で最も遠い移動 局 # Μ (Μは 1〜Νの範囲内のいずれかの整数）が特定される。伝送効率向上のた めには、移動局 # Μのタイミング制御値 ΤΜはできるだけ小さくすることが好ま U、。 したがって、本実施の形態では、タイミング制御値 ΤΜは、移動局 # 1〜# Νが下り回 線シンボル受信完了から上り回線シンボル送信開始までに要する最短制御時間 T ( システム設計値）に決定される。
[0035] 移動局 # Mのタイミング制御値 TMが決定された後、移動局 # M以外の各移動局
# n (以下、移動局 # M以外の移動局 # nを「移動局 # p」と言う）につ!/、ての追加 OF DMシンボル数 α p ( α pは自然数）が算出される。なお、追加 OFDMシンボル数 α ρ は、基地局 100が上り回線スロットにおいて移動局 #Μの上り回線シンボルの受信を 開始するタイミングまでに受信可能な移動局 #ρの上り回線シンボルの数を表す。移 動局 #ρでは、送信する上り回線シンボルが追加 OFDMシンボル数 αρに従って追 加される。
[0036] 追加 OFDMシンボル数 αρの算出処理には、移動局 #ρの伝搬遅延時間 τ ρ、移 動局 #Μの伝搬遅延時間 τ Μおよび OFDMシンボル長（つまり、 OFDMシンボル の時間長) Lが用いられる。具体的には、伝搬遅延時間 τ ρと伝搬遅延時間 τ Μとの 差の 2倍を OFDMシンボル長 Lで割った値以下の最大自然数を求めることによって、 追加 OFDMシンボル数 αρが算出される。なお、伝搬遅延時間 τ ρと伝搬遅延時間 τ Μとの差は、移動局 # ρと移動局 # Μとの伝搬遅延差である。
[0037] 追加 OFDMシンボル数 a pが算出された後、移動局 # pのタイミング制御値 Tpが 算出される。具体的には、移動局 #ρの伝搬遅延時間て ρ、移動局 #Μの伝搬遅延 時間 τ M、 OFDMシンボル長 L、最短制御時間 Tおよび追加 OFDMシンボル数 α Ρを用いて、次の式（1)により、タイミング制御値 Tpが算出される。
Τρ = 2(τρ- rM)+T-apXL ··· (1)
[0038] 例えば、基地局 100と無線通信する 3つの移動局 #1、移動局 #2、移動局 #3が それぞれ基地局 100から lkm、 5km、 10kmの地点に存在し、伝搬遅延時間 τ 1、 τ 2、 τ 3力それぞれ 3. 3 [ s]、 16. 7 [ s]、 33. 3 [ s]であるとする。また、 OFD Mシンボル長 Lが 8 [ s]であるとし、
Figure imgf000009_0001
s]であるとする。
[0039] この場合、移動局 # 3のタイミング制御値 Τ3は 10[ s]に決定される。また、移動 局 #1の追加 OFDMシンボル数 αΐは、 2(33. 3— 3. 3) Ζ8の算出結果として得ら れる値を超過しない最大自然数、つまり 7に決定される。また、移動局 #2の追加 OF DMシンボル数 α 2は、 2(33. 3— 16. 7) Ζ8の算出結果として得られる値を超過し ない最大自然数、つまり 4に決定される。したがって、移動局 #1のタイミング制御値 T1および移動局 # 2のタイミング制御値 T2は、それぞれ次の式（2)、 (3)によってそ れぞれ算出される。
Tl = l(33. 3-3. 3)+10-7Χ8 = 14[^5] ---(2)
T2=l(33. 3-16. 7)+10— 4X8 = 11. 2[/zs] ·'·(3)
[0040] すなわち、ステップ S2では、ある上り回線スロットにおいて基地局 100が移動局 #p 力 のシンボルの受信を開始する受信タイミング力、その上り回線スロットにおいて基 地局 100が移動局 # Mからのシンボルの受信を開始する受信タイミングよりも、 OFD Mシンボル長 の α ρ倍だけ早くなるように、移動局 # ρの送信タイミングおよび移動 局 #Μの送信タイミングを決定する。なお、「0^」を単に「0；」と表記しても良ぃ（っま り、 αρ= )
