WO2007058270A1

WO2007058270A1 - マルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法

Info

Publication number: WO2007058270A1
Application number: PCT/JP2006/322883
Authority: WO
Inventors: Haitao Li; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-05-24
Also published as: US8009549B2; JP4864008B2; CN1968239A; JPWO2007058270A1; US20090122887A1

Abstract

　システム容量及びビットエラーレート性能を向上できるマルチセルＯＦＤＭＡシステムにおけるキャリア割り当て方法。ブロードキャスト情報を受信（Ｓ１０１）したユーザ端末Ｕが空きキャリを用いて既知シンボルを基地局装置に送信するステップ（Ｓ１０３）、基地局装置が受信した既知シンボルを用いて空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定するステップ（Ｓ１０４）、基地局装置が、推定した平均チャネルゲインにより、各キャリアブロックのチャネルゲインの大きさを比較し、チャネルゲインが大きいキャリアブロックをユーザ端末に割り当てるステップ（Ｓ１０５）、基地局装置が、ユーザ端末に割り当てたキャリアブロック内で各キャリアのチャネルゲインを比較して、チャネルゲインがある閾値よりも低いキャリアを選択し、このチャネルゲインがある閾値よりも低いキャリアではデータを伝送しないようにするステップ（Ｓ１０６）、を具備する。

Description

マルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法

技術分野

[0001] 本発明は、直交周波数分割多重（OFDM： Orthogonal Frequency Division Multipl exing)技術を用いた、無線 LAN、固定無線接続、移動体通信、地上デジタルテレビジョン放送等の、情報伝送システム及びそれに対応する通信方法の、マルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法に関する。

背景技術

[0002] 無線ネットワーク、マルチメディア技術及びインターネットの融合が進むにつれて、無線通信業務の種類や品質に対する要求が高まってきて、る。無線マルチメディア及び高速データ伝送への要求を満たすためには、新世代無線通信システムの開発が必要である。次世代無線システムにおいては、物理レイヤ力もネットワークレイヤに亘つて、直交周波数分割多重等の新ヽ技術が広く取り入れられて！/ヽる。

[0003] OFDMは、周波数領域にお!、てチャネルを多数の直交サブチャネルに分けて、広帯域周波数選択性チャネル全体を相対的に平坦なサブチャネルに分けるとともに、各 OFDMシンボル間にガードインターバル（GI)としてサイクリック ·プレフィックス（C P : Cyclic Prefix)を挿入することにより、シンボル間干渉（ISI : Inter Symbol Interferen ce)を大幅に減少させることができる。 OFDMは、マルチパスに対する耐性が強い等の長所があるため、 xDSL、 DVB, DABや WLAN、 IEEE 802. 16等のシステムへの導入が円滑に行われている。現在では、第三世代移動体通信標準化プロジェクト ( 3GPP)の Long— Term Evolution (LTE)において、 OFDM技術は下り（上り）伝送のキーテクノロジーとされて、る。

[0004] OFDM技術を移動体通信システムに用いるためには、マルチユーザ端末接続をサポートする必要がある。時分割多元接続（TDMA:Time Division Multiple Access) 、周波数分割多元接続（FDM A: Frequency Division Multiple Access)、コード分割多元接続（CDMA: Code Division Multiple Access)等の、既存の多元接続方式は、 V、ずれも OFDMシステムに用いることが可能である。

[0005] OFDM— TDMAシステムにおいては、それぞれのユーザの端末装置（以下、「ュ一ザ端末」という）は異なるタイムスロットを占有し、各タイムスロット内では全ての周波数が同一のユーザ端末に割り当てられる。 TDMAの長所は異なるデータレートでタィムスロットを動的に割り当てられる点である。欧州無線 LAN規格 HiperLANZ2の媒体アクセス制御（MAC : Media Access Control)プロトコルは TDMAを採用している。 OFDM— FDMAは、それぞれの OFDMシンボル内で各ユーザ端末に対して全キャリアの一部分のキャリアを割り当てるものであり、直交周波数分割多元接続 (O FDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access)とも称される。その長所は、送信側がチャネル状況に関する情報（CSI : Channel State Information)を取得済の場合には、各ユーザ端末に対してキャリアを動的に割り当てることができるという点である。

[0006] OFDMAと TDMAとを組み合わせたハイブリッドマルチアクセス技術である OFD MA— TDMAは、両者の長所を兼ね備えており、各タイムスロット内で異なるユーザ端末にキャリアを動的に割り当てて、きめ細力べかつ柔軟な時間周波数リソースの割り当てを提供できるとともに、マルチユーザ端末ダイバーシチゲインを取得することが可能である。当該技術はすでに、広帯域無線接続 IEEE 802. 16標準や Flash— O FDMに基づいた IEEE 802. 20標準のような、 OFDMに基づいた新しい無線通信システムに応用されている。 OFDMA— TDMAは 3GPP LTEのいくつかの提案においても、基本的な伝送方式とされている (例えば、非特許文献 1、非特許文献 2、非特許文献 3など参照)。

[0007] LTEの提案においては、上り OFDMA— TDMAには二種類の伝送方法がある。

図 1 A及び図 1Bにそれぞれ分散型 FDMAと局部化 FDMAの例を示す。

[0008] 1つの伝送方法は、周波数ダイバーシチの OFDMAであって、各タイムスロットで、ユーザ端末に割り当てるキャリアを OFDMシンボルの全ての周波数領域のキャリアに分散させることを特徴とし、分散型 FDMA (Distributed FDMA)とも称される。この分散型 FDMAでは、例えば、図 1Aに示すように、キャリア A、 E、 I、 Mをユーザ 1 のユーザ端末に、キャリア B、 F、 J、 Nをユーザ 2のユーザ端末にというように、順次割り当てを行う。

