無線通信系統、基站裝置及頻率分配方法

專利名稱：無線通信系統、基站裝置及頻率分配方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統、基站裝置及頻率分配方法。本申請基于2009年11月26日在日本提出的特愿2009-268816號主張優先權，并將其內容援引于此。
背景技術：
近年，隨著下一代移動體無線通信系統研究的盛行，要求在受限制的頻帶中完成更大的傳送容量。例如，作為在同一小區存在多個移動站的環境下的復用方式之一，有將整個頻帶分割成被稱為資源塊(RB :Resource Block)的分配單位，向各移動站分配互不相同的RB同時進行通信的FDM(Frequency Division Multiplexing :頻分復用)方式的調度。可是，在該方式中，由于某一移動站所使用的RB不能分配給其他移動站，所以在存在多個移動站的情況下，各移動站能使用的帶寬被限制得更加嚴格。這種情況下，作為不變更帶寬來提高傳送容量的方法，可舉出根據信道狀態變更調制方式或糾錯碼的編碼率以增加傳送位速率的AMC (Adaptive Modulation and Coding :自適應調制編碼方式)。然而,在AMC 中，若將調制方式從 QPSK (Quaternary Phase Shift Keying :4 相相移調制)變更成 16QAM(16_ary Quadrature Amplitude Modulation :16 值正交調幅)這種的更多值的方式，則一次能發送的位數可提高、即位速率可提高，但是調制信號點的信號間距離變窄，所以每一位需要較多的發送能量。因此，若無法獲得充分的發送能量，則錯誤率會增加、吞吐量會降低。另外，同樣，在糾錯碼的編碼率下隨著編碼率變高而位速率也增加，但是由于糾錯碼的糾錯能力會下降，因而位誤碼率會增加。因此，為了根據AMC來提高吞吐量，需要在各調制方式、各編碼率下掌握了位誤碼率特性之后，利用獲得期望的位速率所需的發送電力來將位誤碼率抑制得充分低，由于發送裝置的能力使得發送電力受到限制，所以要求高的信號噪聲功率比(SNR Signal to Noise power Ratio)。在多用戶環境下利用了 FDM方式的情況下，為了相互避開向其他移動站分配的頻率，進行了頻譜的分配。為此，存在盡管某一頻譜的SNR良好但已分配給其他移動站，則結果會分配SNR低的頻譜的問題。針對該問題，提出了下述技術容許在移動站之間頻譜的一部分重疊來進行分配，從而能向各移動站分配最佳的傳播路徑特性的頻譜的譜重疊資源管理(S0RM :Spectrum-Overlapped Resource Management)技術(例如非專利文獻 I)。在SORM技術中，以通過非線性迭代均衡處理將重疊的干擾去除為前提，通過運用希望信號的能量，各接收裝置將譜分配到期望頻率，去除接收裝置之間的IUIdnter UserInterference :用戶間干擾)，能夠獲得每個移動站的解碼數據。現有技術文獻非專利文獻非專利文獻I :橫枕他、「夕M f S7 夕卜 > 制御f用P t 7 夕卜 > 重複 'J y — H i、>卜」電子情報通信學會2008年 総合大會論文集、B-5-5U2008年3月

發明內容
(發明要解決的課題)然而，在非專利文獻I記載的SORM技術中，因為每用戶的符號數為“512”、用戶數為“2”，所以分配給各移動站的頻帶寬度的合計為512X2 = 1024。并且，關于系統帶寬而言，在非專利文獻I中，FFT(Fast Fourier Transform ;快速傅里葉變換)點數為“1024”，由于與分配給各移動站的頻帶寬度的合計相等，所以若容許重疊地分配頻譜，則存在無法有效利用頻帶的一部分的問題。本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠增加有效利用的頻帶并能提高作為所有移動站的吞吐量的合計的小區吞吐量的無線通信系統、基站裝置及頻率分配方法。
·
(用于解決課題的技術方案)(I)本發明的一方式為無線通信系統，具備多個發送裝置，將發送信號變換成頻率信號，并配置到對該裝置分配的頻譜來進行發送；和接收裝置，接收所述多個發送裝置發送的信號，去除所述發送裝置的信號間的干擾，并分離成每個所述發送裝置的信號，合計對所述多個發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。(2)另外，本發明的另一方式為上述的無線通信系統，直至滿足基于容許重疊率和所述發送裝置各自的可發送帶寬這二者中的至少一者的分配結束條件為止，對所述發送裝置分配所述頻譜，所述容許重疊率是所述發送裝置之間的頻譜的重疊率、且是滿足期望的通信質量的重疊率。(3)另外，本發明的另一方式為上述的無線通信系統，在以不容許重疊的方式進行了針對所述多個發送裝置的頻譜的分配之后，直至滿足基于容許重疊率和所述發送裝置各自的可發送帶寬這二者中的至少一者的分配結束條件為止追加進行容許重疊的分配，所述容許重疊率是所述發送裝置之間的頻譜的重疊率、且是滿足期望的通信質量的重疊率。(4)另外，本發明的另一方式為上述的無線通信系統，所述分配結束條件是合計對全部所述發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬達到根據所述容許重疊率和系統帶寬算出的容許分配帶寬；或者對全部所述發送裝置的每一個而言，合計所分配的頻譜而得到的帶寬達到該發送裝置的所述可發送帶寬。(5)另外，本發明的另一方式為上述的無線通信系統，基于所述多個發送裝置的裝置數量、可分配的系統帶寬和容許重疊率來決定不容許重疊的分配帶寬，在基于所述不容許重疊的分配帶寬進行了不容許重疊的分配之后，對未被分配的頻率分配全部發送裝置的頻譜，所述容許重疊率是所述發送裝置之間的頻譜的重疊率、且是滿足期望的通信質量的
