WO2009133935A1 - 通信システム、通信装置及び通信方法 - Google Patents

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WO2009133935A1
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communication
new system
bandwidth
frequency
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元博 丹野
佐和橋　衛
尾上　誠蔵
信彦 三木
祥久 岸山
秀和 田岡
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株式会社 エヌ・ティ・ティ・ドコモ
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals

Definitions

  • the present invention generally relates to the technical field of mobile communication, and particularly relates to a communication system, a communication apparatus, and a communication method that use a broadband high-frequency frequency.
  • next generation communication system that succeeds W-CDMA and HSDPA is being studied by the W-CDMA standardization organization 3GPP.
  • Typical examples of next-generation communication systems are the Long Term Evolution (LTE) system and the IMT advanced system (fourth-generation mobile communication system).
  • the IMT advanced system (IMT-A) is also referred to as LTE advanced system (LTE-A).
  • the system bandwidth has been increased with the demand for higher communication speeds.
  • a bandwidth of 5 MHz is used in the W-CDMA system and a maximum of 20 MHz is used in the LTE system.
  • the successor system of LTE may be further increased in speed and bandwidth.
  • LTE can achieve a transmission rate of about 300 Mbps (downlink) at 20 MHz, but a bandwidth of 100 MHz is required to realize a transmission rate such as 1 Gbps or 2 Gbps.
  • a bandwidth corresponding to the number of operators is required.
  • a frequency division duplex (FDD) method is used and separate frequencies are prepared for the uplink and the downlink.
  • FDD frequency division duplex
  • a bandwidth of about 3% of the center frequency is prepared as the separation frequency (center gap). Since only a high frequency band remains in the future mobile communication system, when the FDD method is adopted, a wider center gap must be secured. For example, if the center frequency is 3.6 GHz, a bandwidth of about 130 MHz is consumed in the center gap.
  • signals to be communicated are roughly classified into data channels and control channels.
  • data channels signal quality can be improved to some extent by appropriately performing adaptive modulation and channel coding (AMC).
  • AMC adaptive modulation and channel coding
  • the transmission rate cannot be controlled as adaptively as the data channel. Therefore, when considering cell coverage, special consideration should be given to the control channel rather than the data channel.
  • the problem of the present invention is that in an area where an old system that uses the system bandwidth of the basic bandwidth and a new system that uses a system bandwidth wider than the basic bandwidth coexist, the frequency of the frequency is ensured while ensuring cell coverage in the new system. It is to improve the utilization efficiency.
  • a communication device of a new system used in an area where an old system that uses the system bandwidth of the basic bandwidth and a new system that uses a system bandwidth wider than the basic bandwidth coexists is used.
  • the new system communicates using frequency division duplex (FDD).
  • the communication apparatus includes means for communicating at least a downlink data channel of the new system in a band belonging to a certain band, and means for communicating at least an uplink control channel of the new system in a band belonging to another band lower than the certain band. Have In the other band, uplink / downlink communication in the old system is performed.
  • the downlink control channel of the new system may be communicated in a band belonging to the certain band.
  • the uplink data channel of the new system may be communicated in a band belonging to the other band.
  • At least a part of the downlink control channel of the new system may be communicated in a band belonging to the other band.
  • the uplink data channel of the new system may be communicated in a band belonging to the certain band.
  • At least a part of the downlink control channel may include one or more of a broadcast channel, a paging channel, or a random access channel.
  • cell coverage in a new system is ensured in an area where an old system that uses a system bandwidth of the basic bandwidth and a new system that uses a system bandwidth wider than the basic bandwidth coexist.
  • FIG. 1 shows an example of a frequency utilization method, which is used for comparison with the present invention.
  • the first, second, and third mobile communication carriers also called operators
  • FDD frequency division duplex
  • Each operator uses one of the downlink bands indicated by “DL” and one of the uplink bands indicated by “UL”.
  • DL downlink bands
  • UL uplink bands
  • a band (center gap) for preventing interference between the upper and lower links is prepared.
  • Three bands for “UL”, three bands for “DL”, and a center gap are prepared in the same band. In the example shown, these belong to a band that includes a frequency range of 3.4 GHz to 3.8 GHz.
  • the bandwidth allocated to each operator is called, for example, a basic bandwidth (Basic Bandwidth) or a system bandwidth.
  • Basic Bandwidth is the bandwidth used by a particular operator's base station.
  • the basic bandwidth may be the same for the upper and lower links, or may be different.
  • the operator may use the allocated basic bandwidth by one person or may be used by dividing it into a plurality of carriers.
  • the usage method of the frequency band as shown in FIG. 1 is not necessarily put into practical use, but merely shown as a comparative example from a technical viewpoint.
  • FIG. 2 shows a frequency band usage method according to an embodiment of the present invention.
  • the bandwidth differs between the upper and lower links. It is considered that the downlink communication demand is larger than the uplink communication demand. This is the same as in FIG.
