WO2010107012A1 - 無線基地局装置、移動端末装置および無線アクセス方法 - Google Patents

無線基地局装置、移動端末装置および無線アクセス方法 Download PDF

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hopping
frequency
transmission
mobile terminal
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信彦 三木
輝雄 川村
佐和橋　衛
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株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003—Two-dimensional division
    • H04L5/0005—Time-frequency
    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7143—Arrangements for generation of hop patterns
    • 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
    • H04L5/0037—Inter-user or inter-terminal allocation

Definitions

  • the present invention relates to a radio base station apparatus, a mobile terminal apparatus and a radio access method in a next generation mobile communication system.
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • WSDPA High Speed Downlink Packet Access
  • HSUPA High Speed Uplink Packet Access
  • CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Multiple Access
  • the third generation system can achieve a maximum transmission rate of about 2 Mbps on the downlink using generally a fixed bandwidth of 5 MHz.
  • a maximum transmission rate of about 300 Mbps on the downlink and about 75 Mbps on the uplink can be realized using a variable band of 1.4 MHz to 20 MHz.
  • LTE-A LTE Advanced
  • the present invention has been made in view of such points, and provides a radio base station apparatus, a mobile terminal apparatus, and a radio access method corresponding to each mobile communication system when a plurality of mobile communication systems coexist. Objective.
  • a radio base station apparatus includes a transmission unit that transmits downlink transmission data using a system band composed of a plurality of basic frequency blocks, and the transmission data transmitted to the transmission unit between the plurality of basic frequency blocks. And hopping means for performing frequency hopping over the entire area.
  • transmission data is frequency hopped across a plurality of fundamental frequency blocks, a sufficient frequency diversity effect can be obtained as compared with the case of frequency hopping within a single fundamental frequency block.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a frequency usage state when mobile communication is performed in the downlink.
  • the fundamental frequency block is described as a component carrier.
  • An example shown in FIG. 1 is an LTE-A system, which is a first mobile communication system having a relatively wide first system band composed of a plurality of component carriers, and a relatively narrow (here, one component carrier).
  • This is a frequency use state when an LTE system, which is a second mobile communication system having a second system band (consisting of 2), coexists.
  • LTE-A system for example, wireless communication is performed with a variable system bandwidth of 100 MHz or less, and in the LTE system, wireless communication is performed with a variable system bandwidth of 20 MHz or less.
  • the system band of the LTE-A system is at least one fundamental frequency region (component carrier: CC) having the system band of the LTE system as a unit.
  • component carrier component carrier
  • Mobile terminal apparatus having a system band of 20 MHz (base band).
  • frequency hopping is performed in one component carrier in order to improve the deterioration of communication quality due to the deterioration of the propagation environment.
  • frequency hopping in this LTE system is applied to the LTE-A system, it is assumed that sufficient frequency diversity effect cannot be obtained even though the system band is expanded by a plurality of component carriers.
  • the present inventors have come up with the present invention in order to solve this problem. That is, the gist of the present invention is that a sufficient frequency diversity effect is obtained by performing frequency hopping of transmission data across a plurality of component carriers during transmission in a mobile communication system having a system band composed of a plurality of component carriers. Is to get.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a transmission system processing configuration of the radio base station apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a reception system processing configuration of the mobile terminal apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 4 to 7 are explanatory diagrams of the first hopping pattern to the fourth hopping pattern according to the embodiment of the present invention.
  • the transmission processing unit of the radio base station apparatus encodes downlink transmission data generated for each user and downlink transmission data generation unit 101 that generates downlink transmission data for each connected user.
  • Downlink transmission data encoding / modulation section 102 that modulates, subcarrier mapping section 103 that multiplexes downlink transmission data for each user and maps them to component carriers, and inverse fast Fourier transform (IFFT: An IFFT unit 104 that performs Inverse Fast Fourier Transform and a CP addition unit 105 that adds a cyclic prefix (CP) to downlink transmission data.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the downlink transmission data generation unit 101 generates downlink transmission data including user data and the like using data passed from the upper layer, and outputs the generated downlink transmission data to the downlink transmission data encoding / modulation unit 102.
  • Downlink transmission data encoding / modulation section 102 adds an error correction code to downlink transmission data, and uses QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), etc. for each subcarrier. To modulate.
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • the subcarrier mapping unit 103 multiplexes the encoded and modulated downlink transmission data for each user and a control signal including hopping information, and maps the downlink transmission data to the frequency domain of the component carrier. In this case, the subcarrier mapping unit 103 performs mapping so that downlink transmission data is frequency hopped across a plurality of component carriers.
  • the hopping pattern by the subcarrier mapping unit 103 will be described.
  • frequency hopping of transmission data within a single component carrier is referred to as intra CC frequency hopping
  • frequency hopping of transmission data across a plurality of component carriers is referred to as inter CC frequency hopping
  • inter CC frequency hopping hopping transmission data in the time axis direction between subframes preceding and following
  • inter-subframe hopping hopping transmission data in the time axis direction between subframes preceding and following
  • a subframe allocated on the time axis is configured by two continuous time slots.