[0009] 他の伝送方法は、周波数領域スケジューリングの OFDMA— TDMAであって、スケジユーリングアルゴリズムを用いて OFDMシンボルにおける全キャリアの、連続している一部分のキャリアをユーザ端末に割り当てることを特徴とし、局部化 FDMA(Loc alized FDMA)とも称される。この局部化 FDMAでは、例えば、図 1Bに示すように、キャリア A〜Dをユーザ 1のユーザ端末に、キャリア E〜Hをユーザ 2のユーザ端末にというように、順次割り当てを行う。このようなユーザ端末毎に割り当てられる複数のキャリアの集まりをキャリアブロック（chunk)という。

[0010] 分散型 FDMAは、すでに IEEE 802. 16標準に応用されている。局部化 FDMA システムは、スペクトル効率が高いという長所があり、また周波数領域 OFDMキャリアスケジューリングによってセル間干渉を抑制することができるため、多重要素が 1つであるマルチセルシステムの周波数多重をサポート、即ちネットワーク内の全てのセルで同一の周波数を使用することができる。

非特許文献 1 : 3GPP Rl-050390, ZTE, EUTRA Uplink Multiple Access for Downlink and Uplink, RANI 41bis

非特許文献 2 : 3GPP Rl-050590, NTT DoCoMo, Physical channels and multiplexing in evolved UTRA downlink, RANI Ad Hoc on LTE

非特許文献 3 : 3GPP Rl-050591, NTT DoCoMo, Physical channels and multiplexing in evolved UTRA uplink, RANI Ad Hoc on LTE

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] ところで、ユーザ端末が OFDMAシステムに接続する場合には、基地局装置は、いかにして信号干渉雑音比 SINRが最大等の一定の基準を満たした数キャリアにより構成されたキャリアブロック (Chunck)を各ユーザ端末に割り当て、かつ各ユーザ端末の業務サービス品質に対する要求を満たすかという点が重要となる。

[0012] 現在この種のシステムに関する研究は少なぐ特に、マルチセル環境に OFDMA システムを用いるマルチセル OFDMAシステムでは、ユーザ端末に対して、かにスケジユーリングを行って一定の基準を満たしたキャリアブロックを割り当てるかと、う点が実用化の鍵となっている。

[0013] すなわち、マルチセル OFDMAシステムにおいて OFDM通信を行う際には、基地局装置は、まずタイミング同期に用いるパイロットシンボルを送信し、その後に、ノイロットキャリア上に分散的にマッピングされた、チャネル推定に用いるパイロットシンボルを送信する。

[0014] ここで、基地局装置がユーザ端末に対して一定の基準を満たしたキャリアブロックの割り当てを行う場合の条件は、ユーザ端末に対して割り当てようとしているキャリアブロックのチャネルゲインが既知であることである。

[0015] し力しながら、基地局装置は、ユーザ端末が最初にチャネルに接続する際にはチヤネル推定値は未知であり、ユーザ端末に割り当てるキャリアブロックのチャネルゲインを知ることができな、ため、一定の基準を満たしたキャリアブロックをユーザ端末に割り当てることができない。

[0016] 従って、この種の従来のマルチセル OFDMAシステムにおけるキャリア割り当て方法では、基地局装置がユーザ端末に割り当てたキャリアブロック内にフェージングが落ち込んで!/、るキャリアが存在して、る可能性がある。

[0017] このため、従来のマルチセル直交 OFDMシステムにおけるキャリア割り当て方法では、基地局装置力も割り当てたキャリアブロック内のチャネルゲインが低いキャリアにより伝送されたデータをユーザ端末が取得できなくなって、システム容量及びビットェラーレート性能が低下してしまうという欠点がある。

[0018] 本発明の目的は、基地局装置が端末装置に対して一定の基準を満たしたキャリアブロックを簡便な方法により割り当てて、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができるマルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキヤリァ割り当て方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0019] 本発明のキャリア割り当て方法は、基地局装置が、隣接するセクタに対して互いに直交するキャリアブロックを割り当てると共に端末装置に空きキャリアブロック情報を通知するステップと、端末装置が前記空きキャリアを用いて既知シンボルを前記基地局装置に送信するステップと、前記基地局装置が、前記既知シンボルを受信し、前記既知シンボルを用いて、前記各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定するステップと、前記基地局装置が、各空きキャリアブロック間のチャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大きいキャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てるステップと、前記基地局装置が、前記移動端末装置に割り当てた前記キャリアブロック内で各キャリアのチャネルゲインを比較して、前記チャネルゲインが閾値よりも低いキャリアを選択し、このキャリアではデータを伝送しないようにするステップと、を具備する。

[0020] また、本発明の基地局装置は、端末装置に空きキャリアブロック情報を通知する通知部と、前記端末装置によって前記空きキャリアブロックに配置され送信された既知シンボルを用いて、各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定する平均チヤネルゲイン推定部と、各空きキャリアブロック間の平均チャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大き、キャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てるキャリアブロック割り当て部と、を具備する構成を採る

発明の効果

[0021] 本発明によれば、平均チャネルゲインが大き、キャリアブロックを優先して、端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てることができるので、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができる。図面の簡単な説明

