WO2010146937A1 - 無線通信システム、送信装置および受信装置 - Google Patents

無線通信システム、送信装置および受信装置 Download PDF

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transmission
communication system
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wireless communication
unit
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中村　理
泰弘 浜口
一成 横枕
淳悟 後藤
高橋　宏樹
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シャープ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a transmission device, and a reception device in which a plurality of transmission devices communicate with a reception device in cooperation.
  • W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • HSPA High Speed Packet Access
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE-A LTE-Advanced
  • CoMP Cooperative Multi-Point
  • CoMP indicates that a plurality of base stations cooperate to transmit or receive signals. It is considered that the transmission rate of cell edge users can be improved by introducing CoMP. For example, by applying transmit antenna diversity such as STTD (Space Time Transmit Diversity), SFBC (Space Frequency Block Coding), or CDD (Cyclic Delay Diversity), the reception quality can be improved. Can be dramatically improved.
  • transmit antenna diversity such as STTD (Space Time Transmit Diversity), SFBC (Space Frequency Block Coding), or CDD (Cyclic Delay Diversity
  • Non-Patent Document 1 shows that the error rate characteristics can be greatly improved by performing STTD encoding in a central control apparatus and transmitting two encoded sequences from different base stations.
  • the transmission method is an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system, a transmission device, and a reception device that can improve transmission characteristics without increasing interference.
  • a wireless communication system of the present invention is a wireless communication system in which a plurality of transmission devices communicate with a reception device in cooperation, and each transmission of average received power in the communication
  • the transmission method of each of the transmission devices is determined according to the magnitude relationship between the devices, and the overall transmission characteristics are improved.
  • the wireless communication system of the present invention determines the transmission method according to the magnitude relationship of the average received power. Thereby, the interference can be reduced. In addition, since the importance of each propagation path differs depending on the magnitude of the average received power, efficient transmission is possible according to the importance. As a result, transmission characteristics can be improved.
  • the wireless communication system of the present invention is characterized in that a puncture pattern after error correction coding is determined according to the magnitude relationship of average received power in the receiving apparatus.
  • a transmission device having a large average reception power in the reception device prioritizes transmission of systematic bits, and a transmission device having a low average reception power in the reception device prioritizes parity bits. Then, the transmission method is determined so as to transmit.
  • the wireless communication system of the present invention is characterized in that the transmission method is determined so that each of the transmission devices transmits different bits. Since each base station transmits a different signal, interference can be reduced. And the encoding gain by an error correction code can be improved. Further, unlike the case of using Alamouti codes, the transmission rate is not lowered even when the number of transmission base stations is three or more.
  • the wireless communication system of the present invention is characterized in that each of the transmission devices determines a retransmission method of a transmission signal according to an average received power in the reception device.
  • the transmission device of the present invention is a transmission device that communicates with the reception device in cooperation with other devices, and according to the magnitude relationship between the transmission devices of the average received power in the communication, The transmission method by each of the transmission devices is determined, and the overall transmission characteristics are improved. Thereby, efficient transmission is possible according to the importance of each propagation path, and transmission characteristics can be improved.
  • the receiving apparatus of the present invention is a receiving apparatus in which a plurality of transmitting apparatuses perform communication in cooperation, and transmits information on average received power for each transmitting apparatus in the communication to each transmitting apparatus.
  • Each transmitting apparatus is characterized in that a transmission method is determined according to the magnitude relationship of the transmitted average received power, and the overall transmission characteristics are improved. Thereby, efficient transmission is possible according to the importance of each propagation path, and transmission characteristics can be improved.
  • the present invention when the average received power is different from each base station in the terminal, it is possible to perform transmission without increasing the interference by performing communication considering that the propagation path state with each base station is different.
  • the characteristics can be improved.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • DFT-S-OFDM Discrete Fourier Transform Spread OFDM
  • TDM time division multiplexing
  • SDM Space Division Multiplexing
  • CDM Code Division Multiplexing
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a wireless communication system 80.
  • the base station 100 and the base station 200 communicate with the terminal 300, and the received power from the base station 100 is larger than the received power from the base station 200 in the terminal 300. Therefore, terminal 300 is mainly connected to base station 100.
  • the base station 100 is referred to as an anchor cell for the terminal 300.
  • FIG. 2A is a block diagram showing the configuration of the base station 100.
  • the base station 100 includes an encoding unit 103, a puncture bit determining unit 104, a puncturing unit 105, an interleaving unit 106, a modulating unit 107, a spectrum mapping unit 108, a reference signal generating unit 109, a reference signal inserting unit 110, an IFFT unit 111, and a CP.
  • An insertion portion 112 and an antenna 113 are provided.
  • the information bit sequence is input to the encoding unit 103.
  • the encoding unit 103 performs error correction encoding such as a turbo code or a low density parity check (LDPC) code. In this embodiment, a case where a turbo code is used will be described.
  • LDPC low density parity check
  • Encoding section 103 performs encoding at an encoding rate of 1/3.
  • the encoded bit sequence after encoding will be described later.
  • the encoded bit sequence is input to the puncture unit 105.
  • the puncture pattern used for puncturing in the puncturing unit 105 is notified from the puncture bit determining unit 104.
  • the puncture bit determination unit 104 also notifies the base station 200 of the puncture pattern. In this manner, the puncture bit is determined by the anchor cell base station 100 in principle. The operation of the puncture bit determination unit 104 will be described later.
  • the bit sequence punctured by the puncturing unit 105 is changed in sequence order by the interleaving unit 106, and then modulated by the modulation unit 107 such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) or 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
  • modulation symbols are assigned to predetermined frequencies in the spectrum mapping unit 108
  • the reference signal insertion unit 110 multiplexes the reference signal generated by the reference signal generation unit 109, and then the IFFT unit 111 performs inverse high-speed processing.
  • IFFT Inverse Fourier Transform
  • conversion from a frequency domain signal to a time domain signal is performed.