重疊率。(6)另外，本發明的另一方式為上述的無線通信系統，基于從所述發送裝置向所述接收裝置的傳播路徑特性來算出所述容許重疊率，使得在所述接收裝置中從接收到的信號向每個所述發送裝置的信號的分離能夠以期望的質量進行。(7)另外，本發明的另一方式為基站裝置，其接收將發送信號變換成頻率信號并配置到對該裝置分配的頻譜來進行發送的多個移動站裝置所發送的信號，去除所述移動站裝置的信號間的干擾，并分離成每個所述移動站裝置的信號，合計對所述多個移動站裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。(8)另外，本發明的另一方式為一種無線通信系統中的頻率分配方法，所述無線通信系統具備多個發送裝置，將發送信號變換成頻率信號，并配置到對該裝置分配的頻譜來進行發送；和接收裝置，接收所述多個發送裝置發送的信號，去除所述發送裝置的信號間的干擾，并分離成每個所述發送裝置的信號，合計對所述多個發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。(發明效果)根據本發明，因為合計分配給多個發送裝置的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬，所以能夠增加有效利用的頻帶，并能夠提高小區吞吐量。


圖I是表示本發明的第I實施方式中的無線通信系統的概略構成的概念圖。圖2是表示該實施方式中的移動站裝置11 14及基站裝置15的構成的概略框圖。圖3是表示該實施方式中的作為發送裝置的發送部102的構成的概略框圖。圖4是表示該實施方式中的作為接收裝置的接收部503及控制部501的構成的概略框圖。圖5是說明該實施方式中的調度部308的動作原理的圖。圖6是說明該實施方式中的調度部308的調度的流程圖。圖7是表示本發明的第2實施方式中的接收部503和控制部501a的構成的概略框圖。圖8是說明該實施方式中的調度部308a的動作原理的圖。圖9是說明該實施方式中的調度部308a的調度的流程圖。 圖10是表示本發明的第3實施方式中的接收部503和控制部501b的構成的概略框圖。圖11是說明該實施方式中的調度部308b的動作原理的圖。圖12是說明該實施方式中的調度部308b的動作的流程圖。
具體實施例方式[第I實施方式]以下，參照附圖，說明本發明的第I實施方式。圖I是表示本發明的實施方式中的無線通信系統的概略構成的概念圖。如圖I所示，本實施方式中的無線通信系統包括具備發送裝置的移動站裝置11、12、13、14、以及具備接收裝置的基站裝置15。這里，雖然將同一小區內的移動站裝置數U設為U = 4，但是U的值也可根據小區的狀況而采用其他值。在圖I的無線通信系統中，在從移動站裝置11 14向基站裝置15的上行鏈路的通信中，使用了譜重疊資源管理(SORM)。即，在各移動站裝置11 14向基站裝置15發送信號時，使一部分的頻率信號在移動站裝置間重疊來發送信號，基站裝置15利用干擾抑制功能進行抑制。由此，各移動站裝置11 14能夠使用接收狀況良好的頻率來進行傳送。圖2是表示移動站裝置11 14及基站裝置15的構成的概略框圖。因為移動站裝置11 14具有相同構成，所以在這里作為代表而僅說明移動站裝置11。移動站裝置11具備控制部101、發送部102以及接收部103。基站裝置15具備控制部501、發送部502以及接收部503。移動站裝置11的控制部101控制發送部102和接收部103，在與基站裝置15之間進行通信。發送部102將發送信號變換成頻率信號，并將頻率信號分配到對該移動站裝置11分配的頻譜后發送至基站裝置15。接收部103從基站裝置15接收表示分配給該移動站裝置11的頻譜的譜分配信息。基站裝置15的控制部501控制發送部502和接收部503，在與各移動站裝置11 14之間進行通信。尤其是，控制部501對各移動站裝置11 14分配在上行鏈路中用到的頻譜。發送部502將表示控制部501分配給各移動站裝置11 14的頻譜的譜分配信息發、送至各移動站裝置11 14。接收部503接收各移動站裝置11 14發送的信號，并去除移動站裝置11 14的信號間的干擾而分離成各移動站裝置11 14的每個移動站裝置的信號。圖3是表示本實施方式中的作為發送裝置的發送部102的構成的概略框圖。發送部 102 具備編碼部 201、交織部 202、調制部 203、DFT (Discrete Fourier Transform :離散傅里葉變換)部204、譜映射部205、IDFT (Inverse DFT :逆離散傅里葉變換)部206、導頻信號生成部207、導頻復用部208、CP(Cyclic Prefix:循環前綴)插入部209、D/A (Digitalto Analog :數字/模擬)變換部210、無線部211、以及發送天線212。