  • transmission data transmitted in each subframe is intra-CC frequency hopping, and transmission data transmitted between subframes whose transmission timings are before and after is inter-CC. Frequency hopped. Specifically, transmission data transmitted in one subframe is allocated to different component carriers. Also, transmission data allocated to different time slots within one component carrier is mapped to different frequency regions.
  • the subcarrier mapping unit 103 transmits the transmission data transmitted in the first time slot and the second time slot of the subframe at the first transmission timing, respectively, in different frequency regions of the first component carrier CC # 1.
  • the transmission data transmitted in the first time slot and the second time slot of the subframe at the next transmission timing are mapped to different frequency regions of the second component carrier CC # 2.
  • transmission data transmitted in the first time slot and the second time slot of the subframe at the next transmission timing are mapped to different frequency regions of the third component carrier CC # 3, respectively. Then, mapping is performed so that this hopping pattern is repeated at the subsequent transmission timing.
  • transmission data transmitted in each subframe is inter-CC frequency hopped.
  • transmission data transmitted in each time slot in one subframe is mapped to a frequency domain over a plurality of component carriers.
  • the subcarrier mapping unit 103 maps the transmission data transmitted in the first time slot of the subframe at the first transmission timing to the frequency domain of the first component carrier CC # 1, and the second time slot.
  • the transmission data transmitted in is mapped to the frequency domain of the third component carrier CC # 3. Then, mapping is performed so that this hopping pattern is repeated at the subsequent transmission timing.
  • transmission data transmitted in a subframe is frequency hopped across a plurality of component carriers as time passes. Therefore, a larger frequency diversity effect than in the first hopping pattern is achieved. Can be obtained. This is particularly effective when the propagation environment is partially degraded in the component carrier.
  • transmission data transmitted in each subframe is inter-CC frequency hopped, and transmission data transmitted between subframes whose transmission timings are before and after is inter-CC frequency. Hopped. Specifically, transmission data transmitted in different subframes are allocated to different component carriers. In addition, transmission data transmitted in each time slot in one subframe is mapped to different component carrier frequency regions.
  • the subcarrier mapping unit 103 maps the transmission data transmitted in the first time slot of the subframe at the first transmission timing to the frequency domain of the first component carrier CC # 1, and the second time slot.
  • the transmission data transmitted in is mapped to the frequency domain of the third component carrier CC # 3.
  • the transmission data transmitted in the first time slot of the subframe at the next transmission timing is mapped to the frequency domain of the second component carrier CC # 2, and the transmission data transmitted in the second time slot is mapped to the fourth component carrier CC #. 4 is mapped to the frequency domain. Then, mapping is performed so that this hopping pattern is repeated at the subsequent transmission timing.
  • transmission data transmitted in a subframe is frequency-hopped across a plurality of component carriers as time passes, and is transmitted between subframes whose transmission timing is around. Since transmission data to be transmitted is frequency hopped across a plurality of component carriers, it is possible to obtain a frequency diversity effect larger than that of the second hopping pattern. In particular, this is effective not only when the propagation environment of one component carrier is totally degraded, but also when the propagation environment is partially degraded within the component carrier.
  • transmission data transmitted in a subframe is inter-subframe hopped, and transmission data transmitted between subframes whose transmission timing is before and after is inter-CC frequency hopped. .
  • a part of transmission data transmitted in the preceding subframe is assigned to the time slot of the subsequent subframe.
  • transmission data transmitted in one subframe is mapped to different component carrier frequency regions.
  • the subcarrier mapping unit 103 maps the transmission data transmitted in the first time slot of the subframe at the first transmission timing to the frequency domain of the first component carrier CC # 1, and the next transmission timing.
  • the transmission data transmitted in the first slot of the subframe is mapped to the frequency domain of the second component carrier CC # 2. Then, mapping is performed so that this hopping pattern is repeated at the subsequent transmission timing.
  • transmission data transmitted between subframes whose transmission timings change before and after the passage of time is frequency hopped across a plurality of component carriers.
  • a large frequency diversity effect can be obtained. This is particularly effective when the propagation environment is partially degraded in the component carrier.
  • IFFT section 104 converts the downlink transmission data mapped to the component carrier from a frequency domain to a time domain signal by IFFT processing, and outputs the signal to CP adding section 105.
  • CP adding section 105 adds a cyclic prefix to downlink transmission data.
  • the downlink transmission data that has passed through the CP adding unit 105 is transmitted to the mobile terminal device as a downlink signal.
  • user data included in downlink transmission data is transmitted by PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) or the like
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • the reception processing unit of the mobile terminal apparatus includes a CP removing unit 201 that removes a CP from received downlink reception data, and an FFT unit that performs fast Fourier transform (FFT: Fast Fourier Transform) on downlink reception data.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the CP removal unit 201 removes the cyclic prefix from the downlink reception data and outputs the cyclic prefix to the FFT unit 202.
  • the FFT unit 202 converts downlink reception data from a time domain signal to a frequency domain signal by FFT processing, and outputs the converted signal to the separation unit 203.
  • Separation section 203 extracts hopping information from the control signal for downlink reception data, extracts data destined for the own apparatus from downlink reception data based on this hopping information, and outputs the data to reception section 204.