[0022] [図 1]図 1Aは上り OFDMA— TDMAの伝送方法の分散式 FDMAの例を示す図、図 1Bは上り OFDMA— TDMAの伝送方法の局部化 FDMAの例を示す図

[図 2]本発明のマルチセル OFDMAシステムの通信方法の原理を説明するための図 [図 3]マルチセル OFDMAシステムの構成を示す概略構成図

[図 4]本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図

[図 5]上り方向のユーザ端末の構成を示すブロック図

[図 6]マルチセル OFDMAシステムにおける基地局装置のセルエッジにおける干渉を説明するための図

[図 ₇]ユーザ端末に割り当てるキャリアブロックの一例を示す図 [図 8]マルチパスの電力分布を示すグラフグラフ

[図 10]本発明の一実施の形態に係るキャリア割り当て方法を説明するためのフロー図

[図 11]本発明の一実施の形態に係るキャリア割り当て方法におけるビットエラーレート性能を示すグラフ

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、ここで述べる実施の形態は本発明の技術範囲を制限するものではない。また、説明における各種の数値は、本発明の技術範囲を制限するものではなぐ当業者は必要性に応じてこれらの数値を適宜変更することが可能である。

[0024] 最初に、図 2を参照して、本発明のマルチセル OFDMAシステムの通信方法の原理について説明する。

[0025] マルチセル OFDMAシステムにおいては、ユーザ端末がある基地局装置のセルェッジに位置して、る場合、隣接する他の基地局装置のセルのユーザ端末の信号により干渉を受けることが多い。そこで、このマルチセル OFDMAシステムでは、隣接するセクタのキャリアが直交すると、う考えに基づ、て干渉を回避する方法を採って!/ヽる。

[0026] まず、基地局装置は、 1つのセルを数セクタに区分し、隣接するセルのセクタとの間で異なるキャリアを割り当てる。そして、基地局装置は、ユーザ端末が属するセル及び当該ユーザ端末に対する干渉が最強であるセルを記録し、ユーザ端末が属するセクタ及び隣接するセルのセクタに、直交するキャリアを割り当てる。このように、基地局装置は、隣接するセクタのセルの基地局装置と連携して処理を行って送信信号を直交させることにより、セルエッジに位置するユーザ端末が隣接するセルのユーザ端末の信号の干渉を受けな、ように、セル間干渉を回避する。

[0027] これにより、基地局装置は、キャリアのチャネル干渉雑音比（SINR= (チャネルゲイン X信号電力） Z (雑音電力 +干渉電力））に基づくキャリアスケジューリングを、キヤリアのチャネル雑音比（SNR= (チャネルゲイン X信号電力） / (雑音電力） )に基づくキャリア選択に転ィ匕することが可能となる。さらに、基地局装置は、各キャリア間雑音電力の変化 (差)が小さ、と、う特徴を考慮して、キャリアブロックスケジューリングの際に、キャリアのチャネルゲインに基づいてチャネル推定してキャリア選択を一段と簡略化する。

[0028] 次いで、基地局装置は、キャリアブロック中のフェージングが落ち込んでいるキヤリァにはデータを乗せな、（ゼロデータをマッピングする）ようにしてデータの電送を開始する。本発明はこれらの操作により、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させるという目的を達成でき、なおかつ簡便に実現可能であるという長所も備えている。

[0029] 図 3に、マルチセル OFDMAシステムの構成を示す。このマルチセル OFDMAシステムは、各基地局装置 BSのセルが六角形による蜂の巣のような形状を有し、各セルは周囲を他の 6つのセルで囲まれている。各セルの基地局装置 BSは、 1つのセルをカバーして当該セル内のユーザ端末 Uと通信を行う。ここで、セル内の同周波数干渉を低下させるとともに容量を増やすためには、基地局装置 BS側でセクタアンテナを設置して各セルを複数のセクタに区分すればよぐ図 3では各セルを 3つに区分した場合を示している。

[0030] このマルチセル OFDMAシステムで用いられる通信方式としては、下り回線（基地局装置 BS側からユーザ端末 U側へのデータ伝送）には OFDMA— TDMA多元接続方式を採用し、上り回線 (ユーザ端末 U側から基地局装置 BS側へのデータ伝送）には局部化 FDMA伝送方式を採用して、る。

[0031] 図 4に、基地局装置 BSの構成を示す。この基地局装置 BSは、スケジューリング部 4 01、符号化部 402、インタリーブ 403、変調部 404、パイロット信号揷入部 405、 IDF T406、 CP付加部 407、 RFリンク部 408、アンテナ 409などで構成されている。なお、図 4には、ユーザ端末 Uに対してデータを送信する送信系の構成のみを示したが、基地局装置 BSは、ユーザ端末 U力送信されるデータを受信するための受信系を備えて、ることは!、うまでもな!/、。