編碼部201對構成所輸入的發送數據T的發送數據位進行糾錯編碼，生成碼數據位。交織部202對碼數據位的位的順序(時間順序)進行重排。調制部203將由交織部202重排后的碼位映射到與調制方式相應的信號點，來生成調制信號(發送信號)。這里，調制方式是 BPSK (Binary Phase Shift Keying ;相移調制)、QPSK (Quadrature Phase ShiftKeying)等。DFT部204對調制信號進行離散傅里葉變換，變換成頻率信號。譜映射部205從控制部101接受由基站裝置15通知的譜分配信息F，并基于該譜分配信息F，將頻率信號配置到分配給該移動站裝置的頻譜。IDFT部206對配置的頻率信號進行逆離散傅里葉變換，變換成時間信號。導頻信號生成部207生成用于在基站裝置15中估計傳播路徑特性的已知的導頻信號。導頻復用部208將導頻信號生成部207所生成的導頻信號與由IDFT部206得到的時間信號復用。CP插入部209對導頻復用部208復用的信號插入循環前綴(CP)。D/Α變換部210將插入了循環前綴的信號從數字信號變換成模擬信號。無線部211將D/Α變換部210變換后的模擬信號向上變換到無線頻率，并從發送天線212發送至接收裝置。圖4是表示本實施方式中的作為接收裝置的接收部503及控制部501的構成的概略框圖。圖4所示的接收部503表示將最大移動站數設為U時的構成。接收部503具備接收天線301、無線部302、Α/D變換部303、CP去除部304、導頻分離部305、傳播路徑估計部306、緩沖器310、第IDFT部311、譜解映射部312、以及第I解碼處理部330-1 第U解碼處理部330-U。第I解碼處理部330-1 第U解碼處理部330-U的各個解碼處理部具備軟消除部313、均衡部314、IDFT部315、解調部316、解交織部317、解碼部318、交織部319、軟副本生成部320、第2DFT部321、干擾提取部322、以及判定部323。控制部501具備容許重疊率算出部307、調度部308、以及譜分配信息生成部309。
無線部302經由接收天線301接收來自移動站裝置11 14的信號，進行向下變換而生成基帶信號。Α/D變換部303將基帶信號模擬/數字變換成數字信號。CP去除部304從由Α/D變換部303變換后的數字信號中去除循環前綴(CP)。導頻分離部305從去除了循環前綴的數字信號中分離各移動站裝置11 14的導頻信號。傳播路徑估計部306利用被分離的來自各移動站裝置11 14的導頻信號，分別針對移動站裝置11 14估計從各發送天線212向基站裝置15的傳播路徑特性。傳播路徑估計部306將估計出的傳播路徑特性輸出至軟消除部313、均衡部314、容許重疊率算出部307、以及調度部308。容許重疊率算出部307基于傳播路徑特性(例如接收SNR(Signal to NoiseRatio;信噪比))求出在系統頻帶內被容許的容許重疊率，并輸出至調度部308。例如，在采用了特定的調制方式、編碼率時，按照錯誤率為一定值以下的方式，預先設定與平均接收
SNR相應的容許重疊率的值，容許重疊率算出部307根據該設定，針對接收到的信號決定與接收SNR的頻率方向平均值相應的容許重疊率。調度部308基于由傳播路徑估計部306給出的傳播路徑特性，來決定各移動站裝置11 14使用哪個子載波的譜分配。此時，進行決定容許一部分譜重疊的譜分配的調度被容許的重疊率，由容許重疊率算出部307給出。譜分配信息生成部309生成表示調度部308決定出的譜分配的譜分配信息F，為了反饋至各移動站裝置11 14而輸出給發送部502。同時，譜分配信息生成部309，作為在下一次傳送時機在譜解映射部312中將頻率信號復原用的映射信息，而將譜分配信息保存至緩沖器310。第IDFT部311對在導頻分離部305中分離了導頻信號之后的接收信號進行離散傅里葉變換，變換成頻率信號。譜解映射部312從緩沖器310中取出在前一次傳送時機時得到的映射信息，并基于該映射信息從第IDFT部311變換得到的頻率信號中分離各移動站裝置11 14的信號。譜解映射部312將分離出的各移動站裝置11 14的信號分別輸出至各移動站裝置11 14所對應的解碼處理部330-1 330-4。此外，在該階段中，由于只是基于映射信息對各移動站裝置11 14配置了頻率信號的頻譜的信號按各移動站裝置11 14提取，所以關于發送時重疊的一部分的頻率信號，彼此成為干擾而殘留著。例如，在移動站裝置11和13對某一頻譜配置了頻率信號時，譜解映射部312將該頻譜的信號輸出至與移動站裝置11對應的解碼處理部即第I解碼處理部330-1、和與移動站裝置13對應的解碼處理部即第3解碼處理部330-3。第I解碼處理部330-1 第U解碼處理部330-U只是所對應的移動站裝置不同，具有相同構成，所以在這里僅說明與移動站裝置11對應的第I解碼處理部330-1，省略說明其他的解碼處理部。第I解碼處理部330-1的軟消除部313從由譜解映射部312恢復成原始配置的各移動站裝置11的接收信號中，消除由第2DFT部321及干擾提取部322得到的自身信號的副本以及來自其他移動站裝置的干擾副本，并將殘差輸入至均衡部314。