  • CP Cyclic Prefix
  • FIG. 2B is a block diagram showing a configuration of base station 100. It is assumed that the same information bit sequence as that of base station 100 (or an encoded bit sequence after error correction encoding may be directly input to puncture section 205) is also input to base station 200.
  • the base station 200 includes an encoding unit 203, a puncturing unit 205, an interleaving unit 206, a modulating unit 207, a spectrum mapping unit 208, a reference signal generating unit 209, a reference signal inserting unit 210, an IFFT unit 211, a CP inserting unit 212, and an antenna 213. have.
  • the configuration of the base station 200 is almost the same as the configuration of the base station 100, but the puncture pattern input to the puncture unit 205 is notified from the puncture bit determination unit 104 of the base station 100.
  • the modulation scheme in modulation section 207 may be different from the modulation scheme in modulation section 107 of base station 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing an encoded bit sequence.
  • the N-bit information bit sequence includes N systematic (systematic) bits s (1) to s (N) and N first parity (redundant) bits p1 (1) to p1 (1) to It is encoded into a total of 3N bits of p1 (N) and N second parity (redundant) bits p2 (1) to p2 (N).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating received power of signals transmitted from the base stations 100 and 200. A case where the average received power of the signal transmitted from the base station 100 is larger than the average received power of the signal transmitted from the base station 200 as shown in FIG.
  • the average received power refers to the frequency average of received power.
  • the base station When the average received power varies depending on the base station, it is conceivable that the base station performs transmission with a modulation scheme and a coding rate (MCS) suitable for the average received power.
  • MCS modulation scheme and a coding rate
  • the same encoded bit is transmitted from each base station, and the received signal from each base station is synthesized, whereby the received signal-to-noise power ratio (SNR) of the received encoded bit. Can be improved.
  • SNR signal-to-noise power ratio
  • the method of transmitting the same encoded bit from a plurality of base stations in this way can improve the SNR, the encoding gain by the error correction code cannot be improved.
  • each base station 100, 200 transmits different encoded bits.
  • the puncture bit determination unit 104 receives information on the propagation path state PR1 between the base station 100 and the terminal 300 and information on the propagation path state PR2 between the base station 200 and the terminal 300.
  • systematic bits and parity bits are generated.
  • the systematic bits are more important than the parity bits, and the parity bits are punctured even in general puncturing. Therefore, when the propagation path state PR1 is better than the propagation path state PR2, the puncture bit determination unit 104 inputs the puncture pattern to the puncture unit 105 so as to transmit only systematic bits as the puncture pattern in the base station 100. .
  • base station 100 with high average received power at terminal 300 determines transmission coding bits so that systematic bits are transmitted with priority and base station 200 with low average reception power transmits with priority on parity bits. To do. Thereby, the reception quality of the systematic bit in terminal 300 can be improved. As a result, transmission characteristics can be improved. Since each base station transmits different signals, interference can be reduced. As a result, the coding gain by the error correction code can be improved.
  • the puncture bit determination unit 104 further punctures the encoded bits that are not transmitted (punctured) by the base station 100 so that a predetermined coding rate is obtained, and the puncture unit 205 of the base station 200 performs the puncture.
  • the base station 200 is notified of the puncture pattern used in the above. Puncturing section 205 of base station 200 performs puncturing using a puncture pattern notified from puncture bit determining section 104 of base station 100.
  • 5A to 5C show examples of puncture patterns.
  • a puncture pattern is usually expressed as shown in FIG. 5A.
  • the matrix rows represent systematic bits, parity bits 1, and parity bits 2, the matrix columns represent the 2nth, 2n + 1th bits, “1” indicates transmission, and “0” does not transmit (puncture). It represents.
  • An example of a puncture pattern in the base station 100 in the present embodiment is shown in FIG. 5B. In the example shown in FIG. 5B, the base station 100 transmits only systematic bits.
  • a puncture pattern at the base station 200 is shown in FIG. 5C. Since the base station 100 transmits the systematic bits, the base station 200 transmits encoded bits other than the systematic bits among the encoded bits for satisfying the encoding rate 1/2. That is, p1 (0), p2 (1), p1 (2), p2 (3),... Are transmitted. Thus, the puncture pattern after error correction coding is determined according to the magnitude relationship of the average received power. As a result, the transmission antenna diversity effect can be obtained even if the average received power differs between base stations.
  • the base station 100 For simplification of explanation, only systematic bits are transmitted from the base station 100 and only parity bits are transmitted from the base station 200. However, considering the propagation path state with each base station, the base station 100 The present invention also includes a case where a parity bit is transmitted in addition to a systematic bit from the base station, and a case where a systematic bit is transmitted from the base station 200 in addition to a parity bit.
  • a base station 100, a base station 200, and a base station 400 exist as base stations and perform transmission in a coordinated manner.
  • a series is formed by alternately arranging parity bits 1 and parity bits 2 at the rear of systematic bits N bits.
  • First base station 100 is the anchor cell transmits systematic bits N A bit. Since the base station 100 transmits the systematic bit N A bit, the base station 200 transmits the N B bit from the N A +1 bit. Similarly, the base station 400 transmits N C bits from the N A + N B +1 bit.
  • N A the base station 100 transmits only systematic bits has been shown, if N A > N, a parity bit is also transmitted.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of terminal 300.
  • the received signal received by the antenna 301 is input to the CP removing unit 302 and the CP added by the base stations 100 and 200 is removed.
  • the output of the CP removal unit 302 is input to the FFT unit 303.
  • FFT section 303 processing for converting a time domain signal into a frequency domain signal is performed.
  • the frequency domain signal output from the FFT unit 303 is input to the reference signal separation unit 304.
  • the reference signal demultiplexing unit 304 demultiplexes the reference signals multiplexed by the base stations 100 and 200 and inputs them to the propagation path estimation unit 305.