  • the radio base station apparatus maps the downlink transmission data so as to perform frequency hopping across a plurality of component carriers, and transmits it to the mobile terminal apparatus. Then, the mobile terminal device extracts data addressed to itself from downlink received data based on the hopping information. Therefore, it is possible to obtain a diversity effect as compared with a configuration in which frequency hopping is performed within a single component carrier in the LTE system in the downlink.
  • the radio base station device multiplexes a control signal including hopping information with downlink transmission data and notifies the mobile terminal device of the hopping pattern.
  • the configuration is limited to this configuration. It is not a thing.
  • the mobile terminal device only needs to know the hopping pattern. For example, if the hopping pattern is determined by the standard, the mobile terminal device need not be notified of the hopping pattern.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a transmission system processing configuration of the mobile terminal apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a reception system processing configuration of the radio base station apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • frequency hopping is performed with the same hopping pattern as that in the downlink configuration, and thus description of the hopping pattern is omitted.
  • the transmission system processing unit of the mobile terminal apparatus includes an uplink transmission data generation unit 301 that generates uplink transmission data, an uplink transmission data encoding / modulation unit 302 that encodes and modulates uplink transmission data, and , DFT section 303 that performs discrete Fourier transform (DFT) on uplink transmission data, subcarrier mapping section 304 that maps uplink transmission data after DFT processing, and IFFT section that performs IFFT processing on uplink transmission data after mapping 305, a CP adding unit 306 that adds a cyclic prefix to uplink transmission data, and a multiplexing unit 307 that multiplexes a pilot signal to uplink transmission data.
  • DFT discrete Fourier transform
  • the uplink transmission data generation unit 301 generates uplink transmission data including user data and the like using data passed from the upper layer, and outputs the generated uplink transmission data to the uplink transmission data encoding / modulation unit 302.
  • Uplink transmission data encoding / modulation section 302 adds an error correction code to uplink transmission data and modulates uplink transmission data for each of a plurality of subcarriers.
  • the DFT unit 303 converts the encoded and modulated uplink transmission data from a time domain signal to a frequency domain signal by DFT processing, and outputs the converted uplink transmission data to the subcarrier mapping unit 304.
  • the subcarrier mapping unit 304 multiplexes the DFT-processed uplink transmission data with a control signal including hopping information, and maps the uplink transmission data so as to frequency hop across a plurality of component carriers. In this case, hopping is performed with the various hopping patterns described above.
  • the IFFT unit 305 converts the uplink transmission data mapped to the component carrier from a frequency domain to a time domain signal by IFFT processing, and outputs the signal to the CP adding unit 306.
  • CP adding section 306 adds a cyclic prefix to the uplink transmission data and outputs it to multiplexing section 307.
  • the multiplexing unit 307 multiplexes a pilot signal for detecting synchronization and estimating a propagation environment of the transmission path with uplink transmission data.
  • the uplink transmission data that has passed through the multiplexing unit 307 is transmitted to the radio base station apparatus as an uplink signal.
  • user data included in uplink transmission data is transmitted using PUSCH or the like, and a control signal included in uplink transmission data is transmitted using PUCCH or the like.
  • the reception processing unit of the radio base station apparatus includes a CP removing unit 401 that removes a CP from received uplink reception data, and an FFT that performs fast Fourier transform (FFT: Fast Fourier Transform) on the uplink reception data.
  • Unit 402 subcarrier demapping unit 403 for demapping uplink reception data after FFT processing, synchronization detection / channel estimation unit 404 for performing synchronization detection and channel estimation based on the received pilot signal, and uplink reception data
  • a frequency domain equalization unit 405 that removes channel distortion
  • an IDFT unit 406 that performs inverse discrete Fourier transform (IDFT) on uplink reception data.
  • IDFT inverse discrete Fourier transform
  • the uplink reception data transmitted to the radio base station apparatus is input to the CP removal unit 401, and the pilot signal separated from the uplink reception data is input to the synchronization detection / channel estimation unit 404.
  • the synchronization detection / channel estimation unit 404 incorporates a synchronization detection circuit and a channel estimation unit.
  • the synchronization detection circuit performs synchronization detection based on the pilot signal, and the channel estimation unit uses the phase and amplitude channels of each subcarrier. Estimate the propagation environment such as distortion.
  • the processing timing of the CP removal unit 401 and the FFT unit 402 is controlled by the synchronization detection of the synchronization detection circuit, and the equalization processing by the frequency domain equalization unit 405 is controlled by the estimation result by the channel estimation unit.
  • the CP removal unit 401 removes the cyclic prefix from the uplink reception data and outputs it to the FFT unit 402.
  • the FFT unit 402 converts uplink reception data from a time domain signal to a frequency domain signal by FFT processing, and outputs the converted signal to the subcarrier demapping unit 403.
  • Subcarrier demapping section 403 extracts hopping information from the control signal of the uplink reception data, extracts data addressed to itself from the uplink reception data based on this hopping information, and outputs the data to frequency domain equalization section 405.
  • the frequency domain equalization unit 405 removes the channel distortion of the phase and amplitude of each subcarrier of the uplink reception data based on the channel estimation result of the synchronization detection / channel estimation unit 404 and outputs the result to the IDFT unit 406.
  • the IDFT unit 406 converts the uplink reception data subjected to equalization processing from a frequency domain signal to a time domain signal by IDFT processing, and outputs the converted signal to the reception unit 407.