[0041] そして、ステップ S3では、決定または算出されたタイミング制御値 Tnを示す送信タ イミング通知信号 #ηを生成する。より好ましくは、送信タイミング通知信号 #ρには、 タイミング制御値 Τρのほ力 に、タイミング制御値 ΤΜまたは追加 OFDMシンボル数 αρが示される。送信タイミング通知信号 #ηは、多重部 111で送信データ #ηに多 重される。
[0042] 次に、基地局 100と無線通信を行う移動局 #ηの構成について説明する。移動局
#ηの構成は図 3に示されている。図 3の移動局 150は、アンテナ 151、無線受信部 152、 GI肖 IJ除部 153、 FFT部 154、ノ ラレルシリアル変換（PZS)部 155、復調部 15 6、復号化部 157、送信タイミング制御部 158、符号化部 159、変調部 160、シリアル パラレル変換 (SZP)部 161、 IFFT部 162、 GI付加部 163および無線送信部 164を 有する。なお、無線受信部 152、 GI削除部 153、 FFT部 154、パラレルシリアル変換 (PZS)部 155、復調部 156および復号ィ匕部 157の組み合わせは、受信部を構成す る。また、送信タイミング制御部 158、符号化部 159、変調部 160、シリアルパラレル 変換 (SZP)部 161、 IFFT部 162、 GI付加部 163および無線送信部 164の組み合 わせは、送信部を構成する。
[0043] 無線受信部 152は、基地局 100から送信された周波数多重信号をアンテナ 152で 受信し、受信した周波数多重信号に対して所定の受信無線処理を施す。受信無線 処理後の周波数多重信号は GI削除部 153に出力される。
[0044] GI削除部 153は、無線受信部 152から入力された周波数多重信号の所定位置に 付加された GIを削除する。 GI削除後の周波数多重信号は FFT部 154に出力される
[0045] FFT部 154は、 GI削除部 153から入力された周波数多重信号に対して FFT処理 を施す。 FFT部 154での FFT処理によって、周波数多重信号から、サブキャリア fn に割り当てられた変調信号 # nが取得される。取得された変調信号 # nは PZS部 15 5に出力される。
[0046] PZS部 155は、 FFT部 154から入力された変調信号 # nに対してパラレルシリア ル変換を施す。パラレルシリアル変換後の変調信号 # nは復調部 156に出力される
[0047] 復調部 156は、 PZS部 155から入力された変調信号 # nの各シンボルを復調して 、データ # nを得る。復号ィ匕部 157は、復調部 156によって得られたデータ # nを復 号し、復号されたデータ # nを受信データ # nとして出力する。受信データ # nに含ま れる送信タイミング制御信号 # nは送信タイミング制御部 158に出力される。
[0048] 送信タイミング制御部 158は、送信タイミング制御信号 # nに示されたタイミング制 御値 Tnに従って動作する。具体的には、下り回線シンボル受信完了後、タイミング制 御値 Τηとして示された時間が経過した時に、上り回線シンボル送信が開始されるよう に、符号ィ匕部 159の動作タイミングを調整して、符号ィ匕部 159に対して動作タイミング を指示する。
[0049] 符号ィ匕部 159は、送信タイミング制御部 158からの指示に従って、送信データ # η を符号化する。変調部 160は、符号化部 159によって符号化された送信データ # η を変調する。この変調処理によって得られた変調信号 # ηは、 SZP部 161に出力さ れる。
[0050] SZP部 161は、変調部 160から入力された変調信号 # ηに対してシリアルパラレル 変換を施す。シリアルパラレル変換後の変調信号 # ηは、 IFFT部 162に出力される
[0051] IFFT部 162は、 SZP部 161から入力された変調信号 # ηに対して IFFT処理を施 す。 IFFT処理後の変調信号 # nは GI付加部 163に出力される。
[0052] GI付加部 163は、 IFFT部 162から入力された変調信号 # nの所定位置に GIを付 加する。 GI付加後の変調信号 # nは無線送信部 164に出力される。
