JP5048867B2 - 通信システム、通信装置および周波数割り当て方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ送信に用いる周波数帯を割り当てる通信システム、通信装置および周波数割り当て方法に関する。

ディジタル無線通信の信号送信方式の１つとして、高い送信電力効率と高い周波数利用効率とを実現できるＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が知られている。ＳＣ−ＦＤＭＡは、データ信号を周波数軸上で連続的に割当てることで、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）のようなマルチキャリア伝送方式より高い送信電力効率を実現する。たとえば、セルラー方式の移動体通信システムであるＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）等の後継システムとして、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において検討が進められているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の上り回線（ユーザ端末から基地局に対して送信を行う回線）の無線アクセス方式としてＳＣ−ＦＤＭＡが採用されている。

一般に、ユーザ端末が上り回線でデータを送信する場合には、はじめに、ユーザ端末が基地局に対してデータ送信要求を発信する。基地局は、データ送信要求を受信した後、ユーザ端末に対して使用を許可する無線リソースを通知する。ＳＣ−ＦＤＭＡの場合には、データ送信に用いてよい周波数帯や、時間領域のスロット等を通知することになる。ユーザ端末は、基地局からの無線リソースの使用許可の通知を受信した後、指示された無線リソースを用いてデータを送信する。

ＳＣ−ＦＤＭＡを用いるシステムで、基地局からユーザ端末に使用を許可する無線リソースを通知する方法としては、たとえば、以下の非特許文献１に開示されている方法が挙げられる。下記非特許文献１に開示されている方法では、基地局は、ユーザ端末に対して使用を許可する周波数帯域幅とその先頭周波数位置とを決定し、これらの値を用いて使用を許可する無線リソースを指示するための制御信号を生成する。

具体的には、ユーザ端末に対して使用を許可する周波数帯域幅をＬ_CRBsで表し、使用を許可する周波数帯域の先頭位置をＲＢ_STARTで表し、システム帯域幅をＮ_RB ^ULで表すこととすると、（Ｌ_CRBs−１）／［Ｎ_RB ^UL／２］（［ｘ］はｘ以下の最大の整数）を満たす場合はＮ_RB ^UL（Ｌ_CRBs−１）＋ＲＢ_STARTで示される信号を送信し、それ以外の場合はＮ_RB ^UL（Ｎ_RB ^UL−Ｌ_CRBs＋１）＋（Ｎ_RB ^UL−１−ＲＢ_START）で示される信号を送信する。なお、下記非特許文献１では、周波数を、複数のサブキャリアをまとめたリソースブロックと呼ばれる単位で表している。ユーザ端末は制御信号を受信することで基地局から割当てられた周波数を知ることとなる。

３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１３ Ｖ８．４．０，３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（Ｅ−ＵＴＲＡ）；Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ８），２００８−０９

しかしながら、上記従来の技術によれば、たとえば、ＳＣ−ＦＤＭＡのように連続的な周波数割当のみを行う無線アクセス方式を前提としている。そのため、連続的な周波数割り当てのみを行う無線アクセス方式と離散的な周波数割当を許容する無線アクセス方式との両方をサポートするような場合に、基地局は離散的な周波数使用に対応する無線リソースを通知するために別の処理を行う必要があり、処理量が増加する、という問題がある。また、離散的な周波数使用に対応する無線リソースを通知するために、連続的な周波数割り当てとは別の通知を送信することになるため、伝送効率が低下する、という問題点がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、連続的に周波数を割り当てる無線アクセス方式と離散的な周波数割り当てを許容する無線アクセス方式との両方をサポートする無線通信システムにおいて、効率的に無線リソースの割り当て通知を生成し、また、伝送効率を向上させることができる通信システム、通信装置および周波数割り当て方法を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、データ送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたデータを受信し、前記送信装置にデータ送信のための周波数帯域を割り当てる受信装置と、で構成され、前記受信装置が、連続的に周波数帯域を割り当てる連続割り当て方式と離散的に周波数帯域を割り当てる離散的割り当て方式とのいずれかの方式を選択し、選択した方式に基づいて前記送信装置に対する周波数帯域の割り当てを実施する通信システムであって、前記受信装置は、離散的割り当て方式を選択した場合、あらかじめ定めた離散的割り当て状態を制約するための離散的割り当て情報に基づいて、割り当てる周波数帯域の総量をサブブロックに分割し、サブブロック単位で周波数軸上の配置を決定することにより前記送信装置に周波数帯域を割り当て、割り当てた結果を通知するための制御信号を前記離散的割り当て情報に基づいて生成し、前記送信装置は、前記離散的割り当て情報を保持し、その離散的割り当て情報と前記受信装置から受け取った制御信号とに基づいて自身に割り当てられた周波数帯域を求めることを特徴とする。