  • the propagation path estimation unit 305 performs propagation path estimation based on the input received reference signal, and inputs the propagation path estimation value to the propagation path compensation unit 306.
  • a signal other than the reference signal output by the reference signal separation that is, a data signal is input to the propagation path compensation unit 306.
  • the propagation path compensation unit 306 uses the propagation path estimation value input from the propagation path estimation unit 305 to perform processing for compensating for the influence of the data signal on the propagation path.
  • the output of the propagation path compensation unit 306 is input to the spectrum demapping unit 307, and only the frequencies used for transmission by the base station 100 and the base station 200 are individually extracted and input to the spectrum demapping unit 307.
  • Each output of the spectrum demapping unit is input to the reception processing unit 308, and the reception processing unit 308 outputs a 1 or 0 information bit sequence.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the reception processing unit 308.
  • Each output of the spectrum demapping unit 307 is input to a demodulation unit 311 and a demodulation unit 313 inside the reception processing unit 308.
  • the output of the spectrum demapping unit 307 for the base station 100 is input to the demodulation unit 311.
  • the demodulator 311 calculates a bit log likelihood ratio (LLR) based on the modulation performed by the base station 100 and inputs it to the deinterleaver 312.
  • the deinterleaving unit 312 performs processing for restoring the bit order interleaved in the base station 100 and inputs the result to the depuncturing unit 315.
  • the output of the spectrum demapping unit 307 for the base station 200 is also processed by the demodulation unit 313 and the deinterleaving unit 314 in the same manner as the output for the base station 100 and input to the depuncture unit 315.
  • the depuncturing section 315 inputs the bit LLR input from the deinterleaving section 312 or the deinterleaving section 314 based on the puncture information for the bits transmitted by each base station among the encoded bits. For coded bits that were not sent, zero is entered. Note that when a plurality of base stations transmit the same encoded bit, the bit LLRs from the respective base stations may be combined (added).
  • the depunctured bit sequence is input to the decoding unit 316, and the decoding unit 316 performs error correction decoding processing.
  • the decoding unit 316 makes a hard decision on the bit LLR of the systematic bit after error correction decoding, and outputs it as an information bit sequence.
  • terminal 300 transmits information on average received power for each base station to each base station.
  • the radio communication system 80 determines the transmission method by each base station according to the magnitude relationship of the average received power between the terminal and each base station, and improves the overall transmission characteristics. As a result, transmission characteristics can be improved.
  • the base station 100 is configured to include the puncture bit determination unit 104.
  • the base station may be an RRE (Remote Radio Element) having an antenna several hundred meters away. Good.
  • the transmission signal transmission method is determined according to the average reception power, but the transmission signal retransmission method may be determined according to the average reception power. In that case, transmission characteristics can be improved during retransmission of the transmission signal, and interference with other cells can be reduced.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • ACK acknowledge
  • NACK Negative ACK
  • the transmitter notified of the NACK bit retransmits transmission data by a method such as CC (Chase Combining) or IR (Incremental Redundancy). If the transmitter cannot detect ACK or NACK, it is determined as DTX (Discontinuous Transmission) and retransmission is normally performed. In the present embodiment, a description will be given of control at the time of retransmission when there is a difference in received power from each base station in downlink CoMP.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a transmitter configuration of the base station 400.
  • the base station 100 includes a CRC adding unit 402, an encoding unit 403, an ACK / NACK detecting unit 404, a puncturing unit 405, a modulating unit 407, a spectrum mapping unit 408, a reference signal generating unit 409, a reference signal inserting unit 410, and an IFFT unit 411. , A CP insertion portion 412 and an antenna 413.
  • the base station 400 has the same configuration as the base station 100 in the first embodiment. Although a terminal is not shown, a configuration in which an ACK / NACK detection configuration and an ACK / NACK notification configuration to a base station are added to the configuration shown in FIG. 7 is a commonly used terminal configuration.
  • the information bit sequence is input to the CRC adding unit 402, and the CRC is added. Thereafter, the signal is input to the encoding unit 403, subjected to error correction encoding, and then input to the puncture unit 405.
  • the ACK / NACK detection unit receives control information notified from the terminal 300 and inputs ACK, NACK, or DTX to the puncture unit 405.
  • the puncture unit 405 determines a puncture pattern in consideration of the coding rate to be transmitted and the ACK / NACK information from the ACK / NACK detection unit 404. That is, at the time of initial transmission or when the input from the ACK / NACK detection unit 404 is ACK, untransmitted information is punctured and transmitted at a predetermined coding rate. On the other hand, when the input from the ACK / NACK detection unit 404 is NACK, the same puncture pattern as that of the initial transmission is applied in the CC mode, and in the IR mode, the coded bits not transmitted in the initial transmission are given priority. Puncturing is performed. In this way, a base station (anchor cell) that is connected in the main and exchanges control information with a terminal such as a mobile station performs communication by the above control.
  • anchor cell anchor cell
  • a base station that performs cooperative communication other than the anchor cell will be described. Also in base stations other than the anchor cell, when ACK / NACK detection unit 404 detects ACK, the next data is transmitted by a predetermined method. Further, when DTX is detected, the bit transmitted in the initial transmission is transmitted. On the other hand, when NACK is detected, the base station does not transmit.
  • the base station that performs cooperative communication by ACK / NACK determines whether to perform data transmission or stop, thereby suppressing interference with neighboring cells. Furthermore, since resources (frequency, time, etc.) that have not been transmitted can be allocated to other terminals, the frequency utilization efficiency can be improved.
