(57)【要約】【目的】簡単な制御で受信環境が悪い端末、例えば高速移動中の端末に対してパイロットシンボル数を増加して正確な受信品質測定、受信電力測定、チャネル推定を行なう。【構成】  複数のサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局において、該複数のサブキャリアを複数のグループに分け、グループ毎のサブキャリアで構成するフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数を異ならせ、該共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の少なくとも２種類のフレームのそれぞれを１以上組み合わせ、各フレームにそれぞれデータをマッピングして各組を繰り返し複数の移動端末に送信する。【選択図】図２４
2010283863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局の無線通信方法において、
前記複数のサブキャリアを複数のグループに分け、
前記グループ毎のサブキャリアで構成する時間軸方向の長さが一定のフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数を異ならせ、
該共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の前記各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し複数の移動端末に送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
無線基地局において、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散配置数が多いフレームのサブキャリアを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散配置数が少ないフレームのサブキャリアを割り当て、
該無線基地局より移動端末に前記割り当てたサブキャリアを通知する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項３】
無線基地局は、前記グループ毎の各フレームにおいて複数の移動端末向けのデータを周波数多重により送信する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記データがマッピングされたフレームを移動端末で受信する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項５】
複数のサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局において、
共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の少なくとも２種類のフレームパターンを繰り返し発生するフレームパターン発生部、
複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記発生した各フレームパターンを使用して各グループのサブキャリアで構成する時間軸方向の長さが一定のフレームにデータをマッピングするデータマッピング部、
データがマッピングされた各フレームを周波数多重で複数の移動端末に向けて送信する送信部、
を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項６】
前記データマッピング部は、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散配置数が多いフレームのサブキャリアを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散配置数が少ないフレームのサブキャリアを割り当て、データをマッピングする
ことを特徴とする請求項５記載の無線基地局。
【請求項７】
移動端末と無線基地局とを有する無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の少なくとも２種類のフレームパターンを繰り返し発生するフレームパターン発生部、
複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記発生した各フレームパターンを使用して各グループのサブキャリアで構成する時間軸方向の長さが一定のフレームにデータをマッピングするデータマッピング部、
データがマッピングされた各フレームを周波数多重で複数の移動端末に向けて送信する送信部、
を備え、
前記移動端末は、前記無線基地局から送信されたデータがマッピングされたフレームを受信する無線受信部、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局、無線通信方法および無線通信システムに係わり、特にサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局、無線通信方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
OFDMを用いた地上波ディジタル放送システムやOFDM通信システムでは、信号の受信電力測定、受信電力制御及びチャネル推定は、送信信号に時分割多重された共通パイロット信号を用いて実施されている。
図２９はOFDM通信システムにおける送信装置の構成図であり、データ変調部1は送信データ（ユーザデータや制御データ）を例えばQPSKデータ変調し,同相成分と直交成分を有する複素べースバンド信号(シンボル)に変換する。時分割多重部2は複数シンボルのパイロットをデータシンボルの前に時間多重する。シリアルパラレル変換部3は入力データをMシンボルの並列データに変換し、M個のサブキャリアサンプルＳ0〜ＳM-1を出力する。IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部4は並列入力するサブキャリアサンプルＳ0〜ＳM-1にIFFT（逆フーリエ変換）処理を施して合成し、離散時間信号(OFDM信号)にして出力する。ガードインターバル挿入部5は、IFFT 部から入力するMシンボル分のOFDM信号にガードインターバルを挿入し、送信部(TX)6はガードインターバルが挿入されたOFDM信号をDA変換し、ついで、OFDM信号の周波数をベースバンドから無線帯域に変換し、高周波増幅してアンテナ7より送信する。