本発明によれば、本実施の形態では、離散的に周波数を割り当てる際に、割り当てるリソースブロックの分割数等に制限を設けるようにしたので、連続的な周波数割り当てと離散的な周波数割り当ての両方を許容する無線アクセス方式を前提とする場合に、効率的に無線リソースの割り当て通知を生成し、また、伝送効率を向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかるユーザ端末の実施の形態１の機能構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の通信システムのシステム周波数の構成例を示す図である。 図３は、送信開始手順の一例を示す図である。 図４は、割り当てた周波数を周波数軸上で表した一例を示す図である。 図５は、連続的に割り当てる場合の制御信号の指示値とリソースブロック割り当ての様態との対応例を示す図である。 図６は、連続的に割り当てる場合の制御信号の指示値とリソースブロック割り当ての様態との対応例を示す図である。 図７は、連続的に割り当てる場合の制御信号の指示値とリソースブロック割り当ての様態との対応例を示す図である。 図８は、連続的に割り当てる場合の制御信号の指示値とリソースブロック割り当ての様態との対応例を示す図である。 図９は、離散的にリソースブロックを割り当てる場合の制御信号の値と割り当ての様態との対応例を示す図である。 図１０は、離散的にリソースブロックを割り当てる場合の制御信号の値と割り当ての様態との対応例を示す図である。 図１１は、離散的にリソースブロックを割り当てる場合の制御信号の値と割り当ての様態との対応例を示す図である。 図１２は、離散的にリソースブロックを割り当てる場合の制御信号の値と割り当ての様態との対応例を示す図である。 図１３は、実施の形態２の周波数割り当て方法で用いる基準サブブロック位置の一例を示す図である。 図１４は、１つのサブブロックについての、オフセット量と２ビットの制御信号との対応例を示す図である。

以下に、本発明にかかる通信システム、通信装置および周波数割り当て方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるユーザ端末の実施の形態１の機能構成例を示す図である。本実施の形態では、基地局とユーザ端末で通信システムを構成し、基地局がユーザ端末に周波数の割り当てを行うこととする。また、ここでは、ユーザ端末または基地局が、本発明にかかる通信装置として機能する例を説明する。図１に示すように、本実施の形態のユーザ端末は、変調シンボル生成部１，ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部２，周波数割当部３，ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＤＦＴ）処理部４，ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）付加部５，送信アンテナ６で構成される。

図２は、本実施の形態の通信システムのシステム周波数の構成例を示す図である。図２のリソースブロック１０−１〜１０−２４は、それぞれ、複数のサブキャリアで構成されるリソースブロックを示しており、左から順に周波数が低いほうから高いほうへ対応している。以下では、システム周波数は３００個のサブキャリアから構成されており、更に１２個のサブキャリアを１個のリソースブロックとする。すなわち、システム周波数は２５個のリソースブロックから構成される。また、周波数の割り当てはリソースブロック単位で行うものとする。この構成は、３ＧＰＰにおいて検討が進められているＬＴＥにおけるシステム周波数５ＭＨｚの構成を例として用いている。

図３は、本実施の形態のユーザ端末が、送信したいデータが発生してから上り回線を用いてデータ信号を送信するまでの手順（送信開始手順）の一例を示す図である。ユーザ端末は、送信したいデータが発生すると、データ信号送信用の上り回線のリソースブロック割り当てを要求する制御信号を基地局に対して送信する（ステップＳ１１）。この制御信号のフォーマットや信号伝送方法は、あらかじめ定められ基地局が認識できる方式であれば任意の手法を適用できる。たとえば、１ビットの制御信号を制御信号の専用チャネルを用いて送信し、ビット値０および１をリソースブロック割当要求の有無を示すために用いるというフォーマットを適用してもよい。また、制御信号をデータ信号に多重して送信してもよい。

基地局は、ユーザ端末から送出された上り回線のリソースブロック割り当てを要求する制御信号を受信すると、送信元のユーザ端末に対して上り回線のデータ送信用として使用を許可する（割り当てる）リソースブロックを決定する（ステップＳ１２）。このときの割り当て方式としては、１つのユーザ端末に対して使用を許可するリソースブロックを周波数軸上で連続的に割当てる方式だけではなく、周波数軸上で離散的に割り当てることもできるとする。具体的な割り当て方法は後述する。

ユーザ端末に対して割り当てるリソースブロックを決定した後、基地局は、ユーザ端末に対して、割り当てたリソースブロックを通知するための制御信号を送信する（ステップＳ１３）。制御信号の送信方法としては、例えば、基地局からユーザ端末に対して信号を送信する下り回線において、制御信号の専用チャネルを設け、制御信号の専用チャネルを通じて送信する方法が考えられる。また、制御信号の具体的な構成は後述する。

ユーザ端末は、割り当てたリソースブロックを通知するための制御信号を受信し、その制御信号に基づいて上り回線のデータ送信用に自身に割り当てられたリソースブロックを把握する。そして、割り当てられたリソースブロックを用いてデータ送信を行う（ステップＳ１４）。

つづいて、図１に戻り本実施の形態のユーザ端末の動作について説明する。変調シンボル生成部１は、基地局から割り当てられたリソースブロックに対応する数の変調シンボルを生成する。たとえば、割り当てられたリソースブロックが５個であった場合、１リソースブロックは１２サブキャリアで構成されているため、変調シンボル生成部１は、６０個の変調シンボルを生成することとなる。生成された変調シンボルはＤＦＴ処理部２へ受け渡される。

ＤＦＴ処理部２は、変調シンボル生成部１から受け渡された変調シンボルに対して、変調シンボルと同じサイズでＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行し、変調シンボルの周波数リソースを生成する。変調シンボルの周波数リソースは周波数割当部３に受け渡される。

周波数割当部３は、基地局から通知された、リソースブロックの割り当て結果に基づいて、周波数リソースを割り当てられたリソースブロックに割り当てた信号を生成する。具体的には、割り当てられたリソースブロックが周波数軸上で連続的に配置されている場合、周波数リソースを、通知されたリソースブロックに対して割り当てる処理を行う。一方、割り当てられたリソースブロックが周波数軸上で離散的に配置されている場合、割り当てられたリソースブロックに適合するように、周波数リソースを所定のサイズに分割することでサブブロックを生成する。その後、生成された各サブブロックをリソースブロックへ割り当てる処理を行う。周波数割当部３が生成した信号は、ＩＤＦＴ処理部４へ受け渡される。