  • the mobile terminal apparatus maps uplink transmission data so as to perform frequency hopping between a plurality of component carriers, and transmits the mapped data to the radio base station apparatus. Then, data is extracted by demapping based on the hopping information in the radio base station apparatus. Therefore, it is possible to obtain a diversity effect as compared with the configuration in which frequency hopping is performed within a single component carrier in the LTE system in the uplink.
  • the mobile terminal device is configured to multiplex a control signal including hopping information in the uplink transmission data and notify the radio base station device of the hopping pattern.
  • the configuration is limited to this configuration. It is not a thing.
  • the radio base station apparatus only needs to know the hopping pattern. For example, if the hopping pattern is determined by the standard, the radio base station apparatus need not be notified of the hopping pattern.
  • transmission data is frequency hopped across a plurality of component carriers, it is compared with the case of frequency hopping within a single component carrier. And a sufficient frequency diversity effect can be obtained.
  • the first hopping pattern to the fourth hopping pattern are described as examples.
  • the present invention is not limited to this hopping pattern. Any hopping pattern may be used as long as it is a hopping pattern in which transmission data is frequency hopped across a plurality of component carriers.
  • the frequency hopping is performed using one hopping pattern from the first hopping pattern to the fourth hopping pattern.
  • the present invention is not limited to this configuration. It is good also as a structure which switches a 4th hopping pattern from a 1st hopping pattern according to the propagation environment of a transmission line.
  • the frequency hopping is configured in the subcarrier mapping unit.
  • the configuration is not limited to this configuration, and the frequency hopping may be performed after mapping separately from the subcarrier mapping unit.
  • the subframe is exemplified as the transmission time unit.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • a time interval longer than the subframe may be used as the transmission time unit.
  • a time interval shorter than the subframe may be used as the transmission time unit.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
  • the allocation of component carriers, the number of processing units, the processing procedure, the number of component carriers, and the number of sets of component carriers in the above description can be changed as appropriate. is there. Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

Abstract

　複数の移動通信システムが混在する際において、それぞれの移動通信システムに対応する無線基地局装置、移動端末装置および無線アクセス方法を提供すること。　複数のコンポーネントキャリアで構成されるシステム帯域をもつ移動体通信システムでの送信時に、送信データをサブフレーム内では単一のコンポーネントキャリア内で周波数ホッピングし、前後するサブフレーム間では相互に異なる複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングする構成とした。

Description

無線基地局装置、移動端末装置および無線アクセス方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局装置、移動端末装置および無線アクセス方法に関する。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、ＨＳＤＰＡ（High　Speed　Downlink　Packet　Access）やＨＳＵＰＡ（High　Speed　Uplink　Packet　Access）を採用することにより、Ｗ-ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このＵＭＴＳネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long　Term　Evolution）が検討されている（非特許文献１）。ＬＴＥでは、多重方式として、下り回線（下りリンク）にＷ－ＣＤＭＡとは異なるＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）を用いている。