【０００３】
図３０はシリアルパラレル変換説明図であり、1フレームの送信データの前方に共通パイロットＰが時間多重されている。1フレーム当たり共通パイロットがたとえば4×Mシンボル、送信データが28×Mシンボルであるとすると、シリアルパラレル変換部3より並列データとして最初の4回までパイロットのMシンボルが出力し、以後、並列データとして２８回送信データのMシンボルが出力する。この結果、1フレーム期間においてパイロットを全てのサブキャリアに時間多重して4回伝送でき、受信側で該パイロットを用いてはサブキャリア毎にチャネルを推定してチャネル補償（フェージング補償）が可能となる。なお、Mシンボルで1つのOFDMシンボルが構成される。
図３１はガードインターバル挿入説明図である。ガードインターバル挿入とは、M個のサブキャリアサンプル（＝1 OFDMシンボル）に応じたIFFT出力信号を1単位とするとき、その先頭部に末尾部分をコピーすることである。ガードインターバルGIを挿入することによりマルチパスによる符号間干渉の影響を無くすことが可能になる。
【０００４】
図３２はOFDM受信装置の構成図である。送信アンテナ７から出力された信号は、フェージング伝搬路を経て、受信装置の受信アンテナ8により受信され、受信回路（Rx）9はアンテナにより受信されたＲＦ信号をベースバンド信号に変換し、該ベースバンド信号をディジタルにAD変換し、ＡＤ変換後の信号から所望のバンドの信号を切出して出力するFFTタイミング同期回路10は、受信回路9から出力する所望のバンドの信号を含む時間領域信号よりFFTタイミングを検出し、シンボル切出し部11は該FFTタイミングでOFDMシンボルを切出してFFT部12に入力する。FFT部12は切り出されたOFDMシンボル毎にFFT処理を行ない、周波数領域のサブキャリアサンプルＳ0′〜ＳM-1′に変換する。チャネル推定回路13は、一定間隔で受信するパイロットシンボルと既知のパイロットパターンとの相関を計算することで、サブキャリア毎のチャネル推定を行ない、チャネル補償回路14は、チャネル推定値を用いて、データシンボルのチャネル変動を補償する。以上の処理によって、各サブキャリアに配分された送信データの復調が行われる。以後、図示しないが復調されたサブキャリア信号はシリアルデータに変換された後、復号される。以上はパイロットをチャネル推定に用いた場合であるが、受信信号電力、SN比の測定等にも利用される。
【０００５】
ところで、図３３に示すようにフレームの先頭及びまたは末尾にのみパイロットシンボルが存在すると、パイロット間におけるデータの受信電力はそのパイロットの受信電力で推定することになる。図３４の実線Aで示すように移動局の移動速度が遅い場合は、例えば歩行速度(約4km/h)の場合は、受信電界強度Ｅの時間変動間隔が長く、また変動幅も小さい、また急激な低下も少なくなることから、パイロットシンボル間の受信電力の推定が容易である。しかしながら、図３４の点線Bで示すように端末の移動速度が早い場合は、受信電界強度の時間変動間隔が短くなり、その変動幅も大きくなる。更に急激な低下が生じ易くなる。この結果、パイロットシンボル間の受信電力の推定精度が劣化する。また、チャネル推定精度も劣化し、この劣化した推定結果を用いて復号復調することから、通信品質の劣化が生じる。言い換えれば、高速移動時のチャネル推定精度が劣化し通信品質やスループットの劣化が生じる。以下に具体的なケースを想定して説明する。
セル内に100台の端末があり基地局と通信を行っており、高速移動中の端末が50台、低速移動中または静止中の端末が50台あったとする。高速移動中の端末のチャネル推定精度は劣化しており、通信品質が劣化し、また伝送速度も低下してしまう。ここで、50台の高速移動中の端末の内、25台の端末については、所要通信品質を維持することができず、伝送速度が0となっているとすると、基地局全体の伝送速度は、全ての端末が低速移動中または静止中の場合を1とした場合と比較し、0.75となってしまう。このように、パイロットシンボル間が長い場合、高速移動の端末の通信品質が劣化し基地局全体の伝送速度(スループット)が劣化する。
【０００６】
・第1の従来技術
上記課題に対して、図３５に示すように共通パイロットシンボル間隔を狭くし、パイロットシンボル数を増加する方法が考えられる。しかし、この方法には、
(1)共通パイロットシンボルであることから、端末の移動速度に無関係にパイロットシンボル数が増加する、
(2)パイロットシンボルを追加した分だけ、データが減少するため、実質伝送速度が劣化する、
という2つの問題があって好ましくない。以下具体的に例を挙げて説明する。
無線フレーム全体の伝送速度を仮に10Mspsとする。このとき、例えば通常時のパイロットシンボル数とデータシンボル数の比が0.1：0.7であったとする。残り0.2は制御信号である。よって、実質伝送速度は、7Mbpsとなる。
次に、高速移動対策として、パイロットシンボル間隔を狭くし、パイロットシンボルを上記の2倍挿入したとする。このとき、前述の比は0.2：0.6となり、実質伝送速度は、6Mbpsに低下する。したがって、ある端末が低速移動であるにも関わらず、高速移動対策としてパイロットを追加して挿入していたとすると、その実質伝送速度で1Mbps(15%)の劣化となる。以上のように、単純にパイロットシンボルを追加しただけでは、実質伝送速度の低下及びスループットの劣化が生じる。よって、基地局全体の伝送速度(スループット)が劣化する。
そこで、伝搬環境に応じてパイロットシンボル数を可変制御する方法が提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。この方法は、伝搬環境を測定し、悪い場合にパイロット数を増加し、良い場合にパイロット数を減少するという制御を行う。しかし、移動局個別にシンボル数を増減するものであり、制御が煩雑になる。特に、移動局個別にシンボル数を増減するものであるため、スケジューリング制御が難しくなる問題がある。
【０００７】
・第2従来技術