  • Wireless communication system 100, 200, 400 Base station (transmitting apparatus) 103, 203, 403 Encoding section 104 Puncture bit determination sections 105, 205, 405 Puncture sections 106, 206 Interleave sections 107, 207, 407 Modulation sections 108, 208, 408 Spectrum mapping sections 109, 209, 409 Reference signal generation section 110 210, 410 Reference signal insertion units 111, 211, 411 IFFT units 112, 212, 412 CP insertion units 113, 213, 413 Antenna 300 Terminal (receiving device) 301 Antenna 302 CP Removal Unit 303 FFT Unit 304 Reference Signal Separation Unit 305 Channel Estimation Unit 306 Channel Compensation Unit 307 Spectrum Demapping Unit 308 Reception Processing Unit 311, 313 Demodulation Unit 312, 314 Deinterleave Unit 315 Depuncture Unit 316 Decoding Unit 402 CRC addition unit 404 ACK / NACK detection unit PR1, PR2 propagation path state

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
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Abstract

　与干渉を必要以上に増加させることなく、伝送特性を向上できる無線通信システム、送信装置、中央制御装置および受信装置を提供する。複数の送信装置１００、２００が協調して受信装置３００と通信を行なう無線通信システムであって、通信における平均受信電力の各送信装置間の大小関係に応じて、各送信装置１００、２００による送信方法を決定し、全体の伝送特性を向上させる。無線通信システムは、平均受信電力の大小関係に応じて送信方法を決定する。平均受信電力の大きさにより各伝搬路の重要度が異なるため、重要度に応じて効率の良い伝送が可能となる。その結果、伝送特性を向上できる。

Description

無線通信システム、送信装置および受信装置
　本発明は、複数の送信装置が協調して受信装置と通信を行なう無線通信システム、送信装置および受信装置に関する。
　現在、市場において第３世代（3rd Generation; ３Ｇ）携帯電話が急速に普及している。３Ｇの通信方式の一つであるＷ－ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）では、下りリンク（基地局から移動局への通信）の静止時において最大２Ｍｂｐｓのデータ伝送が可能であり、Ｗ－ＣＤＭＡの拡張であるＨＳＰＡ（High Speed Packet Access）では、最大１４．４Ｍｂｐｓの通信が可能となっている。
　さらなる高速データ伝送を可能とするため、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）においてＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる通信方式の標準化が進められ、ほぼ完了している。ＬＴＥでは３Ｇと同一の周波数帯域を用いて、下りリンクにおいて最大１００Ｍｂｐｓ～３００Ｍｂｐｓの通信が可能となる。
　現在、ＬＴＥの次の世代の通信方式としてＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＬＴＥ－Ａ）の検討が行われている。ＬＴＥ－ＡはＬＴＥに対して様々な技術が加えられるが、その一つにＣｏＭＰ（Cooperative Multi-Point）がある。
　ＣｏＭＰとは、複数の基地局が協力して信号を送信あるいは受信することを指す。ＣｏＭＰを導入することによって、セルエッジユーザの伝送速度を向上させることができると考えられる。例えば、ＳＴＴＤ（Space Time Transmit Diversity）やＳＦＢＣ（Space Frequency Block Coding）、あるいはＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity）のような送信アンテナダイバーシチを適用することで、受信品質を向上させることができるため、セルエッジスループットを飛躍的に向上させることができる。
　例えば非特許文献１では、中央制御装置においてＳＴＴＤ符号化を行い、符号化された２つの系列をそれぞれ異なる基地局から送信することで誤り率特性を大きく改善できることが示されている。
井上学、藤井威生、中川正雄、"ＯＦＤＭ複数基地局システムにおけるＳＴＴＤを用いたサイトダイバーシチ法"、信学技報、社団法人電子情報通信学会、２００２年７月、ＲＣＳ２００２－１２７、ｐｐ．４９－５４
　端末が２つの基地局と下りリンクでＣｏＭＰ受信している例を考える。ここでは、伝送方式を直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式とする。２つの基地局と接続した場合、一方の基地局からの受信電力が大きく、他方からの受信電力が小さくなることが多い。この場合、複数の基地局（アンテナ）間で平均受信電力が大きく異なるため、最大限の送信アンテナダイバーシチ効果を得ることができなくなる。
　また、上記のような送信アンテナダイバーシチ技術を用いて、２つの基地局から同一データを送信する場合、２つの基地局から同一の信号を送信するため、他端末に対する与干渉を増大させる。また、非特許文献１に記載される例のようにＡｌａｍｏｕｔｉ符号を用いると、３送信アンテナ以上の時、伝送レートが低下してしまう。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、与干渉を増加させることなく、伝送特性を向上できる無線通信システム、送信装置および受信装置を提供することを目的とする。
　（１）上記の目的を達成するため、本発明の無線通信システムは、複数の送信装置が協調して受信装置と通信を行なう無線通信システムであって、前記通信における平均受信電力の前記各送信装置間の大小関係に応じて、前記各送信装置による送信方法を決定し、全体の伝送特性を向上させることを特徴としている。