ＩＤＦＴ処理部４は、周波数割当部３から受け渡された信号に対してＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行し、時間領域の送信ブロックを生成する。ここで、ＩＤＦＴのサイズは、ＤＦＴ処理部２のＤＦＴサイズ以上であり、取りうるサイズはシステム周波数の帯域幅に応じてあらかじめ決められる。時間領域の送信ブロックは、ＣＰ付加部５に受け渡される。

ＣＰ付加部５は、時間領域の送信ブロックに対してＣＰを付加する処理を行う。具体的には、受け渡された時間領域の送信ブロックの最後部をコピーし、時間領域の送信ブロックの先頭に付加する。ＣＰ付加後の送信ブロックは、送信アンテナ６から送信される。

次に、基地局がユーザ端末に対して使用を許可するリソースブロックを決定する方法、すなわちリソースブロックを割り当てる方法について説明する。本実施の形態では、ユーザ端末がＤＦＴを用いて送信信号を生成する際の処理量を削減できるように、基地局がユーザ端末に割り当てるリソースブロック数を決定する際に、割り当てリソースブロックの総数に制約を設ける。具体的には、割り当てリソースブロックの総数が２^a×３^b×５^c（ａ、ｂおよびｃはそれぞれ非負の整数）を満たす場合のみ取ることができることとする。

また、基地局が、ユーザ端末にリソースブロックを周波数軸上で連続的に割り当てる場合には、割り当てるリソースブロックの数と周波数軸上の位置とを決定する。一方、ユーザ端末にリソースブロックを周波数軸上で離散的に割当てる場合には、割り当てるリソースブロックの数と、割り当てるリソースブロックをサブブロックに分割した後の分割数と、サブブロックのサイズと、各サブブロックの周波数軸上での位置と、を決める。

ユーザ端末に割り当てる周波数を決定する際には、任意の基準に従って決定することができる。たとえば、既知の参照信号をユーザ端末から定期的に送信し、基地局がその参照信号に基づいて上り回線の伝送路特性を測定しておき、割り当てを要求したユーザ端末に対応するＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）やＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌｕｓ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が良い周波数を割り当てる方式や、周波数割り当てを要求しているユーザ端末間に優先順位をつけて、優先順位が高いユーザ端末から先に周波数を割り当てる方法等が挙げられる。

図４は、基地局がユーザ端末に割り当てた周波数を周波数軸上で表した一例を示す図である。ここでは、基地局から上り回線の周波数を割当てられたユーザ端末は３つ（ユーザ端末＃１〜＃３）存在することとする。図４では、周波数２０はユーザ端末＃１に対して割当てた周波数を、周波数２１はユーザ端末＃２に対して割当てた周波数を、周波数２２−１，２２−２は、ユーザ端末＃３に対して割り当てた周波数を、それぞれ示している。この例では、ユーザ端末＃１，ユーザ端末＃３に対しては、それぞれ９個，６個のリソースブロックが周波数軸上で連続的に割当てられている。また、ユーザ端末＃２に対しては、周波数２２−１および２２−２として示すように、１０個のリソースブロックが５個のリソースブロックから構成される２つのサブブロックに分割されて、周波数領域で互いに離れた位置に割り当てられている。

ここで、本実施の形態では、基地局は、離散的割り当てを行うか否かについて所定の条件を定めておくこととする。具体的には、割り当てリソースブロックのサイズがしきい値Ａより大きく、かつ、しきい値Ｂより小さい場合のみ、離散的な周波数割り当てを実行することができるとする。すなわち、割り当てリソースブロックをサブブロックに分割することができる。なお、割り当てリソースブロックは、ユーザ端末からの割り当て要求やユーザ端末の優先度等に基づいて定めることとする。ここで、しきい値Ａおよびしきい値Ｂは０より大きく、システム周波数内に存在するリソースブロック数より小さい整数で、Ａ＜Ｂである。

しきい値Ａは、割り当てリソースブロックのサイズが小さい場合に、離散的な周波数割り当てを行わないようにするための定数である。同様に、しきい値Ｂは、割り当てリソースブロックのサイズが大きい場合に、離散的な周波数割り当てを行わないようにするための定数である。一般に、ユーザ端末に対して離散的に周波数を割り当てることを許容すると、連続的に周波数を割り当てる場合と比較して柔軟な周波数割り当てを実施でき、結果的に伝送効率が高くなる。しかしながら、近接したリソースブロック間の伝送路状態は相関が高いので、割り当てリソースブロックのサイズが小さい場合には離散的に周波数を割り当てることによる伝送効率の向上効果は小さい。一方、割り当てリソースブロックのサイズが大きく、システム周波数を構成する全リソースブロック数に近い場合には、離散的な周波数割り当てを適用したとしても、周波数軸上のサブブロック間の距離は非常に近接していることになる。したがって、このような場合も、離散的な周波数割り当てを適用することによる伝送効率の向上効果は小さい。

しきい値Ａおよびしきい値Ｂは、離散的な周波数割り当てを適用しても伝送効率の向上効果が期待できないような割り当てリソースブロックのサイズを排除するように、システム毎に決定することができる。本実施の形態では、システム周波数を構成する全リソースブロック数が２５であることから、割り当てリソースブロックのサイズが１０以上１８以下の場合に、離散的なリソースブロック割り当てを行えるものとする。すなわち、Ａ＝９，Ｂ＝１９とする。