[0032] 基地局装置 BSのスケジューリング部 401は、あるタイムスロットで接続したユーザ端末 uを特定し、このユーザ端末 Uに他のユーザ端末とは異なるキャリアブロックを割り当てる。具体的には、スケジューリング部 401は、特定したユーザ端末 Uに送る入力ビットストリームに、キャリアブロックの割り当て情報を乗せて符号ィ匕部 402に送出する。符号ィ匕部 402は、ユーザ端末 Uの入力ビットストリームを符号ィ匕し、これをインタリーブ 403に出力する。インタリーブ 403は、符号ィ匕された入力ビットストリームのデータ信号をインタリーブし、これを変調部 404に出力する。変調部 404は、インタリーブされたデータ信号を所定の方式で変調してパイロット信号挿入部 405に出力する。ノィロット信号揷入部 405は、変調部 404から入力されたデータシンボルにノィロット信号を挿入し、データ信号及びパイロット信号を、スケジューリング部 401でユーザ端末 Uに割り当てられたキャリアブロックの対応するキャリアにマッピングして、 IDFT406 に出力する。 IDFT部 406は、パイロット信号挿入部 405から入力されたデータ信号及びパイロット信号を IDFT変換し、これを CP付加部 407に出力する。 CP付加部 40 7は、入力されたデータ信号及びパイロット信号にサイクリック 'プリフィックス (CP)を付加することによりベースバンド送信信号を形成し、これを RFリンク部 408に送出する。 RFリンク部 408は、受け取ったベースバンド信号を無線によって、アンテナ 409 を介して所定のチャネルで送信する。

[0033] 図 5に、ユーザ端末 Uの構成を示す。このユーザ端末 Uは、符号化部 501、インタリーブ 502、変調部 503、パイロット信号揷入部 504、 DFT拡散部 505、マッピング部 506、 IDFT部 507、 CP付加部 508、 RFリンク部 509、アンテナ 510などで構成されている。なお、図 5には、基地局装置 BSに対してデータを送信する送信系の構成のみを示したが、は、ユーザ端末 Uは、基地局装置 BSから送信されるデータを受信するための受信系を備えて、ることは、うまでもな!/、。

[0034] ユーザ端末 Uの符号ィ匕部 501は、ユーザ端末 Uの入力ビットストリームを符号ィ匕し、これをインタリーブ 502に出力する。インタリーブ 502は、符号化された入力ビットストリームのデータ信号をインタリーブし、これを変調部 503に出力する。変調部 503は、インタリーブされたデータ信号を所定の方式で変調してパイロット信号挿入部 504に出力する。パイロット信号挿入部 504は、変調部 503から入力されたデータシンボルにパイロット信号を挿入し、これを DFT拡散部 505に出力する。 DFT拡散部 505は、パイロット信号揷入部 504によってパイロット信号が挿入されたデータシンボルブロックを拡散 (線形予備符号化）し、これをマッピング部 506に出力する。マッピング部 50 6は、拡散後のデータ信号を基地局装置 BSにより割り当てられたキャリアブロックのキャリアにマッピングし、これを IDFT部 507に出力する。 IDFT部 507は、マッピング部 506から入力されたデータシンボル及びパイロット信号を IDFT変換し、これを CP 付加部 508に出力する。 CP付加部 508は、入力されたデータシンボル及びパイロット信号にサイクリック 'プリフィックス (CP)を付加することによりベースバンド送信信号を形成し、これを RFリンク 509部に送出する。 RFリンク部 509は、受け取ったベースバンド信号を無線によって、アンテナ 510を介して所定のチャネルで送信する。

[0035] 次に、図 6を参照して、基地局装置 BS— Aのセル Aと基地局装置 BS— Bのセル B とのセルエッジにおける各セル A, B間の干渉について説明する。マルチセル OFD MAシステムにおける通信では、基地局装置 BS— Aのセル A内のユーザ端末 U— A 1がセルエッジに位置している場合には、隣接する基地局装置 BS— Bのセル Bのュ一ザ端末 U—B1の信号により干渉を受けることが多い。

[0036] 例えば、セル Aとセル Bとのセルエッジ近傍に位置しているセル Aのユーザ端末 U

A1が、キャリア f · · -f を用いて基地局装置 BS Aと通信し、セル Bのユーザ端

― 1 64 ―

末 U B1力キャリア f · ' · ί を用いて基地局装置 BS Bと通信している場合には一 1 128 一

、ユーザ端末 U A1とユーザ端末 U B1との間で重複しているキャリア f · ' · ί に一一 1 64 載せられて!/、るユーザ端末 U— Β 1の信号力ユーザ端末 U—A1の信号に重畳されて干渉を起こすことになる。この種の干渉は、 CDMAシステムと異なり、干渉する信号のタイプが同じであるためガウシアン分布のノイズとみなすことはできな、。このため、各ユーザ端末側の受信信号力もユーザ端末ごとに干渉を除去しょうとすると、ュ一ザ端末の回路構成が複雑になってしまう。

[0037] このような干渉を回避する方法として、隣接するそれぞれセルに予め異なる周波数のキャリアを割り当てる方法がある。そこで、このマルチセル OFDMAシステムでは、隣接するセルの各セクタに予め異なる周波数のキャリアを割り当てる方法を採用することが好ましい。

[0038] そこで、このマルチセル OFDMAシステムでは、図 3に示すように、ユーザ端末 U —Alが位置するセル Aを、 3つのセクタ Al, A2, A3に区分し、各セクタ Al, A2, A 3に、予めキャリアブロック f 、 f 、 · · ·を割り当て、セクタ A1のキャリアブロック