  • the downlink bands of the three operators are all included in the band of 3.4 to 3.8 GHz, but the uplink band is included in a band different from the band of 3.4 to 3.8 GHz.
  • Another band is a 2 GHz band used in mobile communication systems such as the third generation.
  • the separation band must be prepared in the band of 3.4 to 3.8 GHz.
  • the 3.4 to 3.8 GHz band includes only the downlinks of the first to third carriers. Since a center gap is unnecessary, more frequencies can be used than in the case of FIG. That is, the case of FIG. 2 can be made wider than the downlink bandwidth (DL) of FIG.
  • FIG. 3 also shows an example of the frequency utilization method similar to FIG. 1 together with specific numerical examples, and is used for comparison with the present invention.
  • the first, second, and third mobile communication operators provide mobile communication services using the FDD method.
  • Each operator uses one of the downlink bands indicated by “DL” and one of the uplink bands indicated by “UL”.
  • a band (center gap) for preventing interference between the upper and lower links is prepared.
  • Three bands for “UL”, three bands for “DL”, and center gap are prepared in the band of 3.4 to 3.8 GHz.
  • the bandwidth allocated to each operator is called the basic bandwidth or system bandwidth.
  • every operator has a basic bandwidth of 20 MHz on the uplink and 70 MHz on the downlink.
  • the center frequency of the entire uplink and the center frequency of the entire downlink are separated by 265 MHz.
  • the method of using the frequency band as shown in FIG. 3 is not necessarily put into practical use, but merely shown as a comparative example from a technical viewpoint.
  • FIG. 4 shows how to use the frequency band according to one embodiment.
  • the downlink bands of the three operators are all included in a certain band (3.4 to 3.8 GHz), but the uplink band is included in a 2 GHz band (a band different from the above certain band). It is. Every operator has a basic bandwidth of 20MHz on the uplink. This is the same as in FIG. However, in the case of FIG. 4, every operator has a basic bandwidth as wide as 133 MHz on the downlink. This is because there is no need to provide a center gap in the band of 3.4 to 3.8 GHz, and so many frequencies can be used.
  • the uplink band is at a lower frequency than the downlink.
  • a low frequency band for communication requires less path loss than a high frequency band. Therefore, the combined use of another band with a low frequency different from the band of 3.4 to 3.8 GHz can contribute to securing cell coverage.
  • the uplink communication demand is expected to be less than the downlink communication demand, only a relatively narrow bandwidth is required for the uplink. Also, some users of the old system in the 2GHz band may move to a new system that uses the 3.4 to 3.8GHz band. Therefore, even if the uplink bandwidth of the new system is set to the bandwidth of the old system, services can be appropriately provided by both the new and old systems.
  • FIG. 5 is a diagram showing the base station apparatus eNB and the user apparatus UE used in one embodiment of the present invention.
  • Base station apparatus eNB and user apparatus UE belong to the mobile communication system which communicates using the frequency shown by FIG. More specifically, the mobile communication system belongs to any one of the first to third operators in FIG.
  • the base station apparatus eNB includes a transmission signal baseband processing unit BB (Tx), a frequency conversion unit, a transmission radio unit RF (Tx), and a transmission antenna. Further, the base station apparatus eNB includes a reception antenna, a reception radio unit RF (Rx), a frequency conversion unit, and a reception signal baseband processing unit BB (Rx).
  • the user apparatus UE includes a baseband processing unit BB (Tx) for transmission signals, a frequency conversion unit, a transmission radio unit RF (Tx), and a transmission antenna.
  • the user apparatus UE includes a reception antenna, a reception radio unit RF (Rx), a frequency conversion unit, and a baseband processing unit BB (Rx) for reception signals.
  • Downlink signals are prepared in the baseband processing unit BB (Tx) of the base station device eNB.
  • a downlink signal is a term that can be used for both a control signal and a data signal.
  • the downlink signal is up-converted to an appropriate frequency by the frequency conversion unit.
  • the baseband downstream signal is converted into a high-frequency signal for transmission at a frequency in the band of 3.4 to 3.8 GHz.
  • the converted signal is subjected to processing such as filtering and amplification, and a radio signal in the band of 3.4 to 3.8 GHz is transmitted from the transmission antenna.
  • the user apparatus UE When the user apparatus UE receives a radio signal in the band of 3.4 to 3.8 GHz by the reception antenna, the user apparatus UE performs processing in the reception radio unit RF (Rx) such as filtering and amplification.
  • the processed signal is converted into a baseband signal by a frequency converter.
  • the converted signal is processed by the baseband processing unit BB (Rx).
  • an uplink signal is prepared in the baseband BB (Tx) of the user apparatus UE.
  • This upstream signal is also a term that can be used for a control signal and a data signal.
  • the upstream signal is up-converted to an appropriate frequency by the frequency converter.
  • the baseband uplink signal is converted into a high-frequency signal for transmission at a frequency of 2 GHz band (a band different from the band of 3.4 to 3.8 GHz).