[0053] 無線送信部 164は、 GI付加部 163から出力された変調信号 # nに対して所定の送 信無線処理を施す。そして、送信無線処理後の変調信号 # nをアンテナ 151から基 地局 100に対して送信する。
[0054] 以下、基地局 100と複数の移動局 150との間での無線通信動作について説明する 。ここでは、基地局 100と通信する移動局 150の数が 3つである場合を例に挙げる。 図 4は、基地局 100と 3個の移動局 # 1〜 # 3の各々との無線通信動作例を説明する ための図である。図 4の 1段目は基地局 100の送受信動作を、 2段目は移動局 # 1の 送受信動作を、 3段目は移動局 # 2の送受信動作を、 4段目は移動局 # 3の送受信 動作を、それぞれ示している。
[0055] 時刻 tOにて、基地局 100は、各移動局 # 1〜 # 3に対して多重信号を送信する。こ の多重信号には、移動局 # 1宛ての H (Hは自然数)個の下り回線シンボル DS # 11 〜 # 1H、移動局 # 2宛ての H個の下り回線シンボル DS # 21〜 # 2H、および、移 動局 # 3宛ての H個の下り回線シンボル DS # 31〜 # 3Hが含まれて!/、る。よって、 下り回線スロットの先頭のシンボルは下り回線シンボル DS # 11、 # 21、 # 31であり 、下り回線スロットの最後尾のシンボルは下り回線シンボル DS # 1H、 # 2H、 # 3H である。
[0056] 時刻 tO力 伝搬遅延時間て 1だけ経過した時刻 tlにて、移動局 # 1は、下り回線シ ンボル DS # 11〜# 1Hの受信を開始する。また、時刻 tO力も伝搬遅延時間て 2だけ 経過した時刻 t2にて、移動局 # 2は、下り回線シンボル DS # 21〜 # 2Hの受信を開 始する。また、時刻 tO力も伝搬遅延時間 τ 3だけ経過した時刻 t3にて、移動局 # 3は 、下り回線シンボル03 # 31〜# 311の受信を開始する。つまり、この例示では、基地 局 100から最も遠くに位置する移動局は移動局 # 3である。
[0057] 移動局 # 1での下り回線シンボル DS # 11〜 # 1Hの受信は、時刻 t4に完了する。
また、移動局 # 2での下り回線シンボル DS # 21〜 # 2Hの受信は、時刻 t6に完了 する。また、移動局 # 3での下り回線シンボル DS # 31〜 # 3Hの受信は、時刻 t8に 完了する。
[0058] 移動局 # 3は、時刻 t8にて、 K (Kは自然数)個の上り回線シンボル US # 31〜# 3 Kの送信を開始する。なお、この例示では、最短制御時間 Tはゼロに設定されている
[0059] また、移動局 # 2は、基地局 100から通知されたタイミング制御値 T2に従って動作 する。具体的には、移動局 # 2は、タイミング制御値 T2として示された時間間隔が時 刻 t6力も経過した時、つまり時刻 t7にて、上り回線シンボルの送信を開始する。移動 局 # 2から送信される上り回線シンボルには、 K個の上り回線シンボル US # 21〜 # 2Kのほかに、 1個以上の追加シンボルが含まれる。時刻 t7にて、追加シンボルの送 信が開始され、追加シンボルの送信完了後、 K個の上り回線シンボル US # 21〜# 2Kの送信が開始される。追加シンボルの個数は、基地局 100で算出された追加 OF DMシンボル数 α 2に等しい。図 4には、例として 2個の追加シンボル US # 2al、 # 2 a2が示されている。
[0060] また、移動局 # 1は、基地局 100から通知されたタイミング制御値 T1に従って動作 する。具体的には、移動局 # 1は、タイミング制御値 T1として示された時間間隔が時 刻 t4力も経過した時、つまり時刻 t5にて、上り回線シンボルの送信を開始する。移動 局 # 1から送信される上り回線シンボルには、 K個の上り回線シンボル US # 11〜 # 1Kのほかに、 1個以上の追加シンボルが含まれる。時刻 t5にて、追加シンボルの送 信が開始され、追加シンボルの送信完了後、 K個の上り回線シンボル US # 11〜# 1Kの送信が開始される。追加シンボルの個数は、基地局 100で算出された追加 OF DMシンボル数 α 1に等しい。図 4には、例として 4個の追加シンボル US # lal〜# la4が示されている。