本実施の形態の基地局が、割り当てリソースブロックをサブブロックに分割する際には、サブブロック分割の組合せ数を制限することで、基地局の処理量削減とユーザ端末へ通知する際の制御信号量削減を実現する。ここでは、一例として、最大２個のサブブロック分割とし、さらに、各サブブロックが同数のリソースブロックで構成されるように割り当てリソースブロックを等分割する。ただし、割り当てリソースブロックのサイズが奇数である場合、サブブロックのサイズを等しくすることはできないので、片側のサブブロックが１リソースブロック分だけ大きなサイズとなる。

また、基地局は、周波数軸上のサブブロックの配置を決定する際には、サブブロックの配置を決める際に要する処理量の削減とユーザ端末にサブブロック割り当て結果を通知する際の制御信号量の削減を実現するために、サブブロック同士の間隔にも制約を設けておくこととする。ここでは、２リソースブロック単位でサブブロック同士の間隔を決めることとする。ただし、片側のサブブロック、または双方のサブブロックがシステム周波数の端に割当てられるような場合は、１リソースブロック単位で間隔を決めることができることとする。

基地局は、ユーザ端末に対して割り当てるリソースブロックを決定した後、割り当て結果をユーザ端末に通知するための制御信号を送信する。本実施の形態では、ユーザ端末に対して連続的にリソースブロックを割り当てる場合と、ユーザ端末に対して離散的にリソースブロックを割り当てる場合とを、同一の制御信号で指示する。

ユーザ端末に連続的にリソースブロックを割り当てる場合は、割り当てるリソースブロック数と、割り当てるリソースブロックの周波数軸上の先頭位置と、を決定し、これらの値を含む制御信号を生成する。具体的には、割り当てリソースブロック数をＬ_CRBsで表し、割り当てリソースブロックの周波数軸上における先頭位置をＲＢ_STARTで表し、システム周波数内の全リソースブロック数をＮ_RB ^ULで表すものとすると、（Ｌ_CRBs−１）／［Ｎ_RB ^UL／２］を満たす場合はＮ_RB ^UL（Ｌ_CRBs−１）＋ＲＢ_STARTで示される制御信号を送信し、それ以外の場合はＮ_RB ^UL（Ｎ_RB ^UL−Ｌ_CRBs＋１）＋（Ｎ_RB ^UL−１−ＲＢ_START）で示される制御信号を送信する。本実施の形態では、システム周波数は２５個のリソースブロックから構成されるため、Ｎ_RB ^UL＝２５である。

図５〜図８は、連続的に割り当てる場合の制御信号の指示値とリソースブロック割り当ての様態との対応例を示す図である。図５は制御信号値が０〜５９の場合を示し、図６は制御信号値が６０〜１２６の場合を示し、図７は制御信号値が１２７〜２１７の場合を示し、図８は制御信号値が２１８〜２９９の場合を示している。図５〜図８では、制御信号値に対応するＬ_CRBs，ＲＢ_STARTをそれぞれ示している。ただし、図５〜図８では、割り当てリソースブロックの総数が２^a×３^b×５^cを満たさない場合については示していない。

たとえば、制御信号が２３６という値である場合、図８に示すように、対応するＬ_CRBs，ＲＢ_STARTは、それぞれ１０，１１であるから、ユーザ端末に割り当てるリソースブロックは１０個で、そのリソースブロックはシステム周波数上の１１番目のリソースブロックから連続的に割当てられることを意味する。図８に示すように、制御信号の最終値が２９９であることから、制御信号に対して９ビットあればよいことがわかる。

ユーザ端末に離散的にリソースブロックを割り当てる場合についても、周波数軸上でサブブロックの割り当て様態と制御信号の指示値が、１対１に対応するように制御信号を構成する。また、離散的にリソースブロックを割当てる場合の制御信号は、前述の、９ビットで表されるリソースブロックを連続的に割り当てる場合の制御信号値に続くような値として割り当てる。

図９〜図１２は、ユーザ端末に離散的にリソースブロックを割り当てる場合の制御信号の値と割り当ての様態との対応例を示す図である。図９〜図１２では、項目Ｄはユーザ端末に割り当てられたリソースブロック数を、項目Ｅは割り当てリソースブロックを２分割した後のサブブロックのうち低い周波数に割当てるサブブロックの周波数軸上の先頭リソースブロック位置を、項目Ｆは割当リソースブロックを２分割した後のサブブロックのうち高い周波数に割り当てるサブブロックの周波数軸上の先頭リソースブロック位置を、それぞれ示している。

たとえば、制御信号が３１９という値である場合、図９に示すように、項目Ｄ，Ｅ，Ｆの値は、１０，２，１４であるから、ユーザ端末に割り当てたリソースブロック数は１０個で、割り当てリソースブロックを２分割したサブブロック（リソースブロック５個で構成される）のうち１つは、周波数軸上で２番目のリソースブロックから連続５個配置され、もう一方は、周波数軸上で１４番目のリソースブロックから連続５個配置される。図１２に示すように、制御信号の最終値は５０８となるため、前述した、リソースブロックを連続的に割り当てる場合の制御ビットとして用意する９ビットの中で、離散的にリソースブロックを割り当てる場合も指示できる。

