WO2007148588A1 - 送信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

　ＯＦＤＭ下り無線アクセスにおいて、複数の受信装置向けの制御チャネルを同一送信タイミングのＯＦＤＭシンボルに多重する送信装置１０は、送信装置特有の周波数マッピングパターンを生成するパターン生成部１０１；及び前記送信装置特有の周波数マッピングパターンに従って、前記複数の受信装置向けの制御チャネルをサブキャリアに割り当てる周波数割り当て部１０３；を有する。

Description

明 細 書

送信装置及び通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信の技術分野に関し、特にマルチキャリア伝送が行われる通信 システムに使用される送信装置及び通信方法に関する。

背景技術

[0002] この種の分野では、高速大容量の通信を効率的に行う広帯域の無線アクセスを実 現することが益々重要になっている。特に下りチャネルではマルチパスフェージング を効果的に抑制しつつ高速大容量の通信を行う等の観点力 マルチキャリア方式 より具体的には直行周波数分割多重（OFDM : Orthogonal Frequency Division Multi plexing)方式—が有望視されて!/、る。

[0003] 図 1に示されるように、システムで使用可能な周波数帯域は、複数のリソースブロッ クに分割され（図示の例では 3つに分割され）、リソースブロックの各々は 1以上のサ ブキャリアを含む。リソースブロックは周波数チャンク（chunk)又は周波数ブロックとも 呼ばれる。移動局には 1以上のリソースブロックが割り当てられる。周波数帯域を複数 のリソースブロックに分ける技術にっ 、ては、例えば非特許文献 1に記載されて 、る。 特干文献 1 : P. Chow J.し loffi J.Bingham, A Practical Discrete Multitone Trans c eiver Loading Algorithm for Data Transmission over Spectrally shaped Chan ηβ ',ΙΕΕΕ Trans. Commun.vol.43, No.2/3/4, February/March/ April 1995 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上記のように周波数領域を複数のリソースブロックに分け、 1サブフレーム内に複数 のスケジューリングされたユーザ向けの制御チャネルを多重することができる。複数ュ 一ザの制御チャネルをサブフレームに多重したときの例を図 2A〜図 2Cに示す。図 2 Aは、サブフレーム内の lOFDMシンボルに 3ユーザ（UE1、 UE2、 UE3)の制御チ ャネルが多重されている例を示している。サブフレーム内の共有データチャネルには 各ユーザのデータがマッピングされている。図 2Bは、サブフレーム内の 20FDMシン ボルに 3ユーザの制御チャネルが多重されている例を示している。また、図 2Cは、 1 サブフレームに 3ユーザの制御チャネルが多重されている例を示している。本発明で は制御チャネルに着目するため、図 2B及び図 2Cでは共有データチャネルのマツピ ングを省略する。このように、本発明では、サブフレーム内に複数のユーザ向けの制 御チャネルが多重されており、且つそれらの制御チャネルが同一タイミングの OFD Mシンボルに多重されて!、る場合にっ 、て検討する。

[0005] 制御チャネルは、共有データチャネルを復調するために必要な情報が入っている ため、制御チャネルの受信品質を向上させることが望まれる。しかし、送信電力制御 又は送信ビームフォーミングを行う場合に、隣接する基地局から送信される制御チヤ ネルが干渉となり、制御チャネルの受信品質が低下する場合がある。特にセル端の 移動局でこのような問題が顕著になる。

[0006] 本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、制御チャネルの受信品 質を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明の送信装置は、

OFDM下り無線アクセスにおいて、複数の受信装置向けの制御チャネルを同一送 信タイミングの OFDMシンボルに多重する送信装置であって：

送信装置特有の周波数マッピングパターンを生成するパターン生成部;及び 前記送信装置特有の周波数マッピングパターンに従って、前記複数の受信装置向 けの制御チャネルをサブキャリアに割り当てる周波数割り当て部；

を有することを特徴の 1つとする。

[0008] また、本発明の通信方法は、

OFDM下り無線アクセスにおいて、送信装置が複数の受信装置向けの制御チヤネ ルを同一送信タイミングの OFDMシンボルに多重して送信する通信方法であって： 送信装置特有の周波数マッピングパターンを生成するステップ；

前記送信装置特有の周波数マッピングパターンに従って、前記複数の受信装置向 けの制御チャネルをサブキャリアに割り当てるステップ；及び

前記割り当てられたサブキャリアに対して送信電力を制御するステップ； を有することを特徴の 1つとする。

発明の効果

[0009] 本発明の実施例によれば、制御チャネルの受信品質を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]周波数帯域を複数のリソースブロックに分割することを示す例