　第３世代のシステムは、概して５ＭＨｚの固定帯域を用いて、下り回線で最大２Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。一方、ＬＴＥのシステムでは、１．４ＭＨｚ～２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下り回線で最大３００Ｍｂｐｓ及び上り回線で７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートを実現できる。また、ＵＭＴＳネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継のシステムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ－Ａ））。したがって、将来的には、これら複数の移動通信システムが並存することが予想され、これらの複数のシステムに対応できる構成（無線基地局装置や移動端末装置など）が必要となることが考えられる。
3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibilitystudy for Evolved UTRA and UTRAN", Sep. 2006
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数の移動通信システムが混在する際において、それぞれの移動通信システムに対応する無線基地局装置、移動端末装置および無線アクセス方法を提供することを目的とする。
　本発明の無線基地局装置は、複数の基本周波数ブロックで構成されるシステム帯域を用いて下り送信データを送信する送信手段と、前記送信手段に送信された送信データを前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングするホッピング手段とを有することを特徴とする。
　本発明によれば、送信データが複数の基本周波数ブロックに亘って周波数ホッピングされるため、単一の基本周波数ブロック内で周波数ホッピングする場合と比較して十分な周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。
ＬＴＥシステムのシステム帯域の説明図である。 本実施の形態における無線基地局装置の送信系処理構成を示すブロック図である。 本実施の形態における移動端末装置の受信系処理構成を示すブロック図である。 本実施の形態における第１ホッピングパターンの説明図である。 本実施の形態における第２ホッピングパターンの説明図である。 本実施の形態における第３ホッピングパターンの説明図である。 本実施の形態における第４ホッピングパターンの説明図である。 本実施の形態における移動端末装置の送信系処理構成を示すブロック図である。 本実施の形態における無線基地局装置の受信系処理構成を示すブロック図である。
　図１は、下りリンクで移動通信が行われる際の周波数使用状態を説明するための図である。なお、以下の説明では基本周波数ブロックをコンポーネントキャリアとして説明する。図１に示す例は、複数のコンポーネントキャリアで構成される相対的に広い第１システム帯域を持つ第１移動通信システムであるＬＴＥ－Ａシステムと、相対的に狭い（ここでは、一つのコンポーネントキャリアで構成される）第２システム帯域を持つ第２移動通信システムであるＬＴＥシステムが併存する場合の周波数使用状態である。ＬＴＥ－Ａシステムにおいては、例えば、１００ＭＨｚ以下の可変のシステム帯域幅で無線通信し、ＬＴＥシステムにおいては、２０ＭＨｚ以下の可変のシステム帯域幅で無線通信する。ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする少なくとも一つの基本周波数領域（コンポーネントキャリア：ＣＣ）となっている。このように複数の基本周波数領域を一体として広帯域化することをキャリアアグリゲーションという。
　例えば、図１においては、ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域（ベース帯域：２０ＭＨｚ）を一つのコンポーネントキャリアとする５つのコンポーネントキャリアの帯域を含むシステム帯域（２０ＭＨｚ×５＝１００ＭＨｚ）となっている。図１においては、移動端末装置ＵＥ（User Equipment）＃１は、ＬＴＥ－Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）の移動端末装置であり、１００ＭＨｚのシステム帯域を持ち、ＵＥ＃２は、ＬＴＥ－Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）の移動端末装置であり、４０ＭＨｚ（２０ＭＨｚ×２＝４０ＭＨｚ）のシステム帯域を持ち、ＵＥ＃３は、ＬＴＥシステム対応（ＬＴＥ－Ａシステムには対応せず）の移動端末装置であり、２０ＭＨｚ（ベース帯域）のシステム帯域を持つ。
　また、ＬＴＥシステムにおいては、伝搬環境の悪化等による通信品質の劣化を改善するために、一つのコンポーネントキャリア内で周波数ホッピングしている。このＬＴＥシステムにおける周波数ホッピングをＬＴＥ－Ａシステムに適用した場合には、複数のコンポーネントキャリアによりシステム帯域を拡大したにもかかわらず、十分な周波数ダイバーシチ効果が得られないことが想定される。
　そこで、本発明者らは、この問題点を解決するために、本発明をするに至った。すなわち、本発明の骨子は、複数のコンポーネントキャリアで構成されるシステム帯域をもつ移動通信システムでの送信時に、送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングすることにより、十分な周波数ダイバーシチ効果を得ることである。
　以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、ＬＴＥ－Ａシステムに対応する無線基地局装置および移動端末装置を用いる場合について説明する。
　図２から図７を参照して、下りリンク構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の送信系処理構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施の形態に係る移動端末装置の受信系処理構成を示すブロック図である。図４から図７は、本発明の実施の形態に係る第１ホッピングパターンから第４ホッピングパターンの説明図である。
　まず、無線基地局装置の下りリンク構成について説明する。図２に示すように、無線基地局装置の送信系処理部は、接続されたユーザ毎に下り送信データを生成する下り送信データ生成部１０１と、ユーザ毎に生成された下り送信データを符号化および変調する下り送信データ符号化・変調部１０２と、ユーザ毎の下り送信データを多重してコンポーネントキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部１０３と、マッピング後の下り送信データを逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）するＩＦＦＴ部１０４と、下り送信データにサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic　Prefix）を付加するＣＰ付加部１０５とを有している。
　下り送信データ生成部１０１は、上位レイヤから渡されるデータを用いてユーザデータ等を含む下り送信データを生成し、生成した下り送信データを下り送信データ符号化・変調部１０２に出力する。下り送信データ符号化・変調部１０２は、下り送信データに誤り訂正符号を付加すると共に、下り送信データを複数のサブキャリア毎にＱＰＳＫ（Quadrature　Phase　Shift　Keying）、ＱＡＭ（Quadrature　Amplitude　Modulation）等を用いて変調する。