  • the converted signal is subjected to processing such as filtering and amplification, and a 2 GHz band radio signal is transmitted from the transmission antenna.
  • the base station apparatus eNB When the base station apparatus eNB receives a radio signal in a band of 2 GHz with a reception antenna, the base station apparatus eNB performs processing in the reception radio unit RF (Rx) such as filtering and amplification.
  • the processed signal is converted into a baseband signal by a frequency converter.
  • the converted signal is processed by the baseband processing unit BB (Rx).
  • the frequency can be further effectively utilized by setting the separation between different bands as the separation band between the upper and lower links. Since the uplink band is at a low frequency and the path loss is small, it can contribute to securing cell coverage.
  • the path loss in the case of the carrier frequency of 3 GHz is increased by about 6 dB as compared with the case of the carrier frequency of 2 GHz.
  • signal quality can be secured to some extent by appropriately controlling the transmission rate.
  • the transmission rate can be controlled by a data modulation scheme, a channel coding rate (or data size), a code spreading rate, and the like.
  • AMC transmission rate adaptive control
  • the data channel communicates at a high frequency, but the control channel communicates at a low frequency.
  • FIG. 6 shows a frequency utilization method according to the second embodiment.
  • f1 to f4 indicate carrier frequencies (subcarriers).
  • the subcarrier f1 is a carrier that transmits basic control information particularly for the system, and is referred to as a “main carrier”. Examples of such basic control information include broadcast information (BCH), paging information (PCH), random access information (RACH), and the like.
  • Subcarriers f2 to f4 represent frequencies (basic bandwidths) of bands allocated to the first, second, and third mobile communication operators (operators). The bandwidth of each of f2 to f4 is, for example, 100 MHz.
  • the main subcarrier f1 may be the same as the bandwidth of the other subcarriers f2 to f4, but may be narrow. This is because it should be wide enough to transmit control information.
  • the communication method by each operator may be a single carrier method or a multicarrier method. Note that control information other than basic control information such as BCH, PCH, and RACH may be transmitted in the main carrier band or may be transmitted in other subcarriers.
  • the main carrier typically belongs to the 2 GHz band.
  • the subcarriers f2 to f4 typically belong to the band of 3.4 to 3.8 GHz. However, it is not essential in this embodiment that the main carrier and other subcarriers belong to different bands. It is sufficient that the frequency band of the control channel is low enough that the control channel can be transmitted with sufficiently wide coverage.
  • the data channel is transmitted by the main carrier, but this is not essential in this embodiment. Only the control channel may be transmitted on the main carrier, and all the data channels may be transmitted on the subcarriers f2 to f4.
  • FIG. 7 is a diagram showing a base station apparatus eNB and a user apparatus UE used in an embodiment of the present invention.
  • Base station apparatus eNB and user apparatus UE belong to the mobile communication system which communicates using the frequency shown by FIG. More specifically, the mobile communication system belongs to any one of the first to third operators in FIG.
  • the base station device eNB includes a baseband processing unit BB for data channels, a baseband processing unit BB for control channels, a multiplexing unit MUX, a frequency conversion unit for high frequency and low frequency, and a high frequency and low frequency Radio section RF and high-frequency and low-frequency transmission antennas.
  • the user equipment UE includes a high-frequency and low-frequency receiving antenna, a high-frequency and low-frequency radio unit RF, a high-frequency and low-frequency frequency conversion unit, a separation unit DE-MUX, and a data channel Baseband processing unit BB and a control band baseband processing unit BB.
  • the downlink data channel is prepared in the baseband processing unit BB (Tx) for the data channel of the base station device eNB.
  • Data modulation and channel coding that are appropriately controlled by adaptive modulation and channel coding (AMC) are applied to the downlink data channel.
  • AMC adaptive modulation and channel coding
  • the downlink data channel is up-converted to an appropriate frequency by the frequency conversion unit.
  • the baseband downstream signal is converted into a high-frequency signal for transmission at a frequency in the band of 3.4 to 3.8 GHz.
  • the converted signal is subjected to processing such as filtering and amplification, and a radio signal in the band of 3.4 to 3.8 GHz is transmitted from the transmission antenna.
  • a downlink control channel is prepared.
  • This downlink control channel includes information regarding a broadcast channel (BCH), a paging channel (PCH), a random access channel (RACH), and the like.
  • the downlink data channel is multiplexed with the data channel as required by the multiplexing unit MUX (typically multiplexing by time division multiplexing, but other multiplexing methods are used alternatively or additionally) It is good.)
  • the frequency converter the signal including the control channel is up-converted to an appropriate frequency.
  • the baseband downlink signal is converted into a signal for transmission in another band (for example, a 2 GHz band) having a frequency lower than the band of 3.4 to 3.8 GHz.
  • the converted signal is subjected to processing such as filtering and amplification, and a 2 GHz band radio signal is transmitted from the transmission antenna.