此外，因為第一次無法生成副本，所以什么都未消除。均衡部314進行下述均衡處理利用由軟消除部313輸出的殘差以及由軟副本生成部320得到的副本、傳播路徑估計部306估計出的傳播路徑特性來重構期望成分，補償因無線傳播路徑引起的信號失真。IDFT部315對均衡處理后的信號進行逆離散傅里葉變換，變換成時間信號。解調部316解調該時間信號，作為表示各碼位的可靠性的對數似然比(LLR =LogLikelihood Ratio)。這里，對數似然比通過碼位為I的概率和碼位為O的概率之比的自然對數(底數為e (納皮爾數)的對數)來表現。解交織部317針對由解調部316得到的各碼位的對數似然比，將由移動站裝置11的交織部202實施的交織引起的排列復原，并輸出至解碼部318。解碼部318針對各碼位的對數似然比，進行基于最大事后概率(MAP : Maxi mum A Posteriori)估計的糾錯處理,輸出似然性提高后的碼位的外部LLR、和信息位的事后LLR。這里，外部LLR是指從通過糾錯處理而似然性提高后的碼位的對數似然比即碼位的事后LLR中，減去輸入至解碼部318的碼位的對數似然比而得到的值，是表示僅通過糾錯處理提高后的可靠性。另外，信息位是對碼位解碼而得到的位，對應于構成移動站裝置11 14的發送數據的發送數據位。解碼部318為了在迭代處理中使用外部LLR而將外部LLR輸入至交織部319，為了在發送位的判定中使用信息位的事后LLR而將信息位的事后LLR輸出至判定部323。交織部319對外部LLR實施與移動站裝置11的交織部202同樣的重排的交織。軟副本生成部320生成具有基于由實施了交織的外部LLR得到的可靠性的振幅的軟副本。軟副本生成部320將得到的軟副本輸出至均衡部314，并且為了進行軟消除而輸出至第2DFT部321。第2DFT部321對軟副本進行離散傅里葉變換，變換成頻率信號。第2DFT部321為了消除自身信號而將得到的頻率信號輸入至軟消除部313，并且為了消除移動站裝置的信號間的干擾而將得到的頻率信號輸出至與其他移動站裝置12 14對應的解碼處理部、即第2 第4解碼處理部330-2 330-4中的干擾提取部322。干擾提取部322基于譜分配信息，提取從其他解碼處理部330-2 330-4接受的頻率信號中相對于移動站裝置11的信號而成為干擾信號的頻率信號，并輸出至軟消除部313。對相同信號反復進行預先確定的次數的這些第I解碼處理部330-1所具備的各部的處理，判定部323對最后由解碼部318得到的信息位的事后LLR進行硬判定，來檢測移動站裝置11的發送數據。此外，也可以不是反復進行預先確定的次數，而是例如預先設定反復進行到所有信息位的事后LLR的絕對值變得比預先確定的值大為止等反復的結束條件，而反復進行到滿足該條件為止。第I解碼處理部330-1 第4解碼處理部330_4的各個解碼處理部通過如上那樣進行反復處理，能夠一邊對各移動站裝置11 14分配期望的頻譜，一邊去除移動站裝置11 14間的IUI (Inter User Interference :用戶間干擾)，而得到每個移動站裝置11 14的發送數據。本實施方式為了最大限度地得到頻率選擇分集效應，而與SORM技術同樣地，按照從傳播路徑特性最高的頻率起依次對每個移動站進行分配。這里，在現有的SORM的調度中，雖然未假定各移動站的分配頻帶之和超過系統帶寬，但是在本實施方式中，另行規定調度的結束條件，直至滿足條件為止持續進行調度，所以作為系統整體能夠進行更寬頻帶的傳送。
這里，在SORM技術中，因頻譜的重疊而引起的IUI的去除是通過接收側的非線性反復均衡來進行的，但此時接收側是利用頻譜的未重疊的部分的信息進行糾錯之后作成副本來進行干擾的去除。因此，若頻譜的重疊率變得過高，則用于去除干擾的副本的精度會下降，無法完全去除IUI，結果無法期待錯誤率特性的改善。由此，優選根據所要求的通信質量來設定重疊率的上限。圖5是說明本實施方式中的調度部308的動作原理的圖。首先，調度部308按照由整個系統頻帶的接收 SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)或通信路徑容量等給出的傳播路徑特性從高到低的順序，對每個移動站進行排列次序，并根據該值進行調度。其中，也可不進行排列次序而直接利用傳播路徑特性值。進行調度的順序，既可以按照全部移動站和頻帶的組合之中傳播路徑特性值從高到低的順序進行分配，也可以按照從傳播路徑特性值高的頻帶開始依次對各移動站分別分配一個分配單位地進行分配。在圖5中，將系統頻帶在頻率方向上分割成12個分配單位，4個移動站分別按照接收SINR從高到低的順序對分配單位排列次序(Tal)，從次序高的開始依次一個一個地對各移動站進行分配(Ta2)。在圖5所示的例子中，在4個移動站分別按照接收SINR從高到低的順序對分配單位排列次序之后而得到的表格Tal中，針對第I移動站而言，按照從頻率低的開始如“6、4、3、11、10、9、1、2、5、12、7、8”這樣排列次序。同樣，針對第2移動站而言，如“2、1、7、6、8、12、11、5、3、4、9、10”這樣排列次序，針對第3移動站而言，如“9、1、2、3、4、8、 10、12、11、7、6、5”這樣排列次序，針對第4移動站而言，如“8、9、12、1、2、10、6、7、11、4、3、5”這樣排列次序。