[0061] 基地局100は、時刻 9にて、上り回線シンボル113 # 11〜# 11^、 # 21〜# 2K、
# 31〜 # 3Κを含む多重信号の受信を開始する。移動局 # 2から送信された a 2個 の追加シンボル、および、移動局 # 1から送信された α 1個の追加シンボルは、時刻 t9よりも前に受信される。よって、上り回線スロットの先頭のシンボルは、追加シンポ ル US # lalであり、上り回線スロットの最後尾のシンボルは、上り回線シンボル US # 1K、 # 2Κ、 # 3Κである。 [0062] この図に示されているように、上り回線スロットにおいて、各移動局 # 1〜# 3から最 初に受信される上り回線シンボル US # lal、 # 2al、 # 31の受信タイミングは異な つているが、並列受信される複数のシンボル (例えば、上り回線シンボル US # 11、 # 21、 # 31)の受信タイミングが揃うように制御されている。換言すれば、上り回線ス ロットでの受信タイミングがシンボル単位で揃うように、上り回線の送信タイミングが制 御されている。これにより、ユーザ間干渉の発生は防止される。
[0063] このように、本実施の形態によれば、 OFDMA— TDDシステムにおいて、移動局
# pの伝搬遅延時間て pが移動局 # Mの伝搬遅延時間て Mよりも小さい場合、上り 回線スロットにおいて基地局 100が移動局 # pからのシンボルの受信を開始するタイ ミングが、同スロットにおいて基地局 100が移動局 # Mからのシンボルの受信を開始 するタイミングよりも、 OFDMシンボル長 Lの α ρ倍だけ早くなるように、移動局 # お よび移動局 # Μの各送信タイミングを決定するため、上り回線スロットにおいて、移動 局 # ρは移動局 # Μよりも oc ρ個だけ多くのシンボルを基地局 100に対して送信する ことができるだけでなく、移動局 # ρから送信されたシンボルと移動局 # Μから送信さ れたシンボルとが互いに干渉することを防止することもでき、その結果、 OFDM A - TDDシステムでの上り回線通信において伝送効率を向上させることができる。
[0064] なお、本実施の形態では、伝搬遅延時間 τ ηの測定を基地局 100にお 、て行って いるが、伝搬遅延時間て ηの測定を移動局 # ηで行い、移動局 # ηが伝搬遅延時間 τ ηを基地局 100に報告するようにしても良い。
[0065] また、本実施の形態では、 IFFT部 115によって、変調信号 # ηが η番目のサブキヤ リア fnに割り当てられて 、るが、変調信号 # nを複数のサブキャリアに割り当てても良 い。この場合、 FFT部 104によって、複数のサブキャリアに割り当てられた変調信号 # nが取得される。
[0066] また、本実施の形態では、移動局 150の送信部にぉ 、て、送信タイミング制御部 1 58の制御信号は、符号ィ匕部 159にのみ出力される構成としたが、制御信号を符号 化部 159、変調部 160、シリアルパラレル変換 (SZP)部 161等に出力し、それぞれ の処理開始タイミングを通知する構成としても良 、。
[0067] (実施の形態 2) 図 5は、本発明の実施の形態 2に係る移動局の構成を示すブロック図である。なお 、本実施の形態で説明する移動局は、実施の形態 1で説明した移動局 150と同様の 基本的構成を有する。よって、実施の形態 1で説明したものと同一の構成要素には 同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[0068] 図 5の移動局 250は、移動局 150の各構成要素に加えて、パイロット生成部 251お よびスィッチ部 252を有する。移動局 250は、実施の形態 1で説明した基地局 100と 無線通信を行う。
[0069] ノ ィロット生成部 251は、既知信号であるパイロットシンボルを生成し、生成された パイロットシンボルをスィッチ部 252に出力する。スィッチ部 252は、送信タイミング制 御部 158からの切替指示に従って SZP部 161への出力を切り替える。例えば、スィ ツチ部 252は、切替指示を受けている期間は、パイロット生成部 251から入力された パイロットシンボルを SZP部 161に出力し、切替指示を受けていない期間は、変調 部 160から入力された変調信号 # nを SZP部 161に出力する。