[図 2A]複数ユーザの制御チャネルをサブフレームに多重したときの例（その 1) [図 2B]複数ユーザの制御チャネルをサブフレームに多重したときの例（その 2) [図 2C]複数ユーザの制御チャネルをサブフレームに多重したときの例（その 3) [図 3]基地局が送信電力制御を行うときの干渉を示す図

[図 4A]FDM型送信電力制御を示す図（その 1)

[図 4B]FDM型送信電力制御を示す図（その 2)

[図 4C]FDM型送信電力制御を示す図（その 3)

[図 5]CDM型送信電力制御を示す図

[図 6]FDM型送信電力制御と CDM型送信電力制御との組み合わせを示す図

[図 7]基地局が送信ビームフォーミングを行うときの干渉を示す図

[図 8]第 1実施例及び第 2実施例の基地局の構成を示す図

[図 9]第 1実施例及び第 2実施例の基地局における動作フローを示す図

[図 10]第 1実施例及び第 2実施例の移動局の構成を示す図

[図 11]周波数領域でセクタ間の制御チャネルを直交化する方法を示す図

[図 12]符号領域でセクタ間の制御チャネルを直交化する方法を示す図

[図 13]セクタ間 FDM型送信制御を適用し、セクタ内で CDM型送信電力制御を適用 した場合を示す図

[図 14]セクタ間 FDM型送信制御を適用し、セクタ内で FDM型送信電力制御を適用 した場合を示す図

[図 15]セクタ間 CDM型送信制御を適用し、セクタ内で CDM型送信電力制御を適用 した場合を示す図

[図 16]セクタ間 CDM型送信制御を適用し、セクタ内で FDM型送信電力制御を適用 した場合を示す図 符号の説明

[0011] eNBl、eNB2 基地局

UE1、 UE2、 UE3、 UE4 移動局

10 基地局

101— 1、 101— 2 パターン生成部 Z符号乗算部

103— 1、 103— 2 周波数割り当て部

105— 1、 105— 2 電力調整部

107 IFFT部

109 CP付加部

111 ゥ イト乗算部

113 送信部

20 移動局

201 受信部

203 CP除去部

205 FFT咅

207 分離部

209 パターン Z符号格納部

発明を実施するための最良の形態

[0012] 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

[0013] く第 1実施例〉

図 2A〜図 2Cに示すような制御チャネル構成を用いたときに、基地局から移動局に 対して送信電力制御を行う場合にっ ヽて詳細に説明する。この場合の送信電力制 御とは、移動局の受信品質を向上させるために、移動局毎に送信電力を変化させる ことをいう。

[0014] 図 3は、基地局が送信電力制御を行うときに送信する電力を周波数軸上に示して いる。 eNBl及び eNB2は基地局を示し、 UE1〜UE4は移動局を示す。 eNBlのセ ル内に在圏する UE1及び UE2に対して eNBlが送信電力制御を行うときに、 eNBl に近い UElには電力を小さくし、 eNBlから離れた UE2には電力を大きくする。同様 に、 eNB2が送信電力制御を行うときに、 eNB2に近い UE4には電力を小さくし、 eN B2から離れた UE3には電力を大きくする。図 3に示すように、 eNBlから UE2向けの 制御チャネルを送信するサブキャリアと eNB2から UE3向けの制御チャネルを送信 するサブキャリアとが一致する場合に、 UE2の制御チャネルと UE3の制御チャネルと が干渉し合うため、送信電力を増大したとしても信号電力対干渉電力比（SIR: signal to interference ratio)【^改^できな ヽ。

[0015] このような問題を解決するために、第 1実施例では、セル (基地局)特有の周波数マ ッビングパターンを適用する (FDM型送信電力制御と 、う）。セル特有の周波数マツ ビングパターンは、セル毎に予め決められているパターンを使用する。

[0016] 具体的には、図 4Aに示すように、各ユーザ向けの制御チャネルをマッピングする位 置がばらばらになるように、セル毎に異なる周波数マッピングパターンを使用する。例 えば、セノレ 1では、 UE1に対して 3番目、 4番目、 6番目、 7番目、 10番目、 13番目、 14番目のサブキャリアを割り当て、 UE2に対して空いているところを割り当てる。また 、セノレ 2で ίま、 UE3に対して 1番目、 3番目、 4番目、 7番目、 9番目、 11番目、 13番 目のサブキャリアを割り当て、 UE4に対して空いているところを割り当てる。このように することで、干渉の大きい部分と干渉の小さい部分とが現れ、サブキャリア間での干 渉を低減することができる。