また、高速移動中の端末に対して、図３６(a)に示すように、共通パイロットPに加え、共通パイロットの間に個別パイロットPDを追加する方法も提案されている(特許文献3参照)。しかし、個別パイロット挿入方法では、伝搬環境を測定し、悪い場合に個別パイロットを挿入し、良い場合に個別パイロットを挿入しないという制御が必要となる。このため、第1従来技術と同様に移動局個別の制御が必要となり、制御が煩雑になると共に、スケジューリング制御が難しくなる問題がある。また、個別パイロット挿入位置を特別な位置として扱い、個別パイロットを挿入しないときに図３６(b)に示すように特定の制御信号を挿入する場合には、データが減少し、伝送速度の劣化が生じる。すなわち、低速移動中の端末に対しても、個別パイロット挿入位置にデータを入れることができなくなり、結果として、パイロットシンボル間隔を狭くしてパイロットシンボル数を増やした場合と同様の問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５１５４８号公報
【特許文献２】特開２００５−０２７２９４号公報
【特許文献３】特開２００１−１９７０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上より、本発明の目的は、固定のフレームパターンを使用してパイロットシンボル数を制御することである。
本発明の目的は、固定のフレームパターンを使用して受信品質が悪い端末、例えば高速移動中の端末に対してパイロットシンボル数あるいはパイロットシンボルの分散数を増加し、受信品質が良好な端末、例えば低速移動中の端末に対してパイロットシンボル数あるいはパイロットシンボルの分散数を減少して基地局のスループットの劣化を防止することである。
本発明の目的は、固定のフレームパターンを使用して簡単な制御で受信品質が悪い端末、例えば高速移動中の端末に対してパイロットシンボル数あるいはパイロットシンボルの分散数を増加して正確な受信品質測定、受信電力測定、チャネル推定を行なえるようにすることである。
本発明の目的は、スケジューリング制御を容易に行えるようにすることである
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数のサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局の無線通信方法及び該無線基地局及び無線通信システムである。
・無線通信方法
本願発明の無線通信方法では、前記複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記グループ毎のサブキャリアで構成する時間軸方向の長さが一定のフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数を異ならせ、該共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の前記各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し複数の移動端末に送信する。
この場合、無線基地局において、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散配置数が多いフレームのサブキャリアを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散配置数が少ないフレームのサブキャリアを割り当て、該無線基地局より移動端末に前記割り当てたサブキャリアを通知する。
・無線基地局
本願発明の無線基地局は、共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の少なくとも２種類のフレームパターンを繰り返し発生するフレームパターン発生部、複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記発生した各フレームパターンを使用して各グループのサブキャリアで構成する時間軸方向の長さが一定のフレームにデータをマッピングするデータマッピング部、データがマッピングされた各フレームを周波数多重で複数の移動端末に向けて送信する送信部を備えている。
この場合、前記データマッピング部は、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散配置数が多いフレームのサブキャリアを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散配置数が少ないフレームのサブキャリアを割り当て、データをマッピングする。
・無線通信システム
本願発明の無線通信システムは、移動端末と無線基地局とを備え、前記基地局は、共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散配置数が異なる、時間軸方向の長さが一定の少なくとも２種類のフレームパターンを繰り返し発生するフレームパターン発生部、複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記発生した各フレームパターンを使用して各グループのサブキャリアで構成する時間軸方向の長さが一定のフレームにデータをマッピングするデータマッピング部、データがマッピングされた各フレームを周波数多重で複数の移動端末に向けて送信する送信部を備え、前記移動端末は、前記無線基地局から送信されたデータがマッピングされたフレームを受信する無線受信部を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、共通パイロット数が互いに異なる少なくとも2種類のフレーム、あるいは共通パイロットの分散数が互いに異なる少なくとも2種類のフレームのそれぞれを1以上組み合わせ、各フレームにデータをマッピングして各組を繰り返し移動端末に送信するようにしたから、固定のフレームパターンを使用してパイロットシンボル数を制御することができる。
また、本発明によれば、複数のサブキャリアを2つのグループに分け、第1のグループのサブキャリアで構成するフレームと第2のグループのサブキャリアで構成するフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数を異ならせ、前記第1、第2のグループのサブキャリアで構成する各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し移動端末に送信するようにしたから、固定のフレームパターンを使用してパイロットシンボル数を制御することができる。