[0070] また、本実施の形態では、送信タイミング制御部 158は、復号ィ匕部 157から入力さ れた送信タイミング制御信号 #pに従って、切替指示をスィッチ部 252に出力する。 送信タイミング制御部 158は、例えば、下り回線シンボル受信完了のタイミングとタイ ミング制御値 Tpとによって特定される送信タイミングから、切替指示を出力する。そし て、その送信タイミング力 L X α ρの時間長を有する期間が経過した時、切替指示 の出力を停止する。
[0071] 次いで、基地局 100と複数の移動局 250との間での無線通信動作について説明す る。ここでは、基地局 100と通信する移動局 250の数が 3つである場合を例に挙げる 。図 6は、基地局 100と 3個の移動局 # 1〜# 3の各々との無線通信動作例を説明す るための図である。図 6の 1段目は基地局 100の送受信動作を、 2段目は移動局 # 1 の送受信動作を、 3段目は移動局 # 2の送受信動作を、 4段目は移動局 # 3の送受 信動作を、それぞれ示している。説明の簡略化のため、各移動局 # 1〜# 3の伝搬 遅延時間 τ 1〜 τ 3、タイミング制御値 Τ1〜Τ3および各時刻 t0〜t9での動作につ いての詳細を省略する。
[0072] この図に示されているとおり、移動局 # 1、 # 2からは、パイロットシンボルが追加シ ンボルとして送信される。具体的には、移動局 # 1は、追加シンボルとして、 α 1個の パイロットシンボルを送信する。図 6には、例として 4個のパイロットシンボル PS # 11 〜 # 14が示されている。また、移動局 # 2は、追加シンボルとして、 a 2個のパイロッ トシンボルを送信する。図 6には、例として2個のパィロットシンボル1^ # 21〜# 22 が示されている。
[0073] このように、本実施の形態によれば、移動局 # pは、送信タイミングから連続で送信 する α ρ個のシンボルのうち少なくとも!/、ずれかのシンボルとしてパイロットシンボルを 送信する。伝搬遅延時間の比較的短い移動局 # ρは、上り回線の受信品質が比較 的高いため、例えば 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation)や 64Q AMなどの 高多値数の変調方式が適用され得る。高多値数の変調方式は、例えば BPSK (Bina ry Phase Shift Keying)や QPSK (Quadrature Phase Shift keying)などの低多値数の 変調方式に比べて、チャネル推定精度が復調性能に与える影響が大きい。したがつ て、本実施の形態のように、伝搬遅延時間の比較的短い移動局 # pがより多くのパイ ロットシンボルを送信すると、チャネル推定精度が向上し、ひいては、システム全体の 伝送効率を向上させることができる。
[0074] なお、本実施の形態では、移動局 # nの追加シンボルは、移動局 # nに割り当てら れているサブキャリア fnによって送信される構成とした力 移動局 # nより伝搬遅延時 間が長 、移動局用に割り当てられて!/、るサブキャリアも利用して追加シンボルを送信 する構成としても良い。この構成により、伝搬遅延時間の短い移動局はさらに多くの シンボルを送信する事が可能となり、伝送効率が向上する。この際、 1つの移動局に 対し、複数のサブキャリアを割り当てても良い。
[0075] 以上、本発明の各実施の形態について説明した。
[0076] なお、本発明に係る無線通信方法、移動局装置、基地局装置等は、上記各実施の 形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