ユーザ端末は、あらかじめ図５〜図１２に示した制御信号の値と割り当て態様との対応を記憶しておき、受信した制御信号の値に基づいて、その値に対応する割り当て態様（上り回線のデータ送信用に自身に割り当てられたリソースブロックの数と配置）を把握することができる。

なお、本実施の形態では、システム周波数内に２５個のリソースブロックが存在する場合に、ユーザ端末に対する割り当てリソースブロック数が１０〜１８個の場合のみ、離散的にリソースブロックを割り当てることができるようにしたが、離散的にリソースブロックを割当てることができる割り当てリソースブロック数の範囲はこれに限定されず、任意の値とすることができる。たとえば、１２〜１６個の場合に離散的にリソースブロックを割り当てることができるようにする等、より大きな制約を加えると、図５〜図１２に示した制御信号の削減を実現できる。また、たとえば、８〜２０個の場合に離散的にリソースブロックを割り当てることができるようにする等、制約を緩くすると、リソースブロック割り当てに関する柔軟性が高くなり、より高い伝送性能を実現できる。

また、離散的にリソースブロックを割り当てることを許可するための範囲は、本実施の形態は、上限値と下限値（ＡおよびＢ）の両方を定めるようにしたが、これに限らず、上限値（Ｂ）または下限値（Ａ）のみを定めるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、割り当てリソースブロックをサブブロックに分割した後、周波数軸上のサブブロックの配置を決める際に、サブブロック間の間隔を２リソースブロック単位で決定することができるようにしているが、サブブロック間の間隔の単位はこれに限らず、任意の値とすることができる。たとえば、１リソースブロック単位とする場合、サブブロックの配置を細かく制御することができるため、伝送効率の向上を実現できる。また、３リソースブロック単位以上の値とすると、本実施の形態で例示した場合より大幅な制御信号量の削減が期待できる。

また、サブブロックの間隔は、割り当てリソースブロック数に応じて変更してもよい。たとえば、割り当てリソースブロック数が１０および１２の場合はサブブロック間隔を２リソースブロック単位で決定し、割り当てリソースブロック数が１５、１６および１８の場合はサブブロック間隔を４リソースブロック単位で決定する、等のように割り当てリソースブロック数とサブブロック間隔の単位の対応をあらかじめ定めておくようにする。サブブロックの間隔の単位をリソースブロック数に応じて変更する場合は、リソースブロック数とサブブロックの間隔の単位との対応をユーザ端末も保持しておくこととする。また、サブブロック間隔を決定する際に、あらかじめ、最小のサブブロック間隔を決めておき、サブブロック間は必ず最小のサブブロック間隔以上離して配置することにしてもよい。

また、本実施の形態では、システム周波数のリソースブロック数が２５個の場合について説明したが、これに限らず、たとえば、３ＧＰＰで検討されているＬＴＥのシステムとして定義されている、リソースブロックが５０個の場合や１００個の場合等についても、本実施の形態で示した割り当て方法をそのまま適用することができる。

また、本実施の形態では、制御信号として９ビットを用意し、連続的にリソースブロックを割り当てる場合と、離散的にリソースブロックを割り当てる場合との両方をその９ビットで指示できるようにしたが、たとえば、連続配置と離散配置を切り替えるためのビットと、リソースブロックの割り当て態様に関する具体的な指示内容を示すビットとを分離する構成にしてもよい。

また、本実施の形態では、割り当てリソースブロック数を２^a×３^b×５^cを満たす場合に限定したが、これに限らず、本発明はその他の場合についても適用できる。また、リソースブロックに含まれるサブキャリア数についても、本実施の形態で例示した１２サブキャリアに限定されず、任意の値とすることができる。

なお、本実施の形態では、基地局がユーザ端末に上り回線の周波数を割り当て、その割り当て結果をユーザ端末に通知する構成としているが、本発明の通信システムはこれに限定されない。たとえば、リソースの割り当て要求を送信する送信機側が（本実施の形態ではユーザ端末に相当）、本実施の形態で基地局が行う周波数の割り当て方法を用いてデータ送信に使用したいリソースブロックを決定し、その結果を、本実施の形態で示した割り当て結果を通知する制御信号と同様の制御信号を用いて受信機（本実施の形態では基地局）に通知する構成としてもよい。

このとき、送信機から受信機に対して周波数割り当てを通知する制御信号の通知方法は、任意の方法をとることができる。たとえば、制御信号送信用のチャネルを用いて、データ送信に先立って受信機に通知してもよいし、送信機がデータ送信と同時に制御信号も送信し、受信機がそのデータを受信した際に、はじめに制御信号を抽出して周波数割り当て内容を確認した後、その内容に基づいて送信されたデータを復調するようにしてもよい。この場合、送信機は本実施の形態のユーザ端末と同様の構成とし、たとえば、周波数割当部３が、本実施の形態の基地局が行う割り当て方法により周波数割り当てを実施し、制御信号を生成するようにすればよい。また、制御信号を生成する制御信号生成手段を別に備えるようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、基地局が、ユーザ端末にリソースブロックを周波数軸上で連続的に割り当てる形式と、離散的に割り当てる形式と、の両方に対応している場合に、離散的に割り当てる際に、割り当てるリソースブロックの分割数を２とし、各サブブロックのサイズは等しくなるように分割し、サブブロックの間隔を２リソースブロック単位で決定するようにした。そのため、基地局がユーザ端末に対して割り当てるリソースブロックを決定する際に、離散的な配置を求める際の処理量を削減することができる。また、割り当てたリソースブロックをユーザ端末に通知する際の制御信号量を削減することが可能になり、結果的に少ないオーバーヘッドで良好な伝送効率を実現することができる。