1〜64 65—128

群 1が、キャリアブロック f · ' ·ί 、即ち {f · ' ·ί } EF1を有し、セクタ

1〜64 257—320 1〜64 257—320

A2のキャリアブロック群 F2力キャリアブロック f · · -f を有し、セクタ A3

321—384 705—768

のキャリアブロック群 F3がキャリアブロック f · · -f を有するというように、

769-832 961-1024

各セクタ Al, A2, A3が、それぞれ異なるキャリアブロック群を有するようにする。また、各セクタ Al, A2, A3の間のキャリアは直交するようにする。そして、セクタ A1内のユーザ端末 U— A1が、隣接するセル Bのセクタ B2、 B3に接近した場合には、基地局装置 BS— Bは、キャリアブロック群 F2、 F3をセクタ B2、 B3にそれぞれ割り当てる。

[0039] このような隣接するセル Bの基地局装置 BS—Bの連携処理により、セルエッジのュ一ザ端末 U— A1は、隣接するセル Bのユーザ端末 U—B1の信号の干渉を受けることを回避することができる。なお、この方法では、基地局装置 BS— Aのセル Aに隣接するセル Bの基地局装置 BS—Bが連携して動作することが必要である。このような基地局装置 BS— A, BS— Bの連携処理は、基地局装置 BS— A, BS— Bが共通の無線ネットワーク制御装置 (RNC : Radio Network Controller )等に有線により接続されることによって実現可能となって、る。

[0040] このように、このマルチセル OFDMAシステムでは、上述の方法により、各セルにキャリアブロック群が割り当てられている。また、このマルチセル OFDMAシステムでは、システムのスペクトル効率が最高となるように、各セクタ内のユーザ端末 Uへのキヤリアブロックの割り当てが行われる。

[0041] 図 7に、各ユーザ端末に割り当てられた異なるキャリアブロックの一例を示す。ところで、ユーザ端末が局部化 FDMAシステムに接続する場合に鍵となる問題は、図 7に示すように、伝送時間間隔ごとに、一定の基準 (信号干渉雑音比 SINRが最大等)以上の連続した数キャリアにより構成されたキャリアブロック（Chunck)を、いかにして各ユーザ端末に割り当て、かつ各ユーザ端末の業務サービス品質に対する要求を満たすかという点である。

[0042] そこで、このマルチセル OFDMAシステムでは、例えば図 6に示したように、セルェッジに位置するユーザ端末 U A1が隣接するセル Bのユーザ端末 U B1の信号の干渉を受けることを回避するため、図 3に示したように、ユーザ端末 U— A1の属するセル Aと隣接するセル Bの間、又はユーザ端末 U—A1の属するセクタ A1と隣接するセル Bの各セクタ B2, B3の間に、直交するキャリアブロック群を割り当てて、互いに隣接するセル又はセクタの基地局装置 BS—A, BS—Bの連携処理によってそれぞれの送信信号を直交させて干渉を除去する。

[0043] これにより、このマルチセル OFDMAシステムでは、図 2で説明したように、キャリアのチャネル干渉雑音比 SINRに基づいたキャリアスケジューリングを、キャリアのチヤネル雑音比 SNRに基づいたキャリア選択に転ィ匕することが可能になる。さらに、このマルチセル OFDMAシステムでは、各キャリア間の雑音電力の差が小さいという特徴を考慮して、キャリアスケジューリングの際に、キャリアのチャネルゲインに基づいてチャネル推定して、キャリア選択を一段と簡略ィ匕することが可能となる。

[0044] 図 8は、マルチパスの電力分布の例を示すグラフである。図 8に示す計 8つある各パスの電力は、指数関数減衰を示している。図 8に示すように、各パスの電力を第 1パスに正規化して得られる各パスの電力は、順に、 [exp (0)、 exp (— 1)、 exp (— 2)、 ex ρ (— 4)、 exp (— 5)、 exp (— 6)、 exp (— 7) ]となる。

[0045] 図 9に、ユーザ端末 Uに割り当てられるキャリアブロックのキャリアのチャネルゲインを示す。基地局装置 BSから送信されたタイミングシンボルが図 8に示す各ノスを介して伝播された後の、推定されるキャリアのチャネルゲインは、例えば図 9に示すようになる。このように、ユーザ端末 Uに割り当てられるキャリアブロックの各キャリアは、一般にゲインの変動が大きぐフェージングが落ち込んでいるキャリアは、データ伝送性能が低下している。

[0046] そこで、このマルチセル OFDMAシステムにおける基地局装置 BSは、図 10に示す方法により、ユーザ端末 Uに対するキャリア割り当てを行う。

[0047] すなわち、図 10に示すように、まず、ユーザ端末 Uは、マルチセル OFDMAシステムに接続する際に、基地局装置 BSが送信したブロードキャスト情報を受信する (ステップ S 101)。そして、ユーザ端末 Uは、受信したブロードキャスト情報に基づいて、基地局装置 BSに空きキャリアブロックが存在する力否か判断する (ステップ S 102)。ここで、基地局装置 BSに空きキャリアブロックが存在しない場合は、接続失敗であるため、処理を終了する。

[0048] ステップ S102において、ユーザ端末 Uが基地局装置 SBに空きキャリアブロックが存在すると判断した場合には、マルチセル OFDMAシステムに接続する準備として、ユーザ端末 Uは、同期に用いるタイミングシンボル及びパイロットシンボルを、空きキャリアを用いて基地局装置 BSに送信する (ステップ S 103)。

[0049] 基地局装置 BSは、ユーザ端末 Uから送信されるパイロット信号を受信すると、当該パイロット信号を用いて、空きキャリアによって構成されるキャリアブロックの平均チヤネルゲインを推定する（ステップ S 104)。