　このように本発明の無線通信システムは、平均受信電力の大小関係に応じて送信方法を決定する。これにより、与干渉を低減できる。また、平均受信電力の大きさにより各伝搬路の重要度が異なるため、重要度に応じて効率の良い伝送が可能となる。その結果、伝送特性を向上できる。
　（２）また、本発明の無線通信システムは、前記受信装置における平均受信電力の大小関係に応じて、誤り訂正符号化後のパンクチャパターンを決定することを特徴としている。これにより、平均受信電力の大きい伝搬路では情報を変えず、平均受信電力の小さい伝搬路では情報をパンクチャすることができる。その結果、基地局間で平均受信電力が異なっても、送信アンテナダイバーシチ効果が得られる。
　（３）また、本発明の無線通信システムは、前記受信装置における平均受信電力が大きい送信装置はシステマティックビットを優先して送信し、前記受信装置における平均受信電力が小さい送信装置はパリティビットを優先して送信するように前記送信方法を決定することを特徴としている。
　このように、符号化ビットの中で重要な役割を占めるシステマティックビットを伝搬路状態の良い基地局から送信し、パリティビットを受信電力が低い基地局から送信することにより、受信機におけるシステマティックビットの尤度を上げることができる。そして、平均受信電力の大きさに情報の重要度を対応させ、伝送特性を向上させることができる。
　（４）また、本発明の無線通信システムは、前記各送信装置が異なるビットを送信するように前記送信方法を決定することを特徴としている。各基地局が互いに異なる信号を送信するため、与干渉を低減できる。そして、誤り訂正符号による符号化利得を向上できる。また、Ａｌａｍｏｕｔｉ符号を用いた場合と異なり、送信基地局数が３以上の場合であっても、伝送レートを低下させない。
　（５）また、本発明の無線通信システムは、前記各送信装置は、前記受信装置における平均受信電力に応じて、送信信号の再送方法を決定することを特徴としている。これにより、送信信号の再送時に伝送特性を向上させ、他セルへの与干渉を低減できる。
　（６）また、本発明の無線通信システムは、前記受信装置における平均受信電力が他の送信装置と比較して小さい送信装置は、ＡＣＫ信号およびＮＡＣＫ信号のいずれも検出することができない場合に、送信信号を再送しないことを特徴としている。
　ＡＣＫ信号およびＮＡＣＫ信号のいずれも検出できない（ＤＴＸ）ということは、送信装置と受信装置の伝搬路状態が劣悪であり、初送データの信頼性が極めて低いことを意味する。このような場合には、再送せず改めて送信を行なった方が伝送特性を向上できる。なお、ＮＡＣＫ信号が検出されるときには、受信機において若干電力が足りなかっただけで、次の再送によって通信が成功する確率が高いことが予想される。
　（７）また、本発明の送信装置は、他の装置と協調して受信装置と通信を行なう送信装置であって、前記通信における平均受信電力の前記各送信装置間の大小関係に応じて、前記各送信装置による送信方法を決定し、全体の伝送特性を向上させることを特徴としている。これにより、各伝搬路の重要度に応じて効率の良い伝送が可能となり、伝送特性を向上できる。
　（８）また、本発明の受信装置は、複数の送信装置が協調して通信を行なう受信装置であって、前記通信における前記送信装置ごとの平均受信電力の情報を前記各送信装置に送信し、前記各送信装置に、前記送信された平均受信電力の大小関係に応じて送信方法を決定させ、全体の伝送特性を向上させることを特徴としている。これにより、各伝搬路の重要度に応じて効率の良い伝送が可能となり、伝送特性を向上できる。
　本発明によれば、端末における各基地局との平均受信電力が異なる場合に、各基地局との伝搬路状態が異なることを考慮した通信を行なうことで、与干渉を増加させることなく、伝送特性を向上できる。
無線通信システムの一例を示す概略図である。 基地局の構成を示すブロック図である。 基地局の構成を示すブロック図である。 符号化の情報ビット系列を示す図である。 基地局から送信された信号の受信電力を示す図である。 パンクチャパターンの例を示す図である。 パンクチャパターンの例を示す図である。 パンクチャパターンの例を示す図である。 符号化の情報ビット系列を示す図である。 端末の構成を示すブロック図である。 受信処理部の構成を示すブロック図である。 基地局の構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。伝送方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）に本発明を適用した例を説明するが、ＤＦＴ－Ｓ－ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread OFDM）やＣｌｕｓｔｅｒｅｄ　ＤＦＴ－Ｓ－ＯＦＤＭ等のシングルキャリア伝送にも適用可能である。さらに、以下で説明する実施形態では、周波数分割多重（ＦＤＭ；Frequency Division Multiplexing）が適用され、各基地局（送信装置）は異なる周波数で信号を送信するが、時分割多重
（ＴＤＭ；Time Division Multiplexing）や、空間多重（ＳＤＭ；Space Division Multiplexing）、符号分割多重（ＣＤＭ；Code Division Multiplexing）が適用されてもよい。また、２局の基地局が協調して通信を行なうが、２以上の基地局が協調して通信を行なってもよい。
　［第１の実施形態］
　図１は、無線通信システム８０の一例を示す概略図である。図１に示す無線通信システム８０の例では、基地局１００および基地局２００が端末３００と通信を行なっており、端末３００において基地局１００からの受信電力が基地局２００からの受信電力より大きい。したがって端末３００は主として基地局１００と接続する。このとき、基地局１００は端末３００にとってのアンカーセルと呼ぶことにする。
　図２Ａは、基地局１００の構成を示すブロック図である。基地局１００は、符号化部１０３、パンクチャビット決定部１０４、パンクチャ部１０５、インターリーブ部１０６、変調部１０７、スペクトルマッピング部１０８、参照信号生成部１０９、参照信号挿入部１１０、ＩＦＦＴ部１１１、ＣＰ挿入部１１２およびアンテナ１１３を有している。情報ビット系列は符号化部１０３に入力される。符号化部１０３では、ターボ符号や低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ；Low Density Parity Check）符号等の誤り訂正符号化が行なわれる。本実施形態ではターボ符号を用いた場合について説明を行なう。符号化部１０３は、符号化率１／３の符号化を行なう。符号化後の符号化ビット系列については後述する。符号化されたビット系列はパンクチャ部１０５に入力される。パンクチャ部１０５におけるパンクチャに用いられるパンクチャパターンはパンクチャビット決定部１０４から通知される。パンクチャビット決定部１０４は、パンクチャパターンを基地局２００にも通知する。このように、パンクチャビットの決定は、原則、アンカーセルの基地局１００が行なう。パンクチャビット決定部１０４の動作は後述する。