  • the user apparatus UE When the user apparatus UE receives a radio signal in the band of 3.4 to 3.8 GHz by the receiving antenna, the user apparatus UE performs processing by the radio unit RF for high frequency such as filtering and amplification.
  • the processed signal is converted into a baseband signal by a frequency converter.
  • the converted signal is processed by the data channel baseband processing unit BB to restore the data channel.
  • the downlink data channel is subjected to data demodulation and channel decoding according to data modulation and channel coding appropriately controlled by adaptive modulation and channel coding scheme (AMC).
  • AMC adaptive modulation and channel coding scheme
  • the user apparatus UE When the user apparatus UE receives a radio signal of a band of 2 GHz with a receiving antenna, the user apparatus UE performs processing in the radio unit RF for low frequency such as filtering and amplification.
  • the processed signal is converted into a baseband signal by the frequency converter.
  • the converted signal is separated into a data channel and a control channel as necessary.
  • the portion of the control channel in the received signal is processed by the baseband processing unit BB for the control channel, and the control channel is restored.
  • cell coverage can be ensured by allowing the control channel to communicate at a low frequency and the data channel to communicate at a high frequency.
  • the present invention may be applied to any appropriate mobile communication system that performs communication using two types of bands that are largely separated from each other.
  • the present invention may be applied to an HSDPA / HSUPA system W-CDMA system, an LTE system, an IMT-Advanced system, a WiMAX system, a Wi-Fi system, and the like.

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Abstract

　旧システム及びFDD方式の新システムの共存する地域で使用される新システムの通信装置は、あるバンド（3.4～3.8GHzのバンド）に属する帯域で、新システムの少なくとも下りデータチャネルを通信する手段と、あるバンドより低い別のバンド（2GHzのバンド）に属する帯域で、新システムの少なくとも上り制御チャネルを通信する手段とを有する。別のバンドでは、旧システムにおける上下リンクの通信が行われる。

Description

通信システム、通信装置及び通信方法
　本発明は一般に移動通信の技術分野に関連し、特に広帯域高周波の周波数を利用する通信システム、通信装置及び通信方法に関連する。
　この種の技術分野では、W-CDMAやHSDPAの後継となる次世代通信方式が、W-CDMAの標準化団体3GPPにより検討されている。次世代通信システムの代表例は、ロングタームエボリューション(LTE:　Long　Term　Evolution)システムや、IMTアドバンストシステム(第４世代移動通信システム)である。IMTアドバンストシステム(IMT-A)は、LTEアドバンストシステム(LTE-A)とも言及される。
　通信の高速化の要請と共にシステム帯域幅も広帯域化されてきた。例えば、下りリンクでW-CDMA方式では5MHz、LTE方式では最大で20MHzの帯域幅が使用される。LTE方式の後継システムでは更なる高速化及び広帯域化が進められるかもしれない。例えばLTEでは20MHzで300Mbps(下りリンク)程度の伝送レートを実現できるが、1Gbpsや2Gbpsのような伝送レートを実現するには、100MHzもの帯域幅が必要になる。オペレータが複数存在する場合、オペレータ数に応じた帯域幅が必要になる。