[0050] 次いで、基地局装置 BSは、推定した平均チャネルゲインにより、各キャリアブロックのチャネルゲインの大きさを比較し、チャネルゲインが大き、キャリアブロックをユーザ端末 Uに割り当てる (ステップ S105)。

[0051] また、基地局装置 BSは、ユーザ端末 Uに割り当てたキャリアブロック内で各キャリアのチャネルゲインを比較して、チャネルゲインがある閾値よりも低ヽキャリアを選択し、このチャネルゲインがある閾値よりも低、キャリアではデータを伝送しな、ようにする（ステップ S 106)。

[0052] そして、基地局装置 BSは、上述のようにして、ユーザ端末 Uへのキャリアの割り当てを終了すると、キャリアブロックのうちのチャネルゲインがある閾値以上のキャリアチャネルによりデータの伝送を開始する（ステップ S107)。

[0053] 例えば、キャリア割り当てのターゲットとなるユーザ端末 Uが、図 3のセクタ A1内に位置し、基地局装置 BSがユーザ端末 Uに対してキャリア f 〜f が割り当て可能であ

1 64

るとする。基地局装置 BSは、キャリア f 〜f 中の所定数のキャリアにより構成される 1

1 64

つ又は複数のキャリアブロックを、かにしてユーザ端末 Uに割り当てるかと、う過程において、図 10に示したキャリア割り当て方法を用いる。そして、基地局装置 BSは、ュ一ザ端末 Uに割り当てられたキャリアブロックのうち、チャネルゲインが前記閾値より低、キャリアによるデータを伝送しな、ようにして、る。

[0054] すなわち、このマルチセル OFDMAシステムにおけるキャリア割り当て方法は、基地局装置 BSが、隣接するセクタに対して互いに直交するキャリアブロックを割り当てると共にユーザ端末 Uに空きキャリアブロック情報を通知するステップと、ユーザ端末 Uが前記空きキャリアを用いて既知シンボルを基地局装置 BSに送信するステップと、基地局装置 BSが、前記既知シンボルを受信し、前記既知シンボルを用いて、前記各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定するステップと、基地局装置 BS 1S 各空きキャリアブロック間のチャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大きいキャリアブロックを優先して、ユーザ端末 Uが使用するキャリアブロックとして割り当てるステップと、基地局装置 BSが、ユーザ端末に割り当てた前記キャリアブロック内で各キャリアのチャネルゲインを比較して、前記チャネルゲインが閾値よりも低ヽキャリアを選択し、このキャリアではデータを伝送しないようにするステップと、を具備している。

[0055] また、基地局装置 BSは、ユーザ端末 Uに空きキャリアブロック情報を通知する通知部と、ユーザ端末 Uによって前記空きキャリアブロックに配置され送信された既知シンボルを用いて、各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定する平均チャネルゲイン推定部と、各空きキャリアブロック間の平均チャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大き、キャリアブロックを優先して、ユーザ端末 Uが使用するキヤリアブロックとして割り当てるキャリアブロック割り当て部と、を具備して、る。

[0056] なお、図 10では、基地局装置 BSがユーザ端末 Uにキャリアを割り当てる過程を示したが、例えば、時分割多重（TDD : Time Division Duplex)動作モードでは、動作周波数は同一であって、上下方向のチャネル特性は相反性を有するため、基地局装置 BS側のユーザ端末 Uへのキャリア割り当てと、ユーザ端末 U側の基地局装置 BSへのキャリア割り当ては等価である。

[0057] また、周波数分割多重（FDD： Frequency Division Duplex)動作モードでは、上下方向の特動作周波数は異なり、チャネル特性も異なるため、基地局装置 BS側とユーザ端末 U側とで個別にキャリアを割り当てる必要がある。実際には、このような基地局装置 BS側とユーザ端末 U側とで個別にキャリアを割り当てる操作は複雑であるため、上下のトラフィックの多寡に基づいて基地局装置 BS側とユーザ端末 U側とのいずれの側でキャリアの割り当てを行うかを決定すればよぐ例えば主にユーザ端末 Uが基地局装置 BSからデータをダウンロードする場合には、基地局装置 BS側でキャリアの割り当てを行えばよぐこれにより下り回線の伝送品質を向上させることが可能となる。 [0058] ところで、基地局装置 BSは、前述したように、 OFDM通信を行う際に、まずタイミング同期ノィロットシンボルを送信し、その後に、パイロットキャリア上に分散的にマツピングされた、チャネル推定に用いるパイロットシンボルを送信する。キャリア割り当てを行う場合の条件は、チャネルゲインが既知であることであるが、ユーザ端末 Uが最初にチャネルに接続する際にはチャネル推定値は未知であるため、ユーザ端末 Uにキャリアブロックを割り当てることができな、。

[0059] そこで、このマルチセル OFDMAシステムにおける基地局装置 BSでは、最初に、ユーザ端末 U力も受信したタイミングシンボルを直接用いて、最小平均二乗誤差法によりチャネルゲインを推定する。例えば、送信周波数領域タイミング信号を X (n)と

P

すると、周波数領域受信タイミング信号は、 Y =X H +Wとなり、最小二乗 (LS)を

P P P

用いてチャネルゲインを推定する。つまり、以下の式（1)で示す推定誤差のユータリッド距離が最小になるようにする。

[数 1]

この式（1)を展開した後に偏導を求めると、以下の式（2)が求められる。

[数 2]

但し、式（2)の" H"は、行列の共役置換を表す。この式（2)から、以下の式（3)で示す推定チャネルゲインが得られる。

[数 3] ( 3 )