　パンクチャ部１０５でパンクチャされたビット系列はインターリーブ部１０６で系列順を入れ替えた後、変調部１０７においてＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の変調が行われる。その後、スペクトルマッピング部１０８において所定の周波数への変調シンボルの割り当てが行われた後、参照信号挿入部１１０において、参照信号生成部１０９が生成した参照信号を多重した後、ＩＦＦＴ部１１１において逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ；Inverse Fast Fourier Transform）を適用することで周波数領域信号から時間領域信号への変換を行なう。ＣＰ挿入部１１２においてＣＰ（Cyclic Prefix）を付加した後、アンテナ１１３から送信する。
　次に、基地局２００の構成について説明する。図２Ｂは、基地局１００の構成を示すブロック図である。基地局２００にも基地局１００と同一の情報ビット系列（あるいは誤り訂正符号化後の符号化ビット系列がパンクチャ部２０５に直接入力されてもよい）が入力されるものとする。基地局２００は、符号化部２０３、パンクチャ部２０５、インターリーブ部２０６、変調部２０７、スペクトルマッピング部２０８、参照信号生成部２０９、参照信号挿入部２１０、ＩＦＦＴ部２１１、ＣＰ挿入部２１２およびアンテナ２１３を有している。基地局２００の構成は、基地局１００の構成とほぼ同じであるが、パンクチャ部２０５に入力されるパンクチャパターンは基地局１００のパンクチャビット決定部１０４から通知される。なお、変調部２０７における変調方式は、基地局１００の変調部１０７における変調方式と異なってもよい。
　次に、符号化部１０３で行なわれる符号化について説明する。図３は、符号化ビット系列を示す図である。図３に示すように、Ｎビットの情報ビット系列は、Ｎビットのシステマティック（組織）ビットｓ（１）～ｓ（Ｎ）と、Ｎビットの第１のパリティ（冗長）ビットｐ１（１）～ｐ１（Ｎ）と、Ｎビットの第２のパリティ（冗長）ビットｐ２（１）～ｐ２（Ｎ）の合計３Ｎビットに符号化される。
　次に、パンクチャビット決定部１０４におけるパンクチャパターンの決定方法について説明する。本実施形態では、複数の基地局が同一の情報ビットに関する情報を送信することを仮定している。図４は、基地局１００、２００から送信された信号の受信電力を示す図である。図４のように、基地局１００から送信された信号の平均受信電力が、基地局２００から送信された信号の平均受信電力より大きい場合について説明する。なお、平均受信電力は、受信電力の周波数平均を指す。
　平均受信電力が基地局により異なる場合、平均受信電力に適した変調方式および符号化率（ＭＣＳ；Modulation and Coding Scheme）で基地局が送信を行なうことが考えられる。つまり、各基地局から同一の符号化ビットを送信し、各基地局からの受信信号を合成することで、受信符号化ビットの受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ；Signal-to-Noise power Ratio）を向上させることができる。しかし、このように同じ符号化ビットを複数の基地局から送信する方法ではＳＮＲを向上させることはできるが、誤り訂正符号による符号化利得を向上させることはできない。
　そこで本実施形態では、各基地局１００、２００が異なる符号化ビットを送信する。パンクチャビット決定部１０４には、基地局１００と端末３００の間の伝搬路状態ＰＲ１の情報と、基地局２００と端末３００の間の伝搬路状態ＰＲ２の情報が入力される。また、ターボ符号では、システマティックビットとパリティビットを生成するが、パリティビットよりもシステマティックビットの方が重要であり、一般的なパンクチャにおいてもパリティビットがパンクチャされる。したがって伝搬路状態ＰＲ１が伝搬路状態ＰＲ２と比較して良好な場合、パンクチャビット決定部１０４は基地局１００でのパンクチャパターンとして、システマティックビットのみを送信するようにパンクチャパターンをパンクチャ部１０５に入力する。
　このように、端末３００における平均受信電力が大きい基地局１００はシステマティックビットを優先して送信し、平均受信電力が小さい基地局２００はパリティビットを優先して送信するように送信符号化ビットを決定する。これにより、端末３００におけるシステマティックビットの受信品質を上げることができる。その結果、伝送特性を向上させることができる。そして、各基地局が互いに異なる信号を送信するため、与干渉を低減できる。その結果、誤り訂正符号による符号化利得を向上できる。
　また、パンクチャビット決定部１０４は、基地局１００が送信しない（パンクチャした）符号化ビットに対して、所定の符号化率になるようにさらにパンクチャを行い、基地局２００のパンクチャ部２０５でのパンクチャに用いられるパンクチャパターンを基地局２００へ通知する。基地局２００のパンクチャ部２０５は、基地局１００のパンクチャビット決定部１０４から通知されるパンクチャパターンによってパンクチャを行なう。
　図５Ａ～図５Ｃは、パンクチャパターンの例を示している。例えば、符号化率１／２の誤り訂正符号化を行なう場合、パンクチャパターンを通常図５Ａのように表記する。行列の行は、システマティックビット、パリティビット１、パリティビット２を表し、行列の列は２ｎ番目、２ｎ＋１番目のビットを表し、“１”は送信することを示し、“０”は送信しない（パンクチャする）ことを表している。本実施形態における基地局１００でのパンクチャパターンの例を図５Ｂに示す。図５Ｂに示す例では、基地局１００はシステマティックビットのみを送信することになる。
　基地局２００でのパンクチャパターンを図５Ｃに示す。システマティックビットは基地局１００が送信しているため、基地局２００からは符号化率１／２を満たすための符号化ビットのうち、システマティックビット以外の符号化ビットを送信する。つまりｐ１（０）、ｐ２（１）、ｐ１（２）、ｐ２（３）、・・・が送信されることになる。このように、平均受信電力の大小関係に応じて、誤り訂正符号化後のパンクチャパターンを決定する。その結果、基地局間で平均受信電力が異なっても、送信アンテナダイバーシチ効果が得られる。