作為調度的結束條件，可以在全部移動站的分配頻帶達到了由各移動站的發送電力確定的可分配帶寬的情況下結束，也可以在全部移動站的分配頻帶的合計達到了由容許重疊率確定的容許合計帶寬的情況下結束，還可以在滿足了任意一個條件的時刻結束。在這里，將條件設為在滿足了任意一個條件的時刻結束這樣的條件進行說明。在圖5中，設容許重疊率為50%。S卩，將由12個分配單位構成的系統帶寬I. 5倍之后得到的18個分配單位是容許合計帶寬。另外，第I 第4移動站的可分配帶寬分別設為5個分配單位、4個分配單位、3個分配單位、4個分配單位。即便在所有移動站中盡可能地進行分配，合計的帶寬也只有16個分配單位，因為未超過容許合計帶寬即18個分配單位，所以若全部移動站的分配頻帶達到可分配帶寬，則調度結束。此外，關于各移動站的可分配帶寬，可以由調度部308預先存儲，也可以在各移動站與基站裝置15開始通信時，移動站向基站裝置15通知表示可分配帶寬的信息，并由調度部308存儲被通知的信息所表示的值。結果，對第I移動站分配次序為I 5位的分配單位、即自頻率小的一端數起的第
2、3、7、8、9個分配單位。對第2移動站分配次序為I 4位的分配單位、即自頻率小的一端數起的第1、2、9、10個分配單位。對第3移動站分配次序為I 3位的分配單位、即第2、3、4個分配單位。對第4移動站分配次序為I 4位的分配單位、即自頻率小的一端數起的第4、5、10、11個分配單位。并且，所分配的分配單位的個數合計為“16”，自頻率小的一端數起第2、3、4、9、10個分配單位被重疊地分配。圖6是說明在移動站數為U的情況下一般化后的調度部308的調度的流程圖。調度部308取得各移動站的傳播路徑特性Hu(u = 1、2、……、U)、和由各移動站的可發送電力決定的因每個移動站而不同的可分配帶寬Wu (u = 1、2、……、U) (Sal)。此外，傳播路徑特性Hu由傳播路徑估計部306取得，關于可分配帶寬\，讀出預先由調度部308存儲的可分配帶寬。同時，容許重疊率算出部307根據全部移動站的傳播路徑特性，決定分離重疊譜所需的容許重疊率X (Sa2)。進而，調度部308根據系統帶寬Nfft和容許重疊率X，利用以下的式Nall = NfftX (1+X)，算出在全部移動站進行分配的合計的分配帶寬Nall (Sa3)。并且，調度部308基于傳播路徑特性Hu，僅對分配帶寬未達到Wu的移動站進行SORM調度(Sa4)，在滿足了作為結束條件的“所分配的帶寬達到Nall”(Sa5)或“全部移動站的分配帶寬達到Wu” (Sa6)的時刻結束調度。在本實施方式中，各移動站僅考慮各自的傳播路徑特性來進行分配，所以可得到最大限度的頻率選擇分集效應，并且未將分配結束條件限定為系統帶寬而由重疊率進行確定，所以與以往相比，可增加有效利用的頻帶，可提高全部移動站的吞吐量的合計即小區吞吐量。[第2實施方式]在第I實施方式中，直到滿足分配結束條件為止進行SORM調度，所以可最大限度 地獲得頻率選擇分集，并且可提高小區吞吐量。然而，預先確定的重疊率僅反映在全部移動站的合計帶寬中，所以關于各個移動站并未限制重疊率，在多個移動站只分配給重疊的頻率的情況下，實際成為想象以上高的重疊率，故存在重疊的信號無法分離的可能性。因此，在第2實施方式中，其特征在于，將重疊率抑制為最小限度，最大限度地發揮非線性迭代均衡處理帶來的ΙΠ的去除能力來改善特性。即，在本實施方式的調度中，首先以FDM方式決定各移動站的分配，然后對發送電力有余量的移動站許可譜重疊，直至達到分配結束條件為止進行SORM調度，來決定分配。這里，關于結束條件，可以在全部移動站的分配頻帶達到了由各移動站的發送電力確定的可分配帶寬的情況下結束，也可以在小區內的重疊率達到了規定的容許重疊率的情況下結束，或者也可以在滿足了任意一個條件的時刻結束。這里，小區內的重疊率是指，多個移動站的譜重疊的頻率點相對于系統帶寬的比例。以下，將結束條件設為在滿足了任意一個條件的時刻結束這樣的條件進行說明。本實施方式中的無線通信系統具備移動站裝置11 14、以及基站裝置15a。因為移動站裝置11 14的構成與圖2所示的移動站裝置11 14相同，所以省略說明。基站裝置15a與圖2所示的基站裝置15不同之處在于進行調度的控制部501是控制部501a。圖7是表示本實施方式中的接收部503和控制部501a的構成的概略框圖。在該圖中，對與圖4相同的部分賦予同一標記(301 307、309 323、330_1 330_U、503)，并省略說明。控制部501a具備容許重疊率算出部307、調度部308a、以及譜分配信息生成部309。調度部308a在以不容許重疊的方式向移動站裝置11 14分配頻譜之后，直至滿足分配結束條件為止向各移動站裝置11 14分配頻譜。圖8是說明本實施方式中的調度部308a的動作原理的圖。在這里，在頻率方向上將系統頻帶分割成12個分配單位。圖8的標記Sa是表示將橫軸作為頻率進行以往的FDM(Frequency Division Multiplexing ;頻分復用)調度的譜分配的圖。在譜分配Sa中，對第I移動站分配自頻率小的一端數起的第1、4、9個分配單位(用向右上方傾斜的斜線繪制的陰影線)。對第2移動站分配自頻率小的一端數起的第5、6、11個分配單位(用網點繪制的陰影線)。對第3移動站分配自頻率小的一端數起的第2、7、12個分配單位(用向右下方傾斜的斜線繪制的陰影線)。對第4移動站分配自頻率小的一端數起的第3、8、10個分配單位(繪制成斜格狀的陰影線)。關于可分配帶寬，第I移動站為“5”，第2移動站為“4”，第3移動站為“4”，第4移動站為“4”。標記Sa’是為使調度分配Sa的各頻率下的重疊明確，而將分配給各移動站的分配單位在縱向上進行集中來排列的圖。此外，在FDM調度中，如調度分配Sa’所示那樣，分配的頻譜在移動站間不重疊。