[0060] 図 11に、キャリアのチャネルゲインに基づいてキャリアの選択を行った後のシステムビットエラーレート（BER:Bit Error Rate)性能を示す。図 11に示すシミュレーションパラメータは、それぞれ BPSK(Binariphase Phase Shift Keying)変調、未符号化； 8パスチャネル、各パスのチャネル電力は指数関数減衰を示し（図 8参照）、 1つのキャリアブロック（64本のキャリア）をユーザ端末 Uに割り当て、選択した"ゼロ"キャリアの数は 12である。

[0061] 図 11に示すように、上述したキャリア割り当て方法により、フェージングが落ち込んで、るキャリアではデータを送信しな、ようにすることにより、対 BER性能を改善できることが理解される。この場合、これらのフェージングが落ち込んでいるキャリアは使用されずに周波数を消費する力これを問題にしなければ、キャリアブロックの平均チャネルゲインは向上しているので、このマルチセル OFDMAシステムにおける基地局装置 BSでは、より高次の変調方式を用いて伝送レートやスペクトル効率を向上させることが可能となる。

[0062] 本発明に係るマルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法の 1つの態様は、基地局装置が、隣接するセクタに対して互いに直交するキャリアブロックを割り当てると共に端末装置に空きキャリアブロック情報を通知するステツプと、端末装置が前記空きキャリアを用いて既知シンボルを前記基地局装置に送信するステップと、前記基地局装置が、前記既知シンボルを受信し、前記既知シンボルを用いて、前記各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定するステップと、前記基地局装置が、各空きキャリアブロック間のチャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大き、キャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキヤリアブロックとして割り当てるステップと、前記基地局装置が、前記移動端末装置に割り当てた前記キャリアブロック内で各キャリアのチャネルゲインを比較して、前記チヤネルゲインが閾値よりも低、キャリアを選択し、このキャリアではデータを伝送しな!、ようにするステップと、を具備する構成を採る。 [0063] この構成によれば、前記基地局装置が、前記平均チャネルゲインが大き!、キャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当て、前記移動端末装置に割り当てた前記チャネルゲインが閾値よりも低いキャリアではデータを伝送しな、ようにして、るので、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができる。

[0064] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記端末装置への前記キヤリアブロックの割り当て終了後、前記チャネルゲインが前記閾値よりも低いキャリア以外のキャリアチャネルで前記基地局装置がデータの伝送を開始するステップ、をさらに具備する構成を採る。

[0065] この構成によれば、前記基地局装置は、前記チャネルゲインが前記閾値よりも低、キャリア以外のキャリアチャネルでデータの伝送を開始するので、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができる。

[0066] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記端末装置のマルチセル直交周波数分割多元接続システムへの接続が一回目である場合には、前記既知シンボルとしてタイミングシンボルを使用して前記チャネルゲインを推定し、前記端末装置の前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムへの接続が一回目以外の場合には、前記既知シンボルとしてパイロットシンボルを使用して前記チャネルゲインを推定する、構成を採る。

[0067] 端末装置が最初にチャネルに接続する際にはチャネル推定値は未知であるため、チャネルゲインが既知でな、と端末装置にキャリアブロックを割り当てることができない。この構成によれば、接続が一回目である場合には、前記既知シンボルとしてタイミングシンボルを使用して前記チャネルゲインを推定してヽるので、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができるキャリアブロックを端末装置に割り当てることができる。

[0068] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、最小平均二乗誤差法を用いて前記チャネルゲインを推定する、構成を採る。

[0069] この構成によれば、前記チャネルゲインを、最小平均二乗誤差法を用いて推定することがでさる。 [0070] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記閾値は、前記平均チヤネルゲインの半値である、構成を採る。

[0071] この構成によれば、前記平均チャネルゲインの半値よりもチャネルゲインが低いキヤリアによりデータを伝送しな、ようにすることができる。

[0072] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムは、マルチセル'局部化周波数分割多元接続システムである

、構成を採る o

[0073] この構成によれば、局部化 FDMAの伝送方式を用いて!/、るので、スケジューリングアルゴリズムを用いて OFDMシンボルにおける全キャリアの、連続している一部分のキャリアをユーザ端末に割り当てることができる。

[0074] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムは、マルチセル ·分散型周波数分割多元接続システムである

、構成を採る o

[0075] この構成によれば、分散型 FDMAの伝送方式を用いて!/、るので、各タイムスロットで、ユーザ端末に割り当てるキャリアを OFDMシンボルの全ての周波数領域のキヤリァに分散させることができる。

[0076] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムは、周波数分割多重方式の動作モードで動作し、上下方向の回線のトラフィックに基づいて何れの方式がキャリアの割り当てを行うかを決定し、前記端末装置が前記基地局装置からデータをダウンロードする場合には前記基地局装置でキャリアの割り当てを行い、前記端末装置が前記基地局装置に対してデータをアップロードする場合には前記端末装置でキャリアの割り当てを行う、構成を採る

[0077] この構成によれば、上下のトラフィックの多寡に基づいて前記基地局装置と前記端末装置とのいずれの側でキャリアの割り当てを行うかを決定できるので、下り回線の伝送品質を向上させることが可能となる。

[0078] 本発明に係るキャリア割り当て方法の 1つの態様は、前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムは、時分割多重方式の動作モードで動作し，前記基地局装置又は前記端末装置によりキャリアの割り当てを行う、構成を採る。