　サブキャリアマッピング部１０３は、符号化・変調されたユーザ毎の下り送信データおよびホッピング情報を含む制御信号を多重すると共に、下り送信データをコンポーネントキャリアの周波数領域にマッピングする。この場合、サブキャリアマッピング部１０３は、下り送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングするようにマッピングする。以下、サブキャリアマッピング部１０３によるホッピングパターンについて説明する。
　なお、以下の説明では、送信データを単一のコンポーネントキャリア内において周波数ホッピングすることをイントラＣＣ周波数ホッピングと称し、送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングすることをインターＣＣ周波数ホッピングと称し、送信データを前後するサブフレーム間に亘って時間軸方向にホッピングすることをインターサブフレームホッピングと称する。さらに、以下のホッピングパターンにおいては、時間軸上に割り当てられたサブフレームを連続した２つのタイムスロットで構成した例について説明する。
　図４に示すように、第１ホッピングパターンでは、各サブフレーム内で送信される送信データがイントラＣＣ周波周ホッピングされると共に、送信タイミングが前後するサブフレーム間で送信される送信データがインターＣＣ周波数ホッピングされる。具体的には、１サブフレームで送信される送信データが異なるコンポーネントキャリアに割り当てられる。また、１コンポーネントキャリア内で異なるタイムスロットに割り当てられた送信データが別々の周波数領域にマッピングされる。
　例えば、図４では、サブキャリアマッピング部１０３は、最初の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットおよび第２タイムスロットで送信される送信データを、それぞれ第１コンポーネントキャリアＣＣ＃１の異なる周波数領域にマッピングする。次の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットおよび第２タイムスロットで送信される送信データを、それぞれ第２コンポーネントキャリアＣＣ＃２の異なる周波数領域にマッピングする。さらに次の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットおよび第２タイムスロットで送信される送信データを、それぞれ第３コンポーネントキャリアＣＣ＃３の異なる周波数領域にマッピングする。そして、後続の送信タイミングでこのホッピングパターンが繰り返されるようにマッピングする。
　このように、第１ホッピングパターンでは、時間の経過と共に、送信タイミングが前後するサブフレーム間で送信される送信データが複数のコンポーネントキャリアに亘って周波数ホッピングされるため、十分な周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。特に、一のコンポーネントキャリアの伝搬環境が全体的に劣化している場合に有効である。また、各コンポーネントキャリア内においては、ＬＴＥシステムと同一の構成となるため、ＬＴＥシステムとの親和性が高くなる。
　図５に示すように、第２ホッピングパターンでは、各サブフレーム内で送信される送信データがインターＣＣ周波数ホッピングされる。具体的には、この第２のホッピングパターンは、１サブフレーム内の各タイムスロットで送信される送信データが、複数のコンポーネントキャリアに亘る周波数領域にマッピングされる。
　例えば、図５では、サブキャリアマッピング部１０３は、最初の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットで送信される送信データを第１コンポーネントキャリアＣＣ＃１の周波数領域にマッピングし、第２タイムスロットで送信される送信データを第３コンポーネントキャリアＣＣ＃３の周波数領域にマッピングする。そして、後続の送信タイミングでこのホッピングパターンが繰り返されるようにマッピングする。
　このように、第２ホッピングパターンでは、時間の経過と共に、サブフレーム内で送信される送信データが複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングされるため、第１ホッピングパターンよりも大きな周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。特に、コンポーネントキャリア内において部分的に伝搬環境が劣化している場合に有効である。
　図６に示すように、第３ホッピングパターンでは、各サブフレーム内で送信される送信データがインターＣＣ周波数ホッピングされると共に、送信タイミングが前後するサブフレーム間で送信される送信データがインターＣＣ周波数ホッピングされる。具体的には、異なるサブフレームで送信される送信データが異なるコンポーネントキャリアに割り当てられる。また、１サブフレーム内の各タイムスロットで送信される送信データが異なるコンポーネントキャリアの周波数領域にマッピングされる。
　例えば、図６では、サブキャリアマッピング部１０３は、最初の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットで送信される送信データを第１コンポーネントキャリアＣＣ＃１の周波数領域にマッピングし、第２タイムスロットで送信される送信データを第３コンポーネントキャリアＣＣ＃３の周波数領域にマッピングする。次の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットで送信される送信データを第２コンポーネントキャリアＣＣ＃２の周波数領域にマッピングし、第２タイムスロットで送信される送信データを第４コンポーネントキャリアＣＣ＃４の周波数領域にマッピングする。そして、後続の送信タイミングでこのホッピングパターンが繰り返されるようにマッピングする。
　このように、第３ホッピングパターンでは、時間の経過と共に、サブフレーム内で送信される送信データが複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングされると共に、送信タイミングが前後するサブフレーム間で送信される送信データが複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングされるため、第２ホッピングパターンよりも大きな周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。特に、一のコンポーネントキャリアの伝搬環境が全体的に劣化している場合だけでなく、コンポーネントキャリア内において部分的に伝搬環境が劣化している場合に有効である。
　図７に示すように、第４ホッピングパターンでは、サブフレーム内で送信される送信データがインターサブフレームホッピングされ、送信タイミングが前後するサブフレーム間で送信される送信データがインターＣＣ周波数ホッピングされる。具体的には、先行するサブフレームで送信される送信データの一部が後続するサブフレームのタイムスロットに割り当てられる。また、１サブフレームで送信される送信データが異なるコンポーネントキャリアの周波数領域にマッピングされる。
　例えば、図７では、サブキャリアマッピング部１０３は、最初の送信タイミングでサブフレームの第１タイムスロットで送信される送信データを第１コンポーネントキャリアＣＣ＃１の周波数領域にマッピングし、次の送信タイミングでサブフレームの第１スロットで送信される送信データを第２コンポーネントキャリアＣＣ＃２の周波数領域にマッピングする。そして、後続の送信タイミングでこのホッピングパターンが繰り返されるようにマッピングする。
　このように、第４ホッピングパターンでは、時間の経過と共に、送信タイミングが前後するサブフレーム間で送信される送信データが複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングされるため、第２ホッピングパターンよりも大きな周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。特に、コンポーネントキャリア内において部分的に伝搬環境が劣化している場合に有効である。