　なお、説明の簡略化のため、基地局１００からはシステマティックビットのみを送信し、基地局２００からはパリティビットのみを送信するとしたが、各基地局との伝搬路状態を考慮し、基地局１００からシステマティックビットに加えてパリティビットを送信する場合や、基地局２００からパリティビットに加えてシステマティックビットを送信する場合も本発明に含まれる。
　次に、３局以上の基地局が協調して通信を行う場合について図６を用いて説明する。基地局として基地局１００、基地局２００、基地局４００が存在し、協調して伝送を行なうものとする。図６では、システマティックビットＮビットの後部に、パリティビット１とパリティビット２を交互に並べて系列が形成されている。まずアンカーセルである基地局１００は、システマティックビットＮＡビットを送信する。基地局２００は、基地局１００がシステマティックビットＮＡビットを送信するため、ＮＡ＋１ビット目からＮＢビットを送信することになる。同様に基地局４００は、ＮＡ＋ＮＢ＋１ビット目からＮＣビットを送信する。なお、ここで、基地局１００はシステマティックビットのみを送信する例を示したが、ＮＡ＞Ｎである場合、パリティビットも送信することになる。
　次に、端末３００の構成について説明する。図７は、端末３００の構成を示すブロック図である。アンテナ３０１が受信した受信信号は、ＣＰ除去部３０２に入力され、基地局１００、２００で付加されたＣＰの除去を行なう。ＣＰ除去部３０２の出力はＦＦＴ部３０３に入力される。ＦＦＴ部３０３では、時間領域信号を周波数領域信号に変換する処理が行なわれる。ＦＦＴ部３０３が出力する周波数領域信号は参照信号分離部３０４に入力される。参照信号分離部３０４では、基地局１００、２００で多重された参照信号を分離し、伝搬路推定部３０５に入力する。
　伝搬路推定部３０５では、入力された受信参照信号を基に伝搬路推定を行ない、伝搬路推定値を伝搬路補償部３０６に入力する。一方、参照信号分離が出力する参照信号以外の信号、つまりデータ信号は伝搬路補償部３０６に入力される。伝搬路補償部３０６では、伝搬路推定部３０５から入力される伝搬路推定値を用いて、データ信号が伝搬路で受けた影響を補償する処理が行なわれる。伝搬路補償部３０６の出力はスペクトルデマッピング部３０７に入力され、基地局１００および基地局２００が送信に用いた周波数のみを個別に抽出し、スペクトルデマッピング部３０７に入力される。スペクトルデマッピング部の各出力は受信処理部３０８に入力され、受信処理部３０８は、１もしくは０の情報ビット系列を出力する。
　受信処理部３０８の構成を説明する。図８は、受信処理部３０８の構成を示すブロック図である。スペクトルデマッピング部３０７の各出力は受信処理部３０８内部の復調部３１１および復調部３１３に入力される。基地局１００に対するスペクトルデマッピング部３０７の出力は、復調部３１１に入力される。復調部３１１では、基地局１００が行った変調を基にビット対数尤度比（ＬＬＲ；Log-Likelihood Ratio）を算出し、デインターリーブ部３１２に入力する。デインターリーブ部３１２では、基地局１００においてインターリーブされたビット順を元に戻す処理を行い、デパンクチャ部３１５に入力する。基地局２００に対するスペクトルデマッピング部３０７の出力も、復調部３１３およびデインターリーブ部３１４により基地局１００に対する出力と同様の処理を施し、デパンクチャ部３１５に入力する。
　デパンクチャ部３１５では、符号化ビットのうち、各基地局が送信したビットに関しては、パンクチャ情報を基にデインターリーブ部３１２あるいはデインターリーブ部３１４から入力されるビットＬＬＲを入力し、いずれの基地局も送信を行なわなかった符号化ビットに関しては、ゼロを入力する。なお、複数の基地局が同じ符号化ビットを送信している場合は、各基地局からのビットＬＬＲを合成（加算）すればよい。デパンクチャを行なったビット系列は復号部３１６に入力され、復号部３１６において誤り訂正復号処理が行なわれる。復号部３１６は、誤り訂正復号後のシステマティックビットのビットＬＬＲを硬判定し、情報ビット系列として出力する。一方で、端末３００は、基地局ごとの平均受信電力の情報を各基地局に送信する。
　このようにして、無線通信システム８０は、端末と各基地局間の平均受信電力の大小関係に応じて、各基地局による送信方法を決定し、全体の伝送特性を向上させている。その結果、伝送特性を向上できる。
　なお、上記の実施形態では、基地局１００がパンクチャビット決定部１０４を具備する構成としたが、基地局はＲＲＥ（Remote Radio Element）として数百メートル離れたところにアンテナを持つものであってもよい。
　上記のように各基地局で異なる符号化ビットを送信するため、符号化利得を効果的に得ることができるようになる。また、符号化ビットの中で重要な役割を占めるシステマティックビットを伝搬路状態の良い基地局から送信し、パリティビットを受信電力が低い基地局から送信することにより、端末におけるシステマティックビットの尤度を上げることができるため、効果的な復号が行えるようになる。
　［第２の実施形態］
　上記の実施形態では、平均受信電力に応じて送信信号の送信方法を決定するが、平均受信電力に応じて送信信号の再送方法を決定してもよい。その場合には、送信信号の再送時に伝送特性を向上させ、他セルへの与干渉を低減できる。
　一般的に、送信データにはＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）と呼ばれる検査符号が付加され、受信機で誤り検出ができるようになっている。誤りが検出されなかった場合、受信機は送信機にＡＣＫ（ACKnowledge）ビットを通知し、誤りが検出された場合、ＮＡＣＫ（Negative ACK）ビットを通知する。ＮＡＣＫビットを通知された送信機は、ＣＣ（Chase Combining）やＩＲ（Incremental Redundancy）等の方法で送信データの再送を行なう。送信機がＡＣＫもＮＡＣＫも検知できなかった場合には、ＤＴＸ（Discontinuous Transmission）と判断して通常は再送を行なう。本実施形態では、下りリンクＣｏＭＰにおいて、各基地局からの受信電力に差があるときの、再送時の制御について説明を行なう。
　図９は、基地局４００の送信機構成を示すブロック図である。基地局１００は、ＣＲＣ付加部４０２、符号化部４０３、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部４０４、パンクチャ部４０５、変調部４０７、スペクトルマッピング部４０８、参照信号生成部４０９、参照信号挿入部４１０、ＩＦＦＴ部４１１、ＣＰ挿入部４１２およびアンテナ４１３を有している。基地局４００は、第１の実施形態における基地局１００と同様の構成を有している。なお、端末は図示していないが、図７に示す構成にＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出構成および基地局へのＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知構成を付加したものであり、一般的に用いられる端末構成である。初めに情報ビット系列はＣＲＣ付加部４０２に入力され、ＣＲＣが付加される。その後、符号化部４０３に入力され、誤り訂正符号化が行なわれた後、パンクチャ部４０５に入力される。一方、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部は、端末３００から通知される制御情報が入力され、ＡＣＫ、ＮＡＣＫあるいはＤＴＸをパンクチャ部４０５に入力する。