圖8的標記Sb是表示在基于本發明進行了譜分配Sa的FDM調度之后，進行第2次調度時的譜分配的圖。此外，譜分配Sb的圖也將橫軸設為頻率。在這里，與第I實施方式同樣地，設容許重疊率為50%。在譜分配Sa的FDM調度中，第I移動站相對于可分配帶寬“5”僅分配了 “3”個分配單位，所以直至可分配帶寬為止還有“2”個分配單位的余量。第2 第4移動站有“ I ”個分配單位的余量。因此，在譜分配Sb中，除了譜分配Sa的分配之外，還對第I移動站分配自頻率小的一端數起的第2、3個分配單位(用向右上方傾斜的斜線繪制的陰影線)。對第2移動站分配自頻率小的一端數起的第7個分配單位(用網點繪制的陰影線)。對第3移動站分配自頻率小的一端數起的第8個分配單位(用向右下方傾斜的斜線繪制的陰影線)。對第4移動站分配自頻率小的一端數起的第9個分配單位(繪制成斜格狀的陰影線)。其結果，如調度分配Sb’所示那樣，自頻率小的一端數起的第2、3、7、8、9個分配單位、即5個分配單位被重疊地分配。因為作為系統帶寬的12個分配單位之中的5個分配單位重疊，所以重疊率為5 + 12X100、即約42%，未超過作為容許重疊率的50%。圖8的Sa及圖8的Sb中的調度方法以平均接收SINR或CQI (ChannelQuality Indicator ;信道質量指標)、通信路徑容量等的傳播路徑特性作為基準，可采用 PF(Propotional Fairness)或 Max CIR(Maximum Carrier to Interference powerRatio)、RR(Round Robin)等。此外，各移動站的可分配帶寬與第I實施方式同樣地，可由調度部308a預先存儲，也可在各移動站與基站裝置15a開始通信時，移動站向基站裝置15a通知表示可分配帶寬的信息，并由調度部308a存儲被通知的信息所表示的值。在僅為圖8的Sa的分配的情況下，根據調度狀況，可能產生如第I移動站那樣盡管發送電力有余量而能進行寬頻帶傳送，但因被其他移動站占有而只能分配窄的頻帶，導致成為低數據速率發送的移動站。在現有方法中，雖然考慮了因應用AMC(AdaptiveModulation and Coding :自適應調制編碼方式)帶來的數據速率改善,但是由于FDM是避開其他移動站的分配的調度，所以根據情況而容易受到信道劣化的影響，這種情況下根據信道狀態變更調制方式、編碼方式的AMC中，無法期望數據速率的提高。另一方面，在圖8的Sb的情況下，因為可進行譜重疊，所以發送電力有余量的移動站能夠重疊分配已分配給其他移動站的頻率。通過進行這種分配，與以往的FDM調度的情況相比，移動站能夠進行更寬頻帶的傳送，同時在FDM調度中也可使用被其他移動站占有而無法分配的傳播路徑特性良好的頻帶，結果能夠實現數據速率的提高。圖9是說明本實施方式中的調度部308a的動作的流程圖。首先，調度部308a取得各移動站的傳播路徑特性Hu(u = 1、2、……、U)、和由各移動站的可發送電力決定的按每個移動站而不同的可分配帶寬Wu(u = 1、2、……、U) (Sbl)。其中，傳播路徑特性Hu由傳播路徑估計部306取得，關于可分配帶寬Wu，讀出預先由調度部308a存儲的可分配帶寬。調度部308a基于取得的信息，首先進行不容許重疊的FDM調度(Sb2)。這里，在全部移動站的分配帶寬達到Wu的情況下，結束調度(Sb3 :是)，但是在存在未達到Wu的移動站的情況下，移行至SORM調度(Sb3 :否)。首先，為了防止過度重疊引起的特性劣化，基站在容許重疊率算出 部307中根據全部移動站的傳播路徑特性決定被容許的重疊率、即容許重疊率X (Sb4)。接著，調度部308a根據系統帶寬Nfft和容許重疊率X，算出在SORM調度中能夠使用的可重疊帶寬N2nd = NFFTXX(Sb5)。然后，調度部308a僅對分配頻帶未達到Wu的移動站進行SORM調度(Sb6)，此時向各移動站的分配是以在步驟Sb2的FDM調度、或者到此為止的步驟Sb6的SORM調度中除去了分配給該移動站的分配單位之后的分配單位作為對象而進行的。SORM調度的結束條件是在重疊分配的帶寬達到N2nd(Sb7)、或者全部移動站的分配頻帶達到可分配帶寬Wu時結束(Sb8)。在本實施方式中，首先進行不容許重疊的調度，由此進行可有效利用整個系統頻帶這樣的分配，然后追加進行容許重疊的調度，由此既能將移動站間的重疊抑制在最小限度，又能增加各移動站的傳送速率，從而可提高小區吞吐量。[第3實施方式]在譜重疊中，為了正確地分離重疊的信號，需要盡可能地降低均衡部中的非線性迭代均衡處理后的殘留IUI，因此優選不重疊的譜的信息多。