　一方、連続的な双方向通信を実現する観点からは、周波数分割複信(FDD:　Frequency　Division　Duplex)方式が使用され、上下リンクに別々の周波数が用意されることが好ましい。この場合、上り信号と下り信号の干渉を十分に抑制する観点から、中心周波数の３％程度の帯域幅が分離周波数(センターギャップ)として用意される。将来の移動通信システムには高周波の帯域しか残っていないので、FDD方式が採用される場合、より広いセンターギャップを確保しなければならなくなる。例えば、中心周波数が3.6GHzであったとすると、約130MHzもの帯域幅がセンターギャップに費やされることになってしまう。
　他方、周波数帯域が高周波になると、信号の伝搬損失(パスロス)も大きくなってしまう。例えば、3GHzの帯域では、2GHzの帯域の場合よりも6dB程度信号が劣化してしまう。このため、高い周波数を利用するシステムでは、セル半径(又はセルカバレッジ)が狭くなりがちになる。信号品質の劣化に対して、送信電力を増強することも考えられるが、この問題を解決できるほど強くすることはできない。特に、ユーザ装置の場合、送信電力の制約は基地局の場合より厳しい。
　また、通信される信号は大別してデータチャネルと制御チャネルとがある。データチャネルについては適応変調及びチャネル符号化(AMC:　Adaptive　Modulation　and　Channel　coding)を適切に行うことで、信号品質の向上を或る程度図ることができる。しかしながら制御チャネルについては、データチャネルほど適応的に伝送レートを制御することはできない。従ってセルカバレッジを考察する際、データチャネルよりも制御チャネルに特に配慮しなければならない。
　本発明の課題は、基本帯域幅のシステム帯域を利用する旧システムと、基本帯域幅以上広いシステム帯域を利用する新システムとが共存する地域において、新システムにおけるセルのカバレッジを確保しつつ周波数の利用効率の向上を図ることである。
　本発明の一形態では、基本帯域幅のシステム帯域を利用する旧システムと、基本帯域幅以上広いシステム帯域を利用する新システムとが共存する地域で使用される新システムの通信装置が使用される。前記新システムは周波数分割複信(FDD)方式で通信を行う。当該通信装置は、あるバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも下りデータチャネルを通信する手段と、前記あるバンドより低い別のバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも上り制御チャネルを通信する手段とを有する。前記別のバンドでは、旧システムにおける上下リンクの通信が行われる。
　本発明の一形態では、新システムの下り制御チャネルは、前記あるバンドに属する帯域で通信されてもよい。新システムの上りデータチャネルは、前記別のバンドに属する帯域で通信されてもよい。
　本発明の一形態では、新システムの下り制御チャネルの少なくとも一部が、前記別のバンドに属する帯域で通信されてもよい。新システムの上りデータチャネルは、前記あるバンドに属する帯域で通信されてもよい。
　下り制御チャネルの少なくとも一部は、報知チャネル、ページングチャネル又はランダムアクセスチャネルの1つ以上を含んでもよい。
　本発明の一形態によれば、基本帯域幅のシステム帯域を利用する旧システムと、基本帯域幅以上広いシステム帯域を利用する新システムとが共存する地域において、新システムにおけるセルのカバレッジを確保しつつ周波数の利用効率の向上を図ることができる。
同一バンド内にセンターギャップを用意した様子を示す図である。 本発明の第１実施例による周波数利用例を示す図である。 同一バンド内にセンターギャップを用意した例を数値例と共に示す図である。 本発明の第１実施例による周波数利用例を数値例と共に示す図である。 本発明の第１実施例で使用される基地局装置及びユーザ装置を示す図である。 本発明の第２実施例による周波数利用例を示す図である。 本発明の第２実施例で使用される基地局装置及びユーザ装置を示す図である。
　説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例又は項目に分けて説明されるが、各区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に別々に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。
　図１は周波数利用法の一例を示し、本発明との比較に使用される。図示の例では、第１，第２及び第３の移動通信事業者（オペレータとも呼ばれる）が、周波数分割複信(FDD)方式で移動通信サービスをそれぞれ提供している。各オペレータは、「DL」で示されている下りリンク用の帯域の１つと、「UL」で示されている上りリンク用の帯域の１つを使用する。「UL」用の３つの帯域と、「DL」用の３つの帯域との間には、上下リンク間の干渉を防ぐための帯域(センターギャップ)が用意されている。「UL」用の３つの帯域、「DL」用の３つの帯域、及びセンターギャップは同じバンド内に用意されている。図示の例では、これらは、3.4GHz～3.8GHzの周波数範囲を含むバンドに属する。
各オペレータに割り当てられた帯域は、例えば基本帯域幅(Basic　Bandwidth)又はシステム帯域幅と呼ばれる。言い換えれば、１つの基本帯域幅は、特定のオペレータの基地局が使用する帯域幅である。基本帯域幅は上下リンクで同じでもよいし、異なっていてもよい。なお、オペレータは、割り当てられた基本帯域幅を１人で使用してもよいし、複数のキャリアに分けて使用してもよい。