また、基地局がリソースブロックをユーザ端末に割り当てる際に、割り当てるリソースブロックに基づいて、離散的にリソースブロックを割り当てることを許可するか否かを決定するようにした。また、離散的な配置とする効果の少ないケースに離散的な割り当てを実施することを防ぐことができる。

実施の形態２．
図１３は、本発明にかかる実施の形態２の周波数割り当て方法で用いる基準サブブロック位置の一例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成、ユーザ端末の構成、基地局の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態では、基地局は、ユーザ端末に離散的な周波数割り当てを行う場合に、最大で４つのサブブロックに分割することとし、４つのサブブロックに分割する場合には図１３で例示したようなあらかじめ定めた基準サブブロック位置を用いて周波数の割り当てを行う。本実施の形態と実施の形態１とは、割り当てリソースブロックをサブブロックに分割する際のサブブロック分割数と、周波数軸上の各サブブロックの割り当て方法と、リソースブロックの割り当て結果をユーザ端末に通知する際の制御信号と、が異なるが、それ以外は、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる点について説明する。

基地局は、ユーザ端末からリソースブロック割り当ての要求を受信すると、割り当てリソースブロックを決定する。このとき、割り当てリソースブロックを周波数軸上で連続的に配置する方法と、割り当てリソースブロックを２つのサブブロックに分割し、各サブブロックを周波数軸上で離散的に配置する方法と、割り当てリソースブロックを４つのサブブロックに分割し、各サブブロックを周波数軸上で離散的に配置する方法と、３つの方法のいずれかを用いることができる。すなわち、本実施の形態では、これら３つのリソースブロック割り当て方法のうちの３つめに示した、割り当てリソースブロックを４つのサブブロックに分割し、各サブブロックを周波数軸上で離散的に配置する方法が、実施の形態１に追加されている。以下では、これらの３つの方法を、前から順に連続配置，２分割配置，４分割配置とよぶこととする。分割された各サブブロックのサイズは、同じサイズとする。ただし、割当リソースブロック数がサブブロック数で割り切れないような場合には、１リソースブロック分サイズの違うサブブロックができてもよい。

本実施の形態の基地局は、実施の形態１と同様に、ユーザ端末に割り当てるリソースブロックの総数に基づいて、離散的な割り当てを行うことを許可するか否かを決定することとする。また、ユーザ端末に連続配置の割り当てを行う場合およびユーザ端末に２分割配置の割り当てを行う場合には、基地局は、実施の形態１で説明した方法と同様の方法でリソースブロックの位置を決定する。

ユーザ端末に４分割配置の割り当てを行う場合には、基地局は、分割後の各サブブロックにあらかじめ定めた基準サブブロック位置からのオフセット量を決定することで、周波数軸上における各サブブロックの位置を決定する。図１３の、基準サブブロック３０〜３３は、基準サブブロック位置に配置した基準サブブロックの一例を示している。図中の１つの四角は、リソースブロックを示しており、同一塗りつぶしで示した部分は同一のサブブロックを示している。基準サブブロック位置は、たとえば、基準サブブロックの開始位置または中央位置、などとして定めておく。ここでは、基準サブブロック位置は、基準サブブロックの開始位置（もっとも周波数の低い位置）とする。図１３では、割り当てリソースブロック数が１２で、サブブロック分割数が４の場合を例に示している。この場合、割り当てサブブロック数が１２でサブブロック分割数が４であるため、サブブロックサイズは３リソースブロックとなる。基地局は、あらかじめ、各割当リソースブロック数とサブブロック分割数について、図１３のような基準サブブロック位置を設定しておく。またユーザ端末はこの基準サブブロック位置を、たとえば、基地局からあらかじめ通知される等により把握していることとする。

４分割配置の割り当ての場合に、基地局は、ユーザ端末に割り当てる周波数軸上の各サブブロックの位置を決定するために、サブブロックごとに、そのサブブロックの割り当て位置（周波数軸上）の候補である候補位置とその位置に最も近い位置の基準サブブロック位置との間の差分であるオフセット量を求め、オフセット量が所定の条件を満たすよう候補位置を選択し、選択した候補位置を実際に割り当てるサブブロックの位置として決定する。この際の、オフセット量の条件としては、リソースブロックごとに定めておいてもよいし、複数のリソースブロックについてのオフセット量に対する条件として定めておいてもよいし、また、あらかじめ定められたオフセット量のみとるようにしてもよい。

具体的には、たとえば、最も低い周波数に割り当てるサブブロックの開始位置を候補位置（リソースブロック単位）として求め、基準サブブロック３０の開始位置（リソースブロック単位）をその候補位置から減じてオフセット量とする。すなわち、オフセット量が“１”の場合は、その候補位置は、基準サブブロック３０より１リソースブロック分高周波数側に配置されていることになる。基準サブブロックごとにオフセット量に条件を決定しておく場合には、たとえば、オフセット量の絶対値が２以下というような条件を定めておく。割り当てるサブブロック数と基準サブブロックの数は等しい（いずれも４つ）ため、割り当てるサブブロックと基準サブブロックは１対１に対応し、割り当てるサブブロックのオフセット量は、周波数が低い方から順に基準サブブロック３０〜３３の位置との差をとることにより求める。