由此，為了在利用作為本發明的概念的譜重疊來進行傳送速率改善的同時防止殘留In引起的特性劣化，需要盡可能地 抑制重疊的頻率的個數。然而，不希望在維持傳送速率的基礎上減少每個移動站的帶寬，為了既能維持帶寬又能使未重疊的頻率增加，對于重疊的頻率而言重疊盡量多的移動站是有效的。在第3實施方式中，通過使得在同一頻率重疊盡量多的移動站的譜，從而既能實現譜重疊帶來的傳送速率改善，又能抑制重疊率增加引起的特性劣化。本實施方式中的無線通信系統具備移動站裝置11 14以及基站裝置15b。因為移動站裝置11 14的構成與圖2所示的移動站裝置11 14相同，所以省略說明。基站裝置15b與圖2所示的基站裝置15不同之處在于進行調度的控制部501為控制部501b。圖10是表示本實施方式中的接收部503和控制部501b的構成的概略框圖。在該圖中，針對與圖4相同的部分賦予同一標記(301 307、309 323、330_1 330_U、503)，并省略說明。控制部501b具備容許重疊率算出部307、調度部308b以及譜分配信息生成部309。調度部308b基于移動站裝置的裝置數、可分配的系統帶寬以及由容許重疊率算出部307給出的容許重疊率來決定不容許重疊的分配帶寬，基于不容許重疊的分配帶寬來進行不容許重疊的向各移動站裝置11 14的頻譜分配。然后，對于系統頻帶中剩余的未分配的頻率，使全部移動站裝置11 14的頻譜重疊地分配。圖11是說明本實施方式中的調度部308b的動作原理的圖。如圖I所示，在同一小區內存在4個移動站裝置的情況下，為了利用譜重疊獲得最大限度的頻率利用效率，優選4個移動站全部的重疊部位相同。在這里，為了簡單地示出原理，將系統帶寬設為20，將全部移動站的可分配帶寬設為20，將分離重疊所需的容許重疊率設為50%。重疊未被容許時的每個移動站的分配帶寬為系統帶寬“20”/全部移動站的個數“4” = 5，即每個移動站為5點。相對于此，應用本實施方式，設全部移動站分配頻帶的一半都分配給同一頻率，則每個移動站的分配帶寬為系統帶寬“20”/(全部移動站的個數“4” X (1-0. 5)+0. 5) = 8，即為8點。S卩，如圖11的表格Tall所示那樣，首先，4點X4 = 16點按照第I 第4移動站互不重疊的方式，根據FDM調度進行譜的分配，然后，其余4點如圖11的表格Tal2、Tal2’所示那樣按照各移動站重疊的方式進行分配，由此可使每個移動站的分配頻帶為8點。結果，能夠使頻率利用效率改善(8-5)/5 = 60%。其中，標記Tal2’是為了使調度分配Tal2的各頻率下的重疊明確，而將分配給各移動站的分配單位在縱向上進行集中來排列的圖。根據更一般化的流程圖，說明本實施方式中的調度部308b的動作。圖12是說明調度部308b的動作的流程圖。將在同一小區內存在的移動站的個數設為U，將系統帶寬設為Nfft。調度部308b首先讀入各移動站的傳播路徑特性Hu(Scl)，根據Hu決定容許重疊率X (Sc2)。進而，調度部308b基于U、Nfft,以及決定出的X，算出各移動站可分配的帶寬W、以及不重疊地進行分配的帶寬Wfdm(Sc3)。W通過“Nfft/(U(1-X)+X) ”而求出，Wfdm通過“Nfft/{U+X/(l-X)} ”而求出。在決定出W及Wfdm之后，調度部308b首先將各移動站的可分配的帶寬作為Wfdm來進行FDM調度(Sc4)。這里，Wfdm是按照給予使得重疊的頻率量的余量的方式設定的值，在FDM調度后的系統頻帶中確保了 “W-WFDM”的空閑頻帶。然后，調度部308b將各移動站的分配帶寬設為W，通過對空閑頻帶分配全部移動站的譜(Sc5)，由此既能將各移動站的重疊率設為X以內，還能確保最大限度的分配帶寬。此時的頻率利用效率與不容許重疊的情況相比，能夠提高至“U/ (U (I-X) +X) ”倍。在本實施方式中，通過對于重疊的頻率復用盡量多的移動站，能夠在規定的容許 重疊率內確保最大限度的分配帶寬，因此既能維持均衡處理中的信號分離能力，又能獲得最大限度的傳送速率。此外，在上述的第I及第2實施方式中，對于各移動站的可分配帶寬由該移動站的發送電力來決定的情況進行了說明，但是也可以由移動站要求的帶寬來決定，還可以采用與移動站要求的服務相應的帶寬，也可以是這些的組合。另外，也可通過將用于實現圖2中的控制部101、控制部501、以及圖7中的控制部501a、以及圖10中的控制部501b的功能的程序記錄至計算機可讀取的記錄介質，并通過將該記錄介質中記錄的程序讀入計算機系統來執行，由此進行各部分的處理。此外，這里提及的“計算機系統”是指包括OS或周邊設備等的硬件。另外，“計算機可讀取的記錄介質”是指軟盤、光磁盤、ROM、⑶-ROM等便攜式介質、在計算機系統中內置的硬盤等存儲裝置。進而，“計算機可讀取的記錄介質”還包括如經由因特網等網絡或電話線路等通信線路發送程序的情況下的通信線路那樣，在短時間內動態地保持程序的介質；如此時的成為服務器或者客戶機的計算機系統內部的易失性存儲器那樣，在一定時間內保持程序的介質。另外，上述程序既可以是用于實現前述功能的一部分的程序，也可以是通過與在計算機系統中已經記錄的程序之間的組合來實現上述功能的結構。以上，參照附圖詳細說明了本發明的實施方式，但是具體的構成并不限定于該實施方式，也包括在不脫離本發明宗旨的范圍內的設計變更等。