　図２に戻り、ＩＦＦＴ部１０４は、コンポーネントキャリアにマッピングされた下り送信データをＩＦＦＴ処理により周波数領域から時間領域の信号に変換し、ＣＰ付加部１０５に出力する。ＣＰ付加部１０５は、下り送信データにサイクリックプレフィックスを付加する。ＣＰ付加部１０５を通過した下り送信データは、下り信号として移動端末装置に向けて送信される。この場合、例えば、下り送信データに含まれるユーザデータはＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）等で送信され、下り送信データに含まれる制御信号はＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）等で送信される。
　次に、移動端末装置の下りリンク構成について説明する。図３に示すように、移動端末装置の受信系処理部は、受信した下り受信データからＣＰを除去するＣＰ除去部２０１と、下り受信データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）するＦＦＴ部２０２と、下り受信データを分離して自機宛のデータを取り出す分離部２０３とを有している。
　ＣＰ除去部２０１は、下り受信データからサイクリックプレフィックスを除去し、ＦＦＴ部２０２に出力する。ＦＦＴ部２０２は、ＦＦＴ処理により下り受信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換した信号を分離部２０３に出力する。分離部２０３は、下り受信データの制御信号からホッピング情報を取り出し、このホッピング情報に基づいて下り受信データから自機宛のデータを取り出して受信部２０４に出力する。
　このように、下りリンク構成では、無線基地局装置において下り送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングするようにマッピングして移動端末装置に送信する。そして、移動端末装置においてホッピング情報に基づいて下り受信データから自機宛のデータを取り出すようにしている。したがって、下りリンクにおいてＬＴＥシステムにおける単一のコンポーネントキャリア内で周波数ホッピングする構成よりも、ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。
　なお、上記した下りリンク構成においては、無線基地局装置において下り送信データにホッピング情報を含む制御信号を多重して、ホッピングパターンを移動端末装置に通知する構成としたが、この構成に限定されるものではない。移動端末装置がホッピングパターンを把握していればよく、例えば、ホッピングパターンが規格で決まっている場合であれば、移動端末装置にホッピングパターンを通知しなくてもよい。
　図８および図９を参照して、上りリンク構成について説明する。図８は、本発明の実施の形態に係る移動端末装置の送信系処理構成を示すブロック図である。図９は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の受信系処理構成を示すブロック図である。なお、上りリンク構成においては、下りリンク構成と同様なホッピングパターンで周波数ホッピングされるため、ホッピングパターンの説明については省略する。
　まず、移動端末装置の上りリンク構成について説明する。図８に示すように、移動端末装置の送信系処理部は、上り送信データを生成する上り送信データ生成部３０１と、上り送信データを符号化および変調する上り送信データ符号化・変調部３０２と、上り送信データを離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete　Fourier　Transform）するＤＦＴ部３０３と、ＤＦＴ処理後の上り送信データをマッピングするサブキャリアマッピング部３０４と、マッピング後の上り送信データをＩＦＦＴ処理するＩＦＦＴ部３０５と、上り送信データにサイクリックプレフィックスを付加するＣＰ付加部３０６と、上り送信データにパイロット信号を多重する多重部３０７とを有している。
　上り送信データ生成部３０１は、上位レイヤから渡されるデータを用いてユーザデータ等を含む上り送信データを生成し、生成した上り送信データを上り送信データ符号化・変調部３０２に出力する。上り送信データ符号化・変調部３０２は、上り送信データに誤り訂正符号を付加すると共に、上り送信データを複数のサブキャリア毎に変調する。ＤＦＴ部３０３は、符号化・変調された上り送信データをＤＦＴ処理により時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換した上り送信データをサブキャリアマッピング部３０４に出力する。
　サブキャリアマッピング部３０４は、ＤＦＴ処理された上り送信データにホッピング情報を含む制御信号を多重すると共に、上り送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングするようにマッピングする。この場合、上記した各種ホッピングパターンでホッピングする。
　ＩＦＦＴ部３０５は、コンポーネントキャリアにマッピングされた上り送信データをＩＦＦＴ処理により周波数領域から時間領域の信号に変換し、ＣＰ付加部３０６に出力する。ＣＰ付加部３０６は、上り送信データにサイクリックプレフィックスを付加し、多重部３０７に出力する。多重部３０７は、上り送信データに同期検出や伝送路の伝搬環境を推定するためのパイロット信号を多重する。多重部３０７を通過した上り送信データは、上り信号として無線基地局装置に向けて送信される。この場合、例えば、上り送信データに含まれるユーザデータはＰＵＳＣＨ等で送信され、上り送信データに含まれる制御信号はＰＵＣＣＨ等で送信される。
　次に、無線基地局装置の上りリンク構成について説明する。図９に示すように、無線基地局装置の受信系処理部は、受信した上り受信データからＣＰを除去するＣＰ除去部４０１と、上り受信データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）するＦＦＴ部４０２と、ＦＦＴ処理後の上り受信データをデマッピングするサブキャリアデマッピング部４０３と、受信したパイロット信号に基づいて同期検出およびチャネル推定を行う同期検出・チャネル推定部４０４と、上り受信データからチャネル歪を除去する周波数領域等化部４０５と、上り受信データを逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse　Discrete　Fourier　Transform）するＩＤＦＴ部４０６とを有している。
　無線基地局装置に送信された上り受信データは、ＣＰ除去部４０１に入力されると共に、上り受信データから分離されたパイロット信号は、同期検出・チャネル推定部４０４に入力される。同期検出・チャネル推定部４０４は、同期検出回路およびチャネル推定部が組み込まれており、パイロット信号に基づいて同期検出回路で同期検出を行うと共に、チャネル推定部で各サブキャリアの位相と振幅のチャネル歪等の伝搬環境を推定する。同期検出回路の同期検出によりＣＰ除去部４０１やＦＦＴ部４０２の処理タイミングが制御され、チャネル推定部による推定結果により、周波数領域等化部４０５による等化処理が制御される。
　ＣＰ除去部４０１は、上り受信データからサイクリックプレフィックスを除去し、ＦＦＴ部４０２に出力する。ＦＦＴ部４０２は、ＦＦＴ処理により上り受信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換した信号をサブキャリアデマッピング部４０３に出力する。サブキャリアデマッピング部４０３は、上り受信データの制御信号からホッピング情報を取り出し、このホッピング情報に基づいて上り受信データから自機宛のデータを取り出して、周波数領域等化部４０５に出力する。