　図1に示されるような周波数帯域の利用法は、必ずしも実用されているわけではなく、単に技術的観点からの比較例として示されているに過ぎない。
　図２は本発明の一形態による周波数帯域の利用法を示す。先ず、上下リンクで帯域幅が異なっている。上りリンクの通信需要よりも、下りリンクの通信需要の方が大きいことを考慮している。この点は図１の場合と同じである。
　図２に示される例では、３オペレータの下りリンクの帯域は全て3.4～3.8GHzのバンドに含まれるが、上りリンクの帯域は3.4～3.8GHzのバンドとは異なるバンドに含まれる。別のバンドは例えば第３世代等の移動通信システムで使用されている２GHzのバンドである。上述したようにFDD方式の場合、上下リンク間の干渉を防ぐため、上下リンクの帯域の間に分離帯域(センターギャップ)を用意する必要がある。図１の場合、分離帯域を3.4～3.8GHzのバンド内に用意しなければならないが、図２のようにすると、分離帯域を3.4～3.8GHzのバンド内に用意しなくて済む。3.4～3.8GHzのバンドと別のバンドとの隔たりが、センターギャップのような分離帯域の役割を兼ねるからである。
　3.4～3.8GHzのバンドには、第１～第３の通信事業者の下りリンクしか含まれていない。センターギャップは不要であるので、図１の場合よりも、その分だけ多くの周波数を利用することができる。すなわち、図１の場合の下りリンクの帯域幅(DL)よりも、図２の場合の方を広くすることができる。
　図３も図１と同様な周波数利用法の一例を具体的な数値例と共に示し、本発明との比較に使用される。第１，第２及び第３の移動通信事業者（オペレータ）が、FDD方式で移動通信サービスをそれぞれ提供している。各オペレータは、「DL」で示されている下りリンク用の帯域の１つと、「UL」で示されている上りリンク用の帯域の１つを使用する。「UL」用の３つの帯域と、「DL」用の３つの帯域との間には、上下リンク間の干渉を防ぐための帯域(センターギャップ)が用意されている。「UL」用の３つの帯域、「DL」用の３つの帯域、及びセンターギャップは、3.4～3.8GHzのバンド内に用意されている。
　各オペレータに割り当てられた帯域は、基本帯域幅又はシステム帯域幅と呼ばれる。図示の例では、どのオペレータも上りリンクに20MHz及び下りリンクに70MHzの基本帯域幅をそれぞれ持っている。上りリンク全体の中心周波数と下りリンク全体の中心周波数は、265MHzだけ隔たっている。
　図３に示されるような周波数帯域の利用法も、必ずしも実用されているわけではなく、単に技術的観点からの比較例として示されているに過ぎない。
　図４は一実施例による周波数帯域の利用法を示す。図示の例では、３オペレータの下りリンクの帯域は全て或るバンド(3.4～3.8GHz)に含まれるが、上りリンクの帯域は2GHzのバンド(上記の或るバンドとは別のバンド)に含まれる。どのオペレータも上りリンクに20MHzの基本帯域幅をそれぞれ持っている。この点は図３の場合と同じである。しかしながら図４の場合、どのオペレータも下りリンクに133MHzもの広い基本帯域幅をそれぞれ持っている。3.4～3.8GHzのバンド内にセンターギャップを設けなくてよいので、その分だけ多くの周波数を利用できるからである。
　また、上りリンクの帯域は下りリンクに比べて低い周波数にある。一般に、通信する周波数の低い帯域は、高い帯域よりもパスロスは少なくて済む。従って3.4～3.8GHzのバンドと異なる低い周波数の別バンドを併用することは、セルのカバレッジを確保することにも寄与できる。
　上りリンクの通信需要は、下りリンクの通信需要よりも少ないことが予想されるので、上りリンクには比較的狭い帯域しか必要とされない。また、2GHzのバンドにおける旧システムのユーザの一部は、3.4～3.8GHzのバンドを利用する新システムに移行するかもしれない。従って、新システムの上りリンクの帯域を旧システムの帯域に設定したとしても、新旧双方のシステムで適切にサービスを提供できる。
　図５は本発明の一実施例で使用される基地局装置eNB及びユーザ装置UEを示す図である。基地局装置eNB及びユーザ装置UEは、図４に示される周波数を用いて通信を行う移動通信システムに属する。より具体的には、図４の第１～第３の何れかのオペレータが提供する移動通信システムに属する。基地局装置eNBは、送信信号用のベースバンド処理部BB(Tx)と、周波数変換部と、送信用無線部RF(Tx)と、送信アンテナとを有する。また、基地局装置eNBは、受信アンテナと、受信用無線部RF(Rx)と、周波数変換部と、受信信号用のベースバンド処理部BB(Rx)とを有する。
　ユーザ装置UEも同様に、送信信号用のベースバンド処理部BB(Tx)と、周波数変換部と、送信用無線部RF(Tx)と、送信アンテナとを有する。また、ユーザ装置UEは、受信アンテナと、受信用無線部RF(Rx)と、周波数変換部と、受信信号用のベースバンド処理部BB(Rx)とを有する。
　基地局装置eNBのベースバンド処理部BB(Tx)にて、下り信号が用意される。下り信号とは、制御信号にもデータ信号にも使用可能な用語である。下り信号は、周波数変換部で適切な周波数にアップコンバートされる。図示の例では、ベースバンドの下り信号は、3.4～3.8GHzのバンドの周波数で伝送するための高周波信号に変換される。変換後の信号には、フィルタリングや増幅のような処理が施され、3.4～3.8GHzのバンドの無線信号が送信アンテナから送信される。ユーザ装置UEは、3.4～3.8GHzのバンドの無線信号を受信アンテナで受信すると、フィルタリングや増幅のような受信用無線部RF(Rx)での処理を行う。処理後の信号は、周波数変換部でベースバンドの信号に変換される。変換後の信号は、ベースバンド処理部BB(Rx)で処理される。