(產業上的可利用性)本發明優選利用于將便攜電話設為移動站裝置的無線通信系統即移動體通信系統，但是并不限定于此。符號說明11、12、13、14· · ·移動站裝置；15、15a. ·.基站裝置；101...控制部；102···發送部；103...接收部；201. · ·編碼部；202. · ·交織部；203. · ·調制部；204. . . DFT部；205. · ·譜映射部；206. · · IDFT部；207. · ·導頻信號生成部；208. · ·導頻復用部；209. · · CP插入部；210. . .D/Α變換部；211...無線部；212...發送天線；301...接收天線；302...無線部；303. ..A/D變換部；304. ..CP去除部；305...導頻分離部；306...傳播路徑估計部；307...容許重疊率算出部；308、308a、308b...調度部；309...譜分配信息生成部；
310...緩沖器；311...第IDFT部；312...譜解映射部；313...軟消除部；314...均衡部；315. .. IDFT部；316...解調部；317...解交織部；318...解碼部；319...交織部；
320...軟副本生成部；321.. ·第2DFT部；322...干擾提取部；323...判定部；330_1...第I解碼處理部；330-2. · ·第2解碼處理部；330-U. · ·第U解碼處理部;501、501a、501b. · ·控制部；502. · ·發送部；503. · ·接收部。·
權利要求
1.一種無線通信系統，具備多個發送裝置，將發送信號變換成頻率信號，并配置到對該裝置分配的頻譜來進行發 送；和接收裝置，接收所述多個發送裝置發送的信號，去除所述發送裝置的信號間的干擾，并 分離成每個所述發送裝置的信號，合計對所述多個發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。
2.根據權利要求1所述的無線通信系統，其中，直至滿足基于容許重疊率和所述發送裝置各自的可發送帶寬這二者中的至少一者的 分配結束條件為止，對所述發送裝置分配所述頻譜，所述容許重疊率是所述發送裝置之間 的頻譜的重疊率、且是滿足期望的通信質量的重疊率。
3.根據權利要求1所述的無線通信系統，其中，在以不容許重疊的方式進行了針對所述多個發送裝置的頻譜的分配之后，直至滿足基 于容許重疊率和所述發送裝置各自的可發送帶寬這二者中的至少一者的分配結束條件為 止追加進行容許重疊的分配，所述容許重疊率是所述發送裝置之間的頻譜的重疊率、且是 滿足期望的通信質量的重疊率。
4.根據權利要求2或3所述的無線通信系統，其中，所述分配結束條件是合計對全部所述發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬達到根據所述容許重疊率和系統 帶寬算出的容許分配帶寬；或者對全部所述發送裝置的每一個而言，合計所分配的頻譜而得到的帶寬達到該發送裝置 的所述可發送帶寬。
5.根據權利要求1所述的無線通信系統，其中，基于所述多個發送裝置的裝置數量、可分配的系統帶寬和容許重疊率來決定不容許重 疊的分配帶寬，在基于所述不容許重疊的分配帶寬進行了不容許重疊的分配之后，對未被 分配的頻率分配全部發送裝置的頻譜，所述容許重疊率是所述發送裝置之間的頻譜的重疊 率、且是滿足期望的通信質量的重疊率。
6.根據權利要求2、3或5所述的無線通信系統，其中，基于從所述發送裝置向所述接收裝置的傳播路徑特性來算出所述容許重疊率，使得在 所述接收裝置中從接收到的信號向每個所述發送裝置的信號的分離能夠以期望的質量進 行。
7.一種基站裝置，其接收將發送信號變換成頻率信號并配置到對該裝置分配的頻譜來 進行發送的多個移動站裝置所發送的信號，去除所述移動站裝置的信號間的干擾，并分離 成每個所述移動站裝置的信號，合計對所述多個移動站裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。
8.一種無線通信系統中的頻率分配方法，所述無線通信系統具備多個發送裝置，將 發送信號變換成頻率信號，并配置到對該裝置分配的頻譜來進行發送；和接收裝置，接收所 述多個發送裝置發送的信號，去除所述發送裝置的信號間的干擾，并分離成每個所述發送 裝置的信號，合計對所述多個發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。
全文摘要
本發明提供一種無線通信系統、基站裝置及頻率分配方法。該無線通信系統具備多個發送裝置，將發送信號變換成頻率信號，并配置到對該裝置分配的頻譜來進行發送；和接收裝置，接收多個發送裝置發送的信號，去除發送裝置的信號間的干擾，并分離成每個發送裝置的信號，合計對多個發送裝置分配的頻譜而得到的帶寬超過可分配的系統帶寬。
文檔編號H04W16/28GK102668617SQ20108005276
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月25日 優先權日2009年11月26日
發明者中村理, 后藤淳悟, 橫枕一成, 浜口泰弘, 高橋宏樹 申請人:夏普株式會社