[0077] 例えば、ここでは、基地局および移動局の間の伝搬遅延時間の大小に応じて各移 動局からの送信信号の送信タイミング制御を行う場合を例にとって説明したが、伝搬 遅延時間の代わりに、基地局と移動局との間の通信距離、移動局における下り回線 の受信電力等を用いても良い。 [0078] また、ここでは通信方式として OFDMA— TDD方式を採用している場合を例にと つて説明したが、これに限定されず、本発明は、同一時間帯 (例えば、タイムスロット） に複数の無線送信装置力 の送信信号が多重される通信方式であれば適用するこ とができる。例えば、本発明を FDMA— TDD方式の通信システムに適用することが できる。
[0079] また、ここでは、本発明をノヽードウエアで構成する場合を例にとって説明した力 本 発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る無線通信方 法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶 しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る移動局装置お よび基地局装置と同様の機能を実現することができる。
[0080] また、上記実施の形態における基地局は Node B、移動局は UE、サブキャリアはトー ン（Tone)と表されることがある。
[0081] また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路 である LSIとして実現される。これらは個別に 1チップ化されても良いし、一部又は全 てを含むように 1チップィ匕されても良い。
[0082] ここでは、 LSIとした力 集積度の違いにより、 IC、システム LSI、スーパー LSI、ゥ ノレ卜ラ LSIと呼称されることちある。
[0083] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路又は汎用プロセッサ で実現しても良い。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field Program mable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィ ギュラブノレ ·プロセッサーを利用しても良 、。
[0084] さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により LSIに置き換わる集積回 路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積ィ匕を行って も良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
[0085] 本明糸田書 ίま、 2005年 1月 12日出願の特願 2005— 005287に基づく。この内容【ま すべてここに含めておく。
産業上の利用可能性
[0086] 本発明の送信タイミング制御装置、基地局装置、移動局装置、送信タイミング制御 方法および無線通信方法は、 OFDMA— TDDシステムの基地局装置や移動局装 置などに適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 伝搬遅延時間に応じて送信信号の信号長および送信タイミングを設定する設定ス テツプと、
前記信号長の送信信号を前記送信タイミングで送信する送信ステップと、 を有する無線通信方法。
[2] 前記設定ステップにおいて、
前記信号長は、前記伝搬遅延時間が短いほど長く設定され、
前記送信タイミングは、信号長が長く設定された送信信号ほど早 ヽ送信タイミング が設定される、
請求項 1記載の無線通信方法。
[3] 前記設定ステップにおいて、
前記伝搬遅延時間の代わりに、通信距離または受信電力が用いられる、 請求項 1記載の無線通信方法。
[4] 基地局との間の伝搬遅延時間に応じて設定される、送信信号の信号長および送信 タイミングを取得する取得手段と、
前記信号長の送信信号を前記送信タイミングで前記基地局へ送信する送信手段と を有する移動局装置。
[5] 各移動局との間の伝搬遅延時間に応じて、各移動局の送信信号の信号長および 送信タイミングを設定する設定手段と、
前記信号長および前記送信タイミングを各移動局に通知する通知手段と、 各移動局力 送信された、信号長および送信タイミングの異なる複数の信号を受信 する受信手段と、