　一方、ユーザ装置UEのベースバンドBB(Tx)にて、上り信号が用意される。この上り信号も、制御信号にもデータ信号にも使用可能な用語である。上り信号は、周波数変換部で適切な周波数にアップコンバートされる。図示の例では、ベースバンドの上り信号は、2GHzのバンド(3.4～3.8GHzのバンドとは別のバンド)の周波数で伝送するための高周波信号に変換される。変換後の信号には、フィルタリングや増幅のような処理が施され、2GHzのバンドの無線信号が送信アンテナから送信される。基地局装置eNBは、2GHzのバンドの無線信号を受信アンテナで受信すると、フィルタリングや増幅のような受信用無線部RF(Rx)での処理を行う。処理後の信号は、周波数変換部でベースバンドの信号に変換される。変換後の信号は、ベースバンド処理部BB(Rx)で処理される。
　本実施例によれば、異なるバンド間の隔たりを、上下リンク間の分離帯域とすることで、周波数の更なる有効活用を図ることができる。上りリンクの帯域は低い周波数にあり、パスロスは少ないので、セルのカバレッジを確保することにも寄与できる。
　上述したように、周波数（キャリア周波数）が高い場合、パスロスが大きくなり、セルのカバレッジが狭くなるおそれがある。例えば、2GHzのキャリア周波数の場合と比較して、3GHzのキャリア周波数の場合のパスロスは、６dB程度も大きくなってしまう。一方、データチャネルについては、伝送レートを適切に制御することで、或る程度信号品質を確保できる。伝送レートは、データ変調方式、チャネル符号化率（又はデータサイズ）、符号拡散率等により制御可能である。他方、制御チャネルについては、そのような伝送レートの適応制御(AMC)は相応しくない。伝送レートの制御がなされたとしても、データチャネルほど様々に変えることはできない。そこで、本発明の第２実施例では、データチャネルは高い周波数で通信するが、制御チャネルは低い周波数で通信するようにする。
　図６は第２実施例による周波数利用法を示す。図中、f1～f4はキャリア周波数(サブキャリア)を示す。サブキャリアf1は、システムとって特に基本的な制御情報を伝送するキャリアであり、「メインキャリア」と言及される。このような基本的な制御情報としては、報知情報(BCH)、ページング情報(PCH)、ランダムアクセス情報(RACH)等が挙げられる。サブキャリアf2～f4は第１，第２及び第３の移動通信事業者(オペレータ)に割り当てられた帯域の周波数（基本帯域幅）を表す。f2～f4の各々の帯域幅は、例えば100MHzである。メインサブキャリアf1は、他のサブキャリアf2～f4の帯域幅と同じでもよいが、狭くてもよい。制御情報を伝送できる程度に広ければよいからである。各オペレータによる通信の方式は、シングルキャリア方式でもマルチキャリア方式でもよい。なお、BCH,PCH,RACHのような基本的な制御情報以外の制御情報は、メインキャリアの帯域で伝送されてもよいし、別の各サブキャリアで伝送されてもよい。
　メインキャリアは、典型的には、2GHzのバンドに属する。サブキャリアf2～f4は典型的には3.4～3.8GHzのバンドに属する。しかしながら、メインキャリアと他のサブキャリアが異なるバンドに属することは、本実施例では必須でない。制御チャネルが十分に広いカバレッジで伝送できる程度に、制御チャネルの周波数帯域が低ければよい。図示の例では、メインキャリアでデータチャネルが伝送されているが、このことは本実施例では必須でない。メインキャリアで制御チャネルだけが伝送され、データチャネルは全てサブキャリアf2～f4で伝送されるようにしてもよい。
　図７は本発明の一実施例で使用される基地局装置eNB及びユーザ装置UEを示す図である。基地局装置eNB及びユーザ装置UEは、図６に示される周波数を用いて通信を行う移動通信システムに属する。より具体的には、図６の第１～第３の何れかのオペレータが提供する移動通信システムに属する。基地局装置eNBは、データチャネル用のベースバンド処理部BBと、制御チャネル用のベースバンド処理部BBと、多重部MUXと、高周波用及び低周波用の周波数変換部と、高周波用及び低周波用の無線部RFと、高周波用及び低周波用の送信アンテナとを有する。
　ユーザ装置UEは、高周波用及び低周波用の受信アンテナと、高周波用及び低周波用の無線部RFと、高周波用及び低周波用の周波数変換部と、分離部DE-MUXと、データチャネル用のベースバンド処理部BBと、制御チャネル用のベースバンド処理部BBとを有する。
　基地局装置eNBのデータチャネル用のベースバンド処理部BB(Tx)にて、下りデータチャネルが用意される。適応変調及びチャネル符号化方式(AMC:　Adaptive　Modulation　and　Channel　coding)で適切に制御されるデータ変調及びチャネル符号化が、下りデータチャネルに施される。下りデータチャネルは、周波数変換部で適切な周波数にアップコンバートされる。図示の例では、ベースバンドの下り信号は、3.4～3.8GHzのバンドの周波数で伝送するための高周波信号に変換される。変換後の信号には、フィルタリングや増幅のような処理が施され、3.4～3.8GHzのバンドの無線信号が送信アンテナから送信される。
　基地局装置eNBの制御チャネル用のベースバンド処理部BB(Tx)では、下り制御チャネルが用意される。この下り制御チャネルは、報知チャネル(BCH)、ページングチャネル(PCH)、ランダムアクセスチャネル(RACH)等に関する情報が含まれる。下りデータチャネルは、多重部MUXで必要に応じてデータチャネルと多重される（典型的には、時間分割多重方式による多重であるが、他の多重法が代替的に又は追加的に使用されてもよい。）。周波数変換部では制御チャネルを含む信号が適切な周波数にアップコンバートされる。図示の例では、ベースバンドの下り信号は、3.4～3.8GHzのバンドより低い周波数の別のバンド(例えば、2GHzのバンド)で伝送するための信号に変換される。変換後の信号には、フィルタリングや増幅のような処理が施され、2GHzのバンドの無線信号が送信アンテナから送信される。