基地局は、ユーザ端末に割り当てるリソースブロックを決定すると、割り当て結果をユーザ端末に通知するための制御信号を送信する。本実施の形態では、連続的なリソースブロック配置を指示する場合および２分割配置の場合については、実施の形態１で説明した制御信号を用いることとし、さらに、制御信号として分割方法を識別するためのビットと４分割配置用のビットを用意する。具体的には、サブブロック分割数が１（連続的なリソースブロック割当を行う場合に相当）またはサブブロック分割数が２である場合と、サブブロック分割数が４である場合と、のいずれであるかを識別するために１ビットを用意する。さらに、サブブロック分割前の割り当てリソースブロック数が１０，１２，１５，１６，または１８のいずれであるかを示すために３ビット、前述した基準サブブロック位置からのオフセット量を示すために８ビット、をそれぞれ用意する。基準サブブロック位置からのオフセット量は、１つのサブブロック当たり２ビットの制御信号を用いる。

図１４は、１つのサブブロックについての、オフセット量と、２ビットの制御信号との対応例を示す図である。図１４では、オフセット量が“−１”の場合は、そのサブブロックは、基準サブブロックの位置から周波数軸上で１リソースブロック分低い周波数に位置することを表し、オフセット量の“１”は基準サブブロックの位置から周波数軸上で１リソースブロック分高い周波数に位置することを表す。

なお、本実施の形態では、離散的にリソースブロックを割り当てる際のサブブロック分割数を２または４としたが、サブブロック分割数を３とできるような構成としてもよいし、また、サブブロック分割数が４を超えることができるように構成しても良い。その場合も、本実施の形態の４分割配置の場合と同様に基準サブブロック位置を定義し、基準サブブロック位置とのオフセット量に基づいてサブブロックを配置し、オフセット量を制御信号として通知するようにすればよい。

また、本実施の形態では、４分割配置の場合についてのみ、基準サブブロック位置からのオフセット量に基づいてサブブロック配置の決定および制御信号を決定したが、これに限らず、２分割数配置の場合に同様に基準サブブロックを用いるようにしてもよい。また、４分割配置の場合に実施の形態１で説明した２分割配置の方法と同様に、基準サブブロックを用いずに、割り当てリソースブロックの総数と、サブブロックの開始位置をサブブロックの数だけ通知するようにしてもよい。また、２および４以外のサブブロック分割数とする場合についても、実施の形態１または本実施の形態で説明した方法と同様に割り当ておよび通知を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態で説明した基準サブブロック位置の配置についても、図１３の例に限らず、任意の配置をとることが可能である。また、基準サブブロック位置の間隔についても特に制限はない。さらに、基準サブブロック位置は可変としておき、必要に応じて変更するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、離散的配置を許可するか否かを実施の形態１と同様に決定する、すなわち、サブブロック分割を実行できる割り当てリソースブロック総数を、２分割配置と４分割配置で同一としたが、必ずしも同一である必要は無く、２分割配置と４分割配置を許可するか否かの条件をそれぞれ異なるようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、基地局がユーザ端末に、リソースブロックを周波数軸上で離散的に割当てる場合のサブブロック分割数を２または４とし、さらに、サブブロック分割数４の場合のリソースブロック割当を決める際に、あらかじめ定めた基準サブブロックの位置に基づいて各サブブロックの位置を決定し、また、割り当てるサブブロック位置と基準サブブロック位置とのオフセット量を制御信号として通知するようにした。そのため、制御信号量を抑えつつ、サブブロック分割数を増加させることができ、これにより伝送効率を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる通信システム、通信装置および周波数割り当て方法は、システム周波数帯を複数の端末に割当る無線通信システムに有用であり、特に、１つのユーザ端末に離散的な周波数割り当てを行う無線通信システムに適している。

１ 変調シンボル生成部
２ ＤＦＴ処理部
３ 周波数割当部
４ ＩＤＦＴ処理部
５ ＣＰ付加部
６ 送信アンテナ
１０−１〜１０−２４ リソースブロック
２０，２１，２２−１，２２−２ 周波数
３０〜３３ 基準サブブロック

Claims (17)