前記複数の信号を所定時間長において一括してフーリエ変換する変換手段と、 を有する基地局装置。
[6] TDD (Time Division
Figure imgf000019_0001
、て基地局装置と通信する第 1の移動局 装置および第 2の移動局装置の各送信タイミングを制御する送信タイミング制御装置 であって、 前記第 1の移動局装置および前記第 2の移動局装置の各伝搬遅延時間について の情報を取得する取得手段と、
前記第 1の移動局装置の伝搬遅延時間が前記第 2の移動局装置の伝搬遅延時間 よりも小さい場合、上り回線区間において前記基地局装置が前記第 1の移動局装置 力 のシンボルの受信を開始する第 1の受信タイミング力、前記上り回線スロットにお いて前記基地局装置が前記第 2の移動局装置からのシンボルの受信を開始する第 2 の受信タイミングよりも、シンボル時間長の ex ( aは自然数)倍だけ早くなるように、前 記上り回線スロットにおける前記第 1の移動局装置の第 1の送信タイミングおよび前 記第 2の移動局装置の第 2の送信タイミングを決定する決定手段と、
を有する送信タイミング制御装置。
[7] 前記決定手段は、
前記第 1の移動局装置の伝搬遅延時間と前記第 2の移動局装置の伝搬遅延時間 との差およびシンボル時間長に基づいて、前記 aを算出する、
請求項 6記載の送信タイミング制御装置。
[8] 請求項 6記載の送信タイミング制御装置と、
前記第 1の送信タイミングおよび前記第 2の送信タイミングを前記第 1の移動局装置 および前記第 2の移動局装置にそれぞれ通知する通知信号を送信する送信手段と、 を有する基地局装置。
[9] TDD (Time Division
Figure imgf000020_0001
、て基地局装置と通信する移動局装置 において、
上り回線区間において前記基地局装置が自装置からのシンボルの受信を開始す るタイミングが、前記上り回線スロットにおいて前記基地局装置が他の移動局装置か らのシンボルの受信を開始するタイミングよりも、シンボル時間長の α ( aは自然数） 倍だけ早くなるように決定された送信タイミングを示す通知信号を受信する受信手段 と、
前記通知信号に示された送信タイミングにて、シンボルの送信を開始する送信手段 と、
を有する移動局装置。
[10] 前記送信手段は、
前記送信タイミングから連続で送信する (X個のシンボルのうち!/、ずれかのシンボル としてパイロットシンボルを送信する、
請求項 9記載の移動局装置。
[11] TDD (Time Division Duplex)方式に基づいて基地局装置と通信する第 1の移動局 装置および第 2の移動局装置の各送信タイミングを制御する送信タイミング制御方法 であって、
前記第 1の移動局装置および前記第 2の移動局装置の各伝搬遅延時間について の情報を取得する取得ステップと、
前記第 1の移動局装置の伝搬遅延時間が前記第 2の移動局装置の伝搬遅延時間 よりも小さい場合、上り回線区間において前記基地局装置が前記第 1の移動局装置 力 のシンボルの受信を開始するタイミング力、前記上り回線スロットにおいて前記基 地局装置が前記第 2の移動局装置からのシンボルの受信を開始するタイミングよりも 、シンボル時間長の α ( αは自然数)倍だけ早くなるように、前記第 1の移動局装置 および前記第 2の移動局装置の各送信タイミングを決定する決定ステップと、 を有する送信タイミング制御方法。
[12] TDD (Time Division
Figure imgf000021_0001
、て基地局装置と通信する移動局装置 における無線通信方法であって、
上り回線区間において前記基地局装置が自装置からのシンボルの受信を開始す るタイミングが、前記上り回線スロットにおいて前記基地局装置が他の移動局装置か らのシンボルの受信を開始するタイミングよりも、シンボル時間長の α ( aは自然数） 倍だけ早くなるように決定された送信タイミングを示す通知信号を受信する受信ステ ップと、
前記通知信号に示された送信タイミングにて、シンボルの送信を開始する送信ステ ップと、
を有する無線通信方法。
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