　パンクチャ部４０５では、送信すべき符号化率と、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部４０４からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を考慮してパンクチャパターンを決定する。つまり、初送時、あるいはＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部４０４からの入力がＡＣＫの時は、未送信の情報が所定の符号化率でパンクチャされ送信される。一方ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部４０４からの入力がＮＡＣＫの場合は、ＣＣモードの場合は初送と同じパンクチャパターンが適用され、ＩＲモードの場合は、初送で送信していない符号化ビットを優先して送信するようなパンクチャが行なわれる。このように、メインで接続し、制御情報を移動局等の端末と交換する基地局（アンカーセル）は上記の制御によって通信を行なう。
　一方、アンカーセル以外で、協調通信を行なう基地局について説明する。アンカーセル以外の基地局においても、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部４０４においてＡＣＫが検出された場合、次のデータを所定の方法で送信する。また、ＤＴＸが検出された場合、初送で送信したビットを送信することになる。一方、ＮＡＣＫが検出された場合、基地局は送信を行なわない。
　これは、ＤＴＸが通知されるということは、基地局と端末の伝搬路状態が劣悪であり、初送データの信頼性が極めて低いため、改めて送信を行なった方が特性を向上できるのに対し、ＮＡＣＫが検出されるということは、端末において若干電力が足りなかっただけで、次の再送によって通信が成功する確率が高いことが予想される。そのため協調して送信を行なう基地局のうち、アンカーセルだけ送信を行なえば十分であるため、他の基地局は送信を行なわない。他の基地局は、初送時に用いた周波数リソースに関して、無送信とすれば、他セルへの与干渉を低減できる。あるいは無送信ではなく、他の端末へリソースを割り当てることで周波数利用効率を向上させることもできる。なお、本実施形態もＲＲＥシステムに適用されてもよい。
　このように、ＡＣＫ／ＮＡＣＫによって協調通信を行なう基地局が、データ送信を行なうか、停波するかを決めることで、周辺セルに対する与干渉を抑えることができる。さらに送信を行なわなかったリソース（周波数、時間等）を他の端末に割り当てることができるため周波数利用効率を向上させることができる。
８０　無線通信システム
１００、２００、４００　基地局（送信装置）
１０３、２０３、４０３　符号化部
１０４ パンクチャビット決定部
１０５、２０５、４０５　パンクチャ部
１０６、２０６　インターリーブ部
１０７、２０７、４０７　変調部
１０８、２０８、４０８　スペクトルマッピング部
１０９、２０９、４０９　参照信号生成部
１１０、２１０、４１０　参照信号挿入部
１１１、２１１、４１１　ＩＦＦＴ部
１１２、２１２、４１２　ＣＰ挿入部
１１３、２１３、４１３　アンテナ
３００　端末（受信装置）
３０１　アンテナ
３０２　ＣＰ除去部
３０３　ＦＦＴ部
３０４　参照信号分離部
３０５　伝搬路推定部
３０６　伝搬路補償部
３０７　スペクトルデマッピング部
３０８　受信処理部
３１１、３１３　復調部
３１２、３１４　デインターリーブ部
３１５　デパンクチャ部
３１６　復号部
４０２　ＣＲＣ付加部
４０４　ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部
ＰＲ１、ＰＲ２　伝搬路状態

Claims (8)

  1. 　複数の送信装置が協調して受信装置と通信を行なう無線通信システムであって、
    　前記通信における平均受信電力の前記各送信装置間の大小関係に応じて、前記各送信装置による送信方法を決定し、全体の伝送特性を向上させることを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記受信装置における平均受信電力の大小関係に応じて、誤り訂正符号化後のパンクチャパターンを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 　前記受信装置における平均受信電力が大きい送信装置はシステマティックビットを優先して送信し、前記受信装置における平均受信電力が小さい送信装置はパリティビットを優先して送信するように前記送信方法を決定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信システム。
  4. 　前記各送信装置が異なるビットを送信するように前記送信方法を決定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信システム。
  5. 　前記各送信装置は、前記受信装置における平均受信電力に応じて、送信信号の再送方法を決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  6. 　前記受信装置における平均受信電力が他の送信装置と比較して小さい送信装置は、ＡＣＫ信号およびＮＡＣＫ信号のいずれも検出することができない場合に、送信信号を再送しないことを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
  7. 　他の装置と協調して受信装置と通信を行なう送信装置であって、
    　前記通信における平均受信電力の前記各送信装置間の大小関係に応じて、前記各送信装置による送信方法を決定し、全体の伝送特性を向上させることを特徴とする送信装置。
  8. 　複数の送信装置が協調して通信を行なう受信装置であって、
    　前記通信における前記送信装置ごとの平均受信電力の情報を前記各送信装置に送信し、前記各送信装置に、前記送信された平均受信電力の大小関係に応じて送信方法を決定させ、全体の伝送特性を向上させることを特徴とする受信装置。
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