1. データ送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたデータを受信し、前記送信装置にデータ送信のための周波数帯域を割り当てる受信装置と、で構成され、前記受信装置が、連続的に周波数帯域を割り当てる連続割り当て方式と離散的に周波数帯域を割り当てる離散的割り当て方式とのいずれかの方式を選択し、選択した方式に基づいて前記送信装置に対する周波数帯域の割り当てを実施する通信システムであって、
   前記受信装置は、離散的割り当て方式を選択した場合、あらかじめ定めた離散的割り当て状態を制約するための離散的割り当て情報に基づいて、割り当てる周波数帯域の総量をサブブロックに分割し、サブブロック単位で周波数軸上の配置を決定することにより前記送信装置に周波数帯域を割り当て、割り当てた結果を通知するための制御信号を前記離散的割り当て情報に基づいて生成し、
   前記送信装置は、前記離散的割り当て情報を保持し、その離散的割り当て情報と前記受信装置から受け取った制御信号とに基づいて自身に割り当てられた周波数帯域を求めることを特徴とする通信システム。
2. 前記受信装置は、前記送信装置に割り当てる周波数帯域の総量が所定の下限しきい値より大きい場合には、その送信装置に割り当てを行う方式として離散的割り当て方式を選択しないことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記受信装置は、前記送信装置に割り当てる周波数帯域の総量が所定の上限しきい値より小さい場合には、その送信装置に割り当てを行う方式として離散的割り当て方式を選択しないことを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記離散的割り当て情報を、割り当てる周波数帯域の分割数とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信システム。
5. 前記離散的割り当て情報を、さらに、前記分割数と割り当てた周波数帯域の総量とに基づいてサブブロックのサイズを求めるための所定の関係式とすることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
6. 前記所定の関係式を、各サブブロックのサイズが均等になるよう求める関係式とすることを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
7. 離散的割り当て方式を選択した場合の前記制御信号を、割り当てた周波数帯域の総量と、前記サブブロックごとの割り当て位置と、に基づいて生成することを特徴とする請求項５または６に記載の通信システム。
8. 前記離散的割り当て情報を、さらに、前記サブブロック間の間隔のとりうる値とすることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の通信システム。
9. 前記分割数を複数とし、前記受信装置は、前記分割数のなかから前記送信装置への割り当てに用いる分割数を選択することとし、
   前記離散的割り当て情報を、さらに、割り当て周波数帯域の分割数ごとに定めた前記サブブロックごとの基準位置とし、
   前記受信装置は、選択した分割数が所定の値以上である場合に、割り当てるサブブロックの位置と前記基準位置との差に基づいてサブブロックの配置を決定し、前記分割数、および決定後のサブブロックの位置と前記基準位置との差、に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする請求項４〜８のいずれか１つに記載の通信システム。
10. 前記離散的割り当て情報を、前記サブブロック間の間隔のとりうる値とすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信システム。
11. 離散的割り当て方式を選択した場合の前記制御信号を、連続割り当て方式を選択した場合に割り当て結果を通知するための制御信号である連続割り当て制御信号と同一形式で、かつ、前記連続割り当て制御信号のとりうる最大値を超える数値として生成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の通信システム。
12. 前記離散的割り当て情報を、割り当て周波数帯域の分割数ごとに定めた前記サブブロックごとの基準位置とし、
    前記受信装置は、割り当てるサブブロックの位置と前記基準位置との差に基づいてサブブロックの配置を決定し、前記分割数、および決定後のサブブロックの位置と前記基準位置との差、に基づいて前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信システム。
13. データ送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたデータを受信する受信装置と、で構成され、前記送信装置が、連続的に周波数帯域を割り当てる連続割り当て方式と離散的に周波数帯域を割り当てる離散的割り当て方式とのいずれかの方式を選択し、選択した方式に基づいて自身に対して割り当てる周波数帯域を決定し、決定結果を前記受信装置に通知する通信システムであって、
    前記送信装置は、離散的割り当て方式を選択した場合、あらかじめ定めた離散的割り当て状態を制約するための離散的割り当て情報に基づいて、割り当てる周波数帯域の総量をサブブロックに分割し、サブブロック単位で周波数軸上の配置を決定することにより自身に対して割り当てる周波数帯域を決定し、決定した結果を通知するための制御信号を前記離散的割り当て情報に基づいて生成し、
    前記受信装置は、前記離散的割り当て情報を保持し、その離散的割り当て情報と前記送信装置から受け取った制御信号とに基づいて前記送信装置との通信で用いる周波数帯域を把握することを特徴とする通信システム。
14. 前記送信装置は、前記受信装置へのデータ送信の開始前に前記制御信号を送信することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
15. 前記送信装置は、前記受信装置への送信データとともに前記制御信号を送信することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
16. 連続的に周波数帯域を割り当てる連続割り当て方式と離散的に周波数帯域を割り当てる離散的割り当て方式とのいずれかの方式を選択して、選択した方式に基づいて自身がデータ送信に用いる周波数帯域を決定する通信装置であって、
    離散的割り当て方式を選択した場合、あらかじめ定めた離散的割り当て状態を制約するための離散的割り当て情報に基づいて、割り当てる周波数帯域の総量をサブブロックに分割し、サブブロック単位で周波数軸上の配置を決定することにより自身に対して割り当てる周波数帯域を決定する周波数割り当て手段と、
    決定した結果を通知するための制御信号を前記離散的割り当て情報に基づいて生成する制御信号生成手段と、
    を備えることを特徴とする通信装置。
17. データ送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたデータを受信し、前記送信装置にデータ送信のための周波数帯域を割り当てる受信装置と、で構成され、前記受信装置が、連続的に周波数帯域を割り当てる連続割り当て方式と離散的に周波数帯域を割り当てる離散的割り当て方式とのいずれかの方式を選択し、選択した方式に基づいて前記送信装置に対する周波数帯域の割り当てを実施する通信システムにおける周波数割り当て方法であって、
    前記受信装置が、離散的割り当て方式を選択した場合、あらかじめ定めた離散的割り当て状態を制約するための離散的割り当て情報に基づいて、割り当てる周波数帯域の総量をサブブロックに分割し、サブブロック単位で周波数軸上の配置を決定することにより前記送信装置に周波数帯域を割り当てる割り当てステップと、
    前記受信装置が、前記割り当てステップで割り当てた結果を通知するための制御信号を前記離散的割り当て情報に基づいて生成する制御信号生成ステップと、
    前記送信装置が、前記離散的割り当て情報を保持する離散的割り当て情報保持ステップと、
    前記送信装置が、前記離散的割り当て情報保持ステップで保持した離散的割り当て情報と前記受信装置から受け取った制御信号とに基づいて自身に割り当てられた周波数帯域を求める帯域算出ステップと、
    を含むことを特徴とする周波数割り当て方法。

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