　ユーザ装置UEは、3.4～3.8GHzのバンドの無線信号を受信アンテナで受信すると、フィルタリングや増幅のような高周波用の無線部RFでの処理を行う。処理後の信号は、周波数変換部でベースバンドの信号に変換される。変換後の信号は、データチャネル用のベースバンド処理部BBで処理され、データチャネルが復元される。適応変調及びチャネル符号化方式(AMC)で適切に制御されるデータ変調及びチャネル符号化に従って、下りデータチャネルはデータ復調及びチャネル復号化が施される。
　ユーザ装置UEは、2GHzのバンドの無線信号を受信アンテナで受信すると、フィルタリングや増幅のような低周波用の無線部RFでの処理を行う。処理後の信号は周波数変換部でベースバンドの信号に変換される。変換後の信号は、必要に応じてデータチャネルと制御チャネルに分離される。受信信号中の制御チャネルの部分は、制御チャネル用のベースバンド処理部BBで処理され、制御チャネルが復元される。
　本実施例によれば、制御チャネルが低い周波数で通信され、データチャネルは高い周波数で通信されるようにすることで、セルのカバレッジを確保することができる。
　本発明は大きく離れた高低２種類の帯域を使って通信を行う適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、HSDPA/HSUPA方式のW-CDMAシステム、LTE方式のシステム、IMT-Advancedシステム、WiMAX, Wi-Fi方式のシステム等に適用されてもよい。
　以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えば上記の説明では高い周波数のバンドの例は「3.4～3.8GHzのバンド」であったが、適切な別のバンドでもよい。低い周波数のバンドの例は2GHzのバンドであったが、これも別のバンドでもよい。相対的に「高い」及び「低い」周波数帯が使用されていればよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
　本国際出願は２００８年５月２日に出願した日本国特許出願第２００８－１２０６６０号に基づく優先権を主張するものであり、その日本国特許出願の全内容を本国際出願に援用する。
　ｅＮＢ　基地局装置
　ＵＥ　ユーザ装置
　ＢＢ　ベースバンド処理部
　ＲＦ　無線部
　ＭＵＸ　多重部
　ＤＥ－ＭＵＸ　分離部

Claims (6)

  1. 　基本帯域幅のシステム帯域を利用する旧システムと、基本帯域幅以上広いシステム帯域を利用する新システムとが共存する地域で使用される新システムの通信装置であって、前記新システムは周波数分割複信(FDD)方式で通信を行い、当該通信装置は、
    　あるバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも下りデータチャネルを通信する手段と、
    　前記あるバンドより低い別のバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも上り制御チャネルを通信する手段と、
    　を有し、前記別のバンドでは、旧システムにおける上下リンクの通信が行われるようにした通信装置。
  2. 　新システムの下り制御チャネルが、前記あるバンドに属する帯域で通信され、
    　新システムの上りデータチャネルが、前記別のバンドに属する帯域で通信されるようにした請求項１記載の通信装置。
  3. 　新システムの下り制御チャネルの少なくとも一部が、前記別のバンドに属する帯域で通信され、
    　新システムの上りデータチャネルが、前記あるバンドに属する帯域で通信されるようにした請求項１記載の通信装置。
  4. 　前記下り制御チャネルの少なくとも一部は、報知チャネル、ページングチャネル又はランダムアクセスチャネルの1つ以上を含むようにした請求項３記載の通信装置。
  5. 　基本帯域幅のシステム帯域を利用する旧システムと、基本帯域幅以上広いシステム帯域を利用する新システムとが共存する地域で使用される新システムにおける通信方法であって、前記新システムは周波数分割複信(FDD)方式で通信を行い、前記新システムの通信装置で使用される当該通信方法は、
    　あるバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも下りデータチャネルを通信するステップと、
    　前記あるバンドより低い別のバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも上り制御チャネルを通信するステップと、
    　を有し、前記別のバンドでは、旧システムにおける上下リンクの通信が行われるようにした通信方法。
  6. 　基本帯域幅のシステム帯域を利用する旧システムと、基本帯域幅以上広いシステム帯域を利用する新システムとを含む通信システムであって、
    　前記新システムは周波数分割複信(FDD)方式で通信を行い、
    　前記旧システム及び前記新システムが共存する地域で使用される前記新システムの通信装置は、
    　あるバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも下りデータチャネルを通信する手段と、
    　前記あるバンドより低い別のバンドに属する帯域で、新システムの少なくとも上り制御チャネルを通信する手段と、
    　を有し、前記別のバンドでは、旧システムにおける上下リンクの通信が行われるようにした通信システム。
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