[0017] 図 4Αに示す FDM型送信電力制御では、移動局に対する送信電力は、その移動 局宛のサブキャリア間で同じである。例えば、 UE1に対する送信電力は、 UE1のシ ステム帯域幅での平均受信品質 (例えば、信号電力対干渉 +雑音電力比 (SINR: si gnal to interference plus noise ratio) )に基づいて設定されている。図 4Bに示すよう に、この送信電力は、サブキャリア毎の受信品質に基づいて、サブキャリア毎に設定 されてもよい。サブキャリア毎に送信電力を制御することにより、移動局における干渉 を更に低減することができる。また、図 4Cに示すように、サブキャリアを受信品質に応 じてグループィ匕し、グループ内の平均受信品質に基づいて、グループ毎に送信電力 を設定してもよい。また、周波数領域で近いサブキャリアをグループ化し、グループ 毎に送信電力を制御してもよい。更に、受信品質に応じてサブキャリアをグループ化 する方法と、周波数領域で近 、サブキャリアをグループィヒする方法とを組み合わせ てもよ 、。このようにしてグループを複数の段階に構成することも可能である。

[0018] 別法として、セル特有の周波数マッピングパターンを適用する代わりに、ユーザ毎 の制御チャネルにユーザ間で直交符号を乗算する（CDM型送信電力制御と ヽぅ）。

[0019] 具体的には、図 5に示すように、ユーザ毎の制御チャネルに直交符号 (Walsh符号、 Phase shift符号等）を乗算して、ユーザ間を符号領域で直交させる。このようにするこ とで、各サブキャリアの送信電力が同じになるため、サブキャリア毎の電力（干渉)の ばらつきを抑免ることができる。

[0020] また、図 6に示すように、 FDM型送信電力制御と CDM型送信電力制御とを組み 合わせることも可能である。なお、図 3〜図 5では 2ユーザの制御チャネルが多重され て 、る場合を示した力 図 6では 4ユーザの制御チャネルが多重されて 、る場合を示 している。

[0021] 干渉をランダム化するという観点からは、 FDM型送信電力制御に比べて CDM型 送信電力制御の方が好ましい。しかし、多重数が大きくなると、 CDM型送信電力制 御は拡散率 (SF: spreading factor)が大きくなり、周波数選択性フェージング環境に おいて直交性の崩れが生じる。すなわち、 CDM型送信電力制御は自セル内での干 渉に弱いという欠点がある。一方、 FDM型送信電力制御は、周波数領域でユーザ の信号が互いに干渉しないため、セル内の干渉に強い。従って、双方を組み合わせ ることにより、干渉を低減することができると共に、拡散率を抑えることが可能になる。

[0022] く第 2実施例〉

次に、図 2A〜図 2Cに示すような制御チャネル構成を用いたときに、基地局から移 動局に対して送信ビームフォーミングを行う場合について詳細に説明する。この場合 の送信ビームフォーミングとは、移動局の受信品質を向上させるために、アンテナの 指向性を変化させることをいう。

[0023] 図 7は、基地局が送信ビームフォーミングを行うときに移動局 (UE2)で受信する各 UE向けの制御チャネルの受信電力を周波数軸上に示して 、る。 eNB 1及び eNB2 は基地局を示し、 UE1〜UE4は移動局を示す。 eNBlのセル内に在圏する UE1及 び UE2に対して eNBlが送信電力制御を行うときに、 eNBlから離れた UE2での受 信品質を良くするようにアンテナの指向性を変化させる。同様に、 eNB2が送信電力 制御を行うときに、 eNB2から離れた UE3での受信品質を良くするようにアンテナの 指向性を変化させる。図 7に示すように、 eNBlから UE2向けの制御チャネルを送信 するサブキャリアと eNB2から UE3向けの制御チャネルを送信するサブキャリアとが 一致する場合に、 UE2の制御チャネルと UE3の制御チャネルとが干渉し合うため、 送信ビームフォーミングの効果が減少する。

[0024] このような問題を解決するために、第 2実施例では、第 1実施例と同様に、セル特有 の周波数マッピングパターンを使用する（FDM型送信ビームフォーミング制御と 、う )。セル特有の周波数マッピングパターンを使用することで、図 4Aと同様に干渉の大 き 、部分と干渉の小さ 、部分とが現れ、サブキャリア間での干渉を低減することがで きる。別法として、ユーザ毎の制御チャネルに直交符号を乗算してもよい（CDM型送 信ビームフォーミング制御という）。このようにすることで、図 5と同様にサブキャリア毎 の干渉のばらつきを抑えることができる。また、 FDM型送信ビームフォーミング制御と CDM型送信ビームフォーミング制御とを組み合わせることも可能である。