本発明によれば、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数の多い、あるいは分散数の多いフレームを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散数が少ないフレームを割り当て、各フレームに該当端末宛のデータをマッピングして送信するようにしたから、固定のフレームパターンを使用して簡単な制御で受信環境が悪い端末、例えば高速移動中の端末に対してパイロットシンボル数を増加して正確な受信品質測定、受信電力測定、チャネル推定を行なうことができる。
本発明によれば、前記組み合わせを構成するフレーム毎に移動端末をグループ化し、グループ毎に移動端末から報告された受信品質測定結果に基づいて送信スケジューリング処理を行うようにしたから、固定のフレームパターンのフレーム毎に容易にスケジュール送信制御ができる。
本発明によれば、セル内の通信中移動端末の受信状態に基づいて、前記組を構成するフレームの組み合わせを決定すると共に各フレームに移動端末を割り当て、該移動端末に前記決定したフレームの組み合わせと該移動端末に割り当てたフレームを通知するようにしたから、セル内の通信中移動端末の受信状態に基づいて最適な組み合わせ決定して通信を行なうため、基地局のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の固定のフレームパターンFRPTの構成図である。
【図２】OFDMなどのサブキャリアを用いた無線通信システムの説明図である。
【図３】固定のフレームパターン説明図である。
【図４】周波数多重の説明図である。
【図５】第1実施例の基地局BTSの構成図である。
【図６】第1実施例の移動局の構成図である。
【図７】移動局UEiに対する基地局BTSのフレーム設定シーケンス説明図である。
【図８】周波数多重機能を備えたマッピング部の別の構成図である。
【図９】コード多重機能を備えた構成図である。
【図１０】周波数方向のパイロットシンボルの位置が時間方向にずれた場合である。
【図１１】第2実施例の基地局BTSの構成図である。
【図１２】第2実施例の移動局の構成図である。
【図１３】移動局UEiにおけるフレーム設定シーケンス説明図である。
【図１４】第3実施例の基地局BTSの構成図である。
【図１５】CQIテーブル説明図である。
【図１６】基地局におけるスケジューリング処理説明図である。
【図１７】第4実施例の基地局BTSの構成図である。
【図１８】第4実施例における基地局のスケジューリング処理説明図である。
【図１９】フレームパターンFRPTを変更する第5実施例の説明図である。
【図２０】第5実施例の基地局の構成図である。
【図２１】基地局BTSのフレームパターン種別及びフレーム設定シーケンス説明図である。
【図２２】各ユーザ（移動端末）に連続したサブキャリアを割り当てて周波数多重する多重方法（Localized OFDMA)の説明図である。
【図２３】サブキャリア毎に使用するユーザを決めて周波数多重する多重方法（Distributed OFDMA)の説明図である。
【図２４】２ユーザが低速移動中で、２ユーザが高速移動中であるとした場合の周波数分割及びフレームの構成例である。
【図２５】低速移動中の端末と高速移動中の端末数の比を3：1とした場合の周波数分割及びフレームの構成例である。
【図２６】低速移動中の１つの端末と高速移動中の１つの端末に対してデータを周波数多重送信する場合の周波数分割及びフレームの構成例である。
【図２７】低速移動用サブキャリアと高速移動用サブキャリアを分散した場合の周波数分割及びフレームの構成例である。
【図２８】第6実施例の基地局BTSの構成図である。
【図２９】OFDM通信システムにおける送信装置の構成図である。
【図３０】シリアルパラレル変換説明図である。
【図３１】ガードインターバル挿入説明図である。
【図３２】OFDM受信装置の構成図である。
【図３３】先頭及び末尾にのみパイロットシンボルが存在するフレーム説明図である。
【図３４】図３３のフレームの問題点説明図である。
【図３５】共通パイロットシンボル間隔を狭くし、パイロットシンボル数を増加したフレーム説明図である。
【図３６】共通パイロットPに加え、共通パイロットの間に個別パイロットPDを追加したフレーム説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
サブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局において、共通パイロット数が互いに異なる少なくとも2種類のフレーム、あるいは共通パイロットの分散数が互いに異なる少なくとも2種類のフレームのそれぞれを1以上組み合わせてフレームパターンFRPTとし、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数の多い、あるいは分散数の多いフレームを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散数の少ないフレームを割り当て、各フレームに対応する移動端末宛てのデータをマッピングして各組を繰り返し送信する。
図1は本発明の固定のフレームパターンFRPTの構成図であり、図1（A）では1フレームにおける共通パイロット数が同じで、パイロットシンボルの配置が異なる複数のフレームFL、FHを交互に配置している。
フレームFLは、パイロットシンボルPの分散数が少なく、伝搬環境が良好な移動端末、例えば低速移動端末用のフレームであり、フレームFHはパイロットシンボルの分散数が多く、伝搬環境が悪い移動端末、例えば高速移動端末用フレームである。
高速移動中端末における受信電力の変動間隔は短く、振動幅も大きくなる。このため、受信電力の測定間隔を短くできるフレームFHに高速移動中端末のデータをマッピングする。一方、低速移動中端末における受信電力の変動間隔は長く、振動幅も小さい。このため、低速移動中端末のデータは低速移動用フレームFLにマッピングする。そして、これら2つのフレームFL、FHを一組とする固定のフレームパターンFRPTを繰り返し送信する。これにより、高