[0079] この構成によれば、時分割多重方式の動作モードで動作するので、動作周波数は同一であって、上下方向のチャネル特性は相反性を有するため、基地局装置側の端末装置へのキャリア割り当てと、端末装置側の基地局装置へのキャリア割り当てが等価となり、キャリアの割り当てを簡易に行うことができる。

[0080] 本発明に係る基地局装置の 1つの態様は、端末装置に空きキャリアブロック情報を通知する通知部と、前記端末装置によって前記空きキャリアブロックに配置され送信された既知シンボルを用いて、各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定する平均チャネルゲイン推定部と、各空きキャリアブロック間の平均チャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大きいキャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てるキャリアブロック割り当て部と、を具備する構成を採る。

[0081] この構成によれば、前記平均チャネルゲインが大きいキャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てることができる。

[0082] 本発明に係る基地局装置の 1つの態様は、前記端末装置に割り当てたキャリアプロック内の各キャリアのうち、所定の閾値よりも低いキャリアを検出するキャリア検出部を、さらに具備し、前記所定の閾値よりも低いキャリアからはデータを伝送しない、構成を採る。

[0083] この構成によれば、前記移動端末装置に割り当てた前記チャネルゲインが閾値よりも低、キャリアではデータを伝送しな、ようにして、るので、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができる。

[0084] 本発明に係る基地局装置の 1つの態様は、通信確立前に、前記通知部、前記平均チャネルゲイン推定部、前記キャリアブロック割り当て部による処理を行い、通信確立後に、所定の閾値以上のキャリアからデータを伝送する、構成を採る。

[0085] この構成によれば、前記チャネルゲインが前記閾値よりも低いキャリア以外のキヤリァチャネルでデータの伝送を開始するので、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができる。

[0086] 2005年 11月 17日の中国出願第 200510125462. 7に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

産業上の利用可能性

本発明に係るマルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法は、平均チャネルゲインが大きいキャリアブロックを優先して、端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てて、システム容量及びビットエラーレート性能を向上させることができるので、直交周波数分割多重技術を用いた、無線 LAN、固定無線接続、移動体通信、地上デジタルテレビジョン放送等の、情報伝送システム及びそれに対応する通信方法の、マルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 基地局装置が、隣接するセクタに対して互いに直交するキャリアブロックを割り当てると共に端末装置に空きキャリアブロック情報を通知するステップと、

端末装置が前記空きキャリアを用いて既知シンボルを前記基地局装置に送信するステップと、

前記基地局装置が、前記既知シンボルを受信し、前記既知シンボルを用いて、前記各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定するステップと、

前記基地局装置が、各空きキャリアブロック間のチャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大き、キャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキヤリアブロックとして害り当てるステップと、

前記基地局装置が、前記移動端末装置に割り当てた前記キャリアブロック内で各キャリアのチャネルゲインを比較して、前記チャネルゲインが閾値よりも低、キャリアを選択し、このキャリアではデータを伝送しな、ようにするステップと、

を具備するマルチセル直交周波数分割多元接続システムにおけるキャリア割り当て方法。

[2] 前記端末装置への前記キャリアブロックの割り当て終了後、前記チャネルゲインが前記閾値よりも低いキャリア以外のキャリアチャネルで前記基地局装置がデータの伝送を開始するステップ、

をさらに具備する請求項 1に記載のキャリア割り当て方法。

[3] 前記端末装置のマルチセル直交周波数分割多元接続システムへの接続が一回目である場合には、前記既知シンボルとしてタイミングシンボルを使用して前記チヤネルゲインを推定し、前記端末装置の前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムへの接続が一回目以外の場合には、前記既知シンボルとしてパイロットシンボルを使用して前記チャネルゲインを推定する、請求項 1に記載のキャリア割り当て方法

[4] 最小平均二乗誤差法を用いて前記チャネルゲインを推定する、

請求項 1に記載のキャリア割り当て方法。

[5] 前記閾値は、前記平均チャネルゲインの半値である、請求項 1に記載のキャリア割り当て方法。

[6] 前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムは、マルチセル'局部化周波数分割多元接続システムである、

請求項 1に記載のキャリア割り当て方法。

[7] 前記マルチセル直交周波数分割多元接続システムは、マルチセル'分散型周波数分割多元接続システムである、

請求項 1に記載のキャリア割り当て方法。

[8] 端末装置に空きキャリアブロック情報を通知する通知部と、

前記端末装置によって前記空きキャリアブロックに配置され送信された既知シンポルを用いて、各空きキャリアブロックの平均チャネルゲインを推定する平均チャネルゲイン推定部と、

各空きキャリアブロック間の平均チャネルゲインを比較し、前記平均チャネルゲインが大きいキャリアブロックを優先して、前記端末装置が使用するキャリアブロックとして割り当てるキャリアブロック割り当て部と、

を具備する基地局装置。

[9] 前記端末装置に割り当てたキャリアブロック内の各キャリアのうち、所定の閾値よりも低いキャリアを検出するキャリア検出部を、さらに具備し、前記所定の閾値よりも低いキャリアからはデータを伝送しない、

請求項 8に記載の基地局装置。

[10] 通信確立前に、前記通知部、前記平均チャネルゲイン推定部、前記キャリアブロック割り当て部による処理を行い、

通信確立後に、所定の閾値以上のキャリアからデータを伝送する、

請求項 9に記載の基地局装置。