[0025] く第 1実施例及び第 2実施例における基地局及び移動局の構成〉

第 1実施例及び第 2実施例の基地局 10の構成について、図 8及び図 9を参照して 説明する。基地局 10は、パターン生成部 Z符号乗算部 101— 1, 101— 2と、周波数 害 ijり当て咅 — 1, 103— 2と、電力調整咅 — 1, 105— 2と、 IFFT咅 と、 CP付加部 109と、ウェイト乗算部 111と、送信部 113とを有する。図 8は 2ユーザの場 合についてユーザ毎にパターン生成部 Z符号乗算部と、周波数割り当て部と、電力 調整部とを有する構成を示しているが、 Nユーザ数の場合には、パターン生成部 Z 符号乗算部と、周波数割り当て部と、電力調整部とがそれぞれ N個存在してもよい。 また、パターン生成部 Z符号乗算部は、複数のユーザの周波数割り当て部に対して 基地局内で単一でもよい。

[0026] パターン生成部 Z符号乗算部 101は、 FDM型送信電力制御（又は FDM型送信 ビームフォーミング制御）を行う場合に、セル特有の周波数マッピングパターンを生成 する（S101)。また、 CDM型送信電力制御（又は CDM型ビームフォーミング制御） を行う場合に、移動局向けの制御チャネルに、移動局間で直交する直交符号を乗算 する（S103)。周波数割り当て部 103は、 FDM型送信電力制御（又は FDM型送信 ビームフォーミング制御）を行う場合に、周波数マッピングパターンに従ってサブキヤ リアを割り当てる（S105)。また、 CDM型送信電力制御（又は CDM型送信ビームフ ォーミング制御)を行う場合には、移動局間で直交する直交符号が乗算されているた め、ユーザ 1から順に連続的に周波数を割り当ててもよい（S 107)。電力調整部 105 は、移動局の受信品質に基づいて送信電力を制御する（S 109)。各ユーザの制御 チャネルは多重され、 IFFT (逆フーリエ変換)部 107で直交マルチキャリア信号に変 換される。 CP付加部 109は、このマルチキャリア信号に CP (サイクリックプリフィックス )を挿入する。ウェイト乗算部 111は、基地局と移動局との位置関係に基づいてアン テナの指向性を変化させるためのウェイトを乗算し (S111)、送信部 113で信号を移 動局に送信する。

[0027] 図 8及び図 9では第 1実施例と第 2実施例との双方を適用するときの構成を示した 力 第 1実施例のみを適用するときにウェイト乗算部は必須でなぐまた、第 2実施例 のみを適用するときに電力調整部は必須ではない。

[0028] なお、基地局 10は、パターン生成部 Z符号乗算部 101で生成された周波数マツピ ングパターン又は直交符号を、報知チャネルを通じて移動局に通知してもよい。

[0029] このように報知チャネルを通じて移動局に通知された周波数マッピングパターン又 は直交符号を用いて自局宛の制御チャネルを受信する移動局の構成を図 10に示す 。移動局 20は、受信部 201と、 CP除去部 203と、 FFT部 205と、分離部 207と、パタ ーン Z符号格納部 209とを有する。受信部 201で受信した信号は、 CP除去部 203 で CPが除去され、 FFT部で周波数領域に変換される。パターン Z符号格納部 209 は、報知チャネルで通知された周波数マッピングパターン又は直交符号を格納する 。この周波数マッピングパターン又は直交符号を用いて、分離部 207で自局宛の制 御チャネルを取り出す。

[0030] く第 3実施例〉

第 3実施例では、基地局が複数のセクタで構成される場合に、セクタ間の制御チヤ ネルを直交化することについて説明する。

[0031] 図 11は、周波数領域でセクタ間の制御チャネルを直交化する方法を示している（セ クタ間 FDM型送信制御と 、う）。セクタ毎に制御チャネルを送信するサブキャリアを 別にすることで、セクタ間の制御チャネルを直交化することができる。具体的には、セ クタ 1内の周波数割り当て部（図 8の 103)が制御チャネルを割り当てたサブキャリア に、セクタ 2内の周波数割り当て部（図 8の 103)は制御チャネルを割り当てない。例 えば、このようにセクタ間の周波数割り当て部を制御する制御部を設けることで、セク タ 1が制御チャネルを送信するサブキャリアでは、セクタ 2の制御チャネルは送信され ない。