　周波数領域等化部４０５は、同期検出・チャネル推定部４０４のチャネル推定結果に基づいて、上り受信データの各サブキャリアの位相と振幅のチャネル歪を除去し、ＩＤＦＴ部４０６に出力する。ＩＤＦＴ部４０６は、等化処理された上り受信データをＩＤＦＴ処理により周波数領域の信号から時間領域の信号に変換し、受信部４０７に出力する。
　このように、上りリンク構成では、移動端末装置において上り送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングするようにマッピングして無線基地局装置に送信する。そして、無線基地局装置においてホッピング情報に基づいてデマッピングしてデータを取り出すようにしている。したがって、上りリンクにおいてＬＴＥシステムにおける単一のコンポーネントキャリア内で周波数ホッピングする構成よりも、ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。
　なお、上記した上りリンク構成においては、移動端末装置において上り送信データにホッピング情報を含む制御信号を多重して、ホッピングパターンを無線基地局装置に通知する構成としたが、この構成に限定されるものではない。無線基地局装置がホッピングパターンを把握していればよく、例えば、ホッピングパターンが規格で決まっている場合であれば、無線基地局装置にホッピングパターンを通知しなくてもよい。
　以上のように、本実施の形態に係る移動体通信システムによれば、送信データが複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングされるため、単一のコンポーネントキャリア内で周波数ホッピングする場合と比較して十分な周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。
　なお、上記した実施の形態においては、第１ホッピングパターンから第４ホッピングパターンを例示して説明したが、このホッピングパターンに限定されるものではない。送信データを複数のコンポーネントキャリア間に亘って周波数ホッピングするホッピングパターンであれば、どのようなホッピングパターンであってもよい。
　また、上記した実施の形態においては、第１ホッピングパターンから第４ホッピングパターンのうち１つのホッピングパターンで周波数ホッピングする構成としたが、この構成に限定されるものではない。伝送路の伝搬環境に応じて第１ホッピングパターンから第４ホッピングパターンを切り換える構成としてもよい。
　また、上記した実施の形態においては、サブキャリアマッピング部において周波数ホッピングする構成としたが、この構成に限定されるものではなく、サブキャリアマッピング部とは別にマッピング後に周波数ホッピングする構成としてもよい。
　また、上記した実施の形態においては、送信時間単位としてサブフレームを例示して説明したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、サブフレームよりも長い時間間隔を送信時間単位としてもよいし、サブフレームよりも短い時間間隔を送信時間単位としてもよい。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるコンポーネントキャリアの割り当て、処理部の数、処理手順、コンポーネントキャリアの数、コンポーネントキャリアの集合数については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。
　本出願は２００９年３月１６日出願の特願２００９－０６３３９２に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (13)

  1. 　複数の基本周波数ブロックで構成されるシステム帯域を用いて下り送信データを送信する送信手段と、前記送信手段で送信する送信データを前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングするホッピング手段とを有することを特徴とする無線基地局装置。
  2. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを送信時間単位内では単一の基本周波数ブロック内で周波数ホッピングし、前後する送信時間単位間では相互に異なる前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
  3. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを送信時間単位内では前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
  4. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを送信時間単位内では前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングし、前後する送信時間単位間では相互に異なる前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
  5. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを異なる送信時間単位間において異なる前記複数の基本周波数ブロック間に亘ってホッピングすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
  6. 　前記基本周波数ブロックは、コンポーネントキャリアであることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
  7. 　複数の基本周波数ブロックで構成されるシステム帯域を用いて上り送信データを送信する送信手段と、前記送信手段で送信する送信データを前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングするホッピング手段とを有することを特徴とする移動端末装置。
  8. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを送信時間単位内では単一の基本周波数ブロック内で周波数ホッピングし、前後する送信時間単位間では相互に異なる前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングすることを特徴とする請求項７に記載の移動端末装置。
  9. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを送信時間単位内では前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングすることを特徴とする請求項７に記載の移動端末装置。
  10. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを送信時間単位内では前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングし、前後する送信時間単位間では相互に異なる前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングすることを特徴とする請求項７に記載の移動端末装置。
  11. 　前記ホッピング手段は、前記送信データを異なる送信時間単位間において異なる前記複数の基本周波数ブロック間に亘ってホッピングすることを特徴とする請求項７に記載の移動端末装置。
  12. 　前記基本周波数ブロックは、コンポーネントキャリアであることを特徴とする請求項７に記載の移動端末装置。
  13. 　複数の基本周波数ブロックで構成されるシステム帯域を用いて送信データを送信するステップと、送信データを前記複数の基本周波数ブロック間に亘って周波数ホッピングするステップとを有する無線アクセス方法。
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