[0032] 図 12は、符号領域でセクタ間の制御チャネルを直交化する方法を示している（セク タ間 CDM型送信制御という）。セクタ毎に異なる直交符号を用いることで、セクタ間 の制御チャネルを直交化することができる。具体的には、セクタ 1内の符号乗算部（図 8の 101)で用いられる直交符号は、セクタ 2内の符号乗算部（図 8の 101)で用いな い。例えば、このようにセクタ間の符号乗算部を制御する制御部を設けることで、セク タ 1の制御チャネルとセクタ 2の制御チャネルは符号領域で直交化される。

[0033] なお、基地局間で制御チャネルの送信タイミングが同期している場合には、図 11及 び図 12に示すセクタ間の制御チャネルを直交化する方法と同様にして、基地局間で 制御チャネルを直交化することもできる。基地局間での送信タイミングの同期方法とし ては、例えば GPS (Global Positioning System)を用いて同期をとることができる。

[0034] 図 13〜図 16は、上記の実施例を組み合わせて、各ユーザの制御チャネルを直交 化できることを示している。図 13は、セクタ間 FDM型送信制御を適用し、セクタ内で CDM型送信電力制御を適用した場合に相当する。図 14は、セクタ間 FDM型送信 制御を適用し、セクタ内で FDM型送信電力制御を適用した場合に相当する。図 15 は、セクタ間 CDM型送信制御を適用し、セクタ内で CDM型送信電力制御を適用し た場合に相当する。図 16は、セクタ間 CDM型送信制御を適用し、セクタ内で FDM 型送信電力制御を適用した場合に相当する。

[0035] 上記のように、本願発明の実施例によれば、制御チャネルの干渉を低減して制御 チャネルの受信品質を向上させることができる。

[0036] 本国際出願は 2006年 6月 19日に出願した日本国特許出願 2006— 169443号に 基づく優先権を主張するものであり、 2006— 169443号の全内容を本国際出願に 援用する。

Claims

請求の範囲

[1] OFDM下り無線アクセスにおいて、複数の受信装置向けの制御チャネルを同一送 信タイミングの OFDMシンボルに多重する送信装置であって：

送信装置特有の周波数マッピングパターンを生成するパターン生成部;及び 前記送信装置特有の周波数マッピングパターンに従って、前記複数の受信装置向 けの制御チャネルをサブキャリアに割り当てる周波数割り当て部；

を有する送信装置。

[2] 移動局のシステム帯域幅での平均受信品質に基づ 、て送信電力を制御する電力 調整部を更に有する請求項 1に記載の送信装置。

[3] 移動局でのサブキャリア毎の受信品質に基づいてサブキャリア毎に送信電力を制 御する電力調整部を更に有する請求項 1に記載の送信装置。

[4] 移動局でのサブキャリア毎の受信品質に基づ 、てサブキャリアを所定数のグルー プにグループ化し、グループ毎に送信電力を制御する電力調整部を更に有する請 求項 1に記載の送信装置。

[5] 前記複数の受信装置向けの制御チャネルに、受信装置間で直交する直交符号を 乗算する符号乗算部を更に有し、

前記周波数割り当て部は、前記送信装置特有の周波数マッピングパターンに従つ て、前記直交符号を乗算した制御チャネルをサブキャリアに割り当てることを特徴と する、請求項 1に記載の送信装置。

[6] 前記送信装置特有の周波数マッピングパターンは、報知チャネルを通じて前記複 数の受信装置に通知されることを特徴とする請求項 1に記載の送信装置。

[7] 前記受信装置間で直交する直交符号は、報知チャネルを通じて前記複数の受信 装置に通知されることを特徴とする請求項 5に記載の送信装置。

[8] 前記送信装置は、複数のセクタで構成された基地局であり、

前記周波数割り当て部は、セクタ毎に制御チャネルを送信するサブキャリアを分け ることを特徴とする請求項 1に記載の送信装置。

[9] 前記送信装置は、複数のセクタで構成された基地局であり、

前記符号乗算部は、セクタ毎に異なる直交符号を用 V、て制御チャネルに乗算する ことを特徴とする請求項 5に記載の送信装置。

OFDM下り無線アクセスにおいて、送信装置が複数の受信装置向けの制御チヤネ ルを同一送信タイミングの OFDMシンボルに多重して送信する通信方法であって： 送信装置特有の周波数マッピングパターンを生成するステップ；

前記送信装置特有の周波数マッピングパターンに従って、前記複数の受信装置向 けの制御チャネルをサブキャリアに割り当てるステップ；及び

前記割り当てられたサブキャリアに対して送信電力を制御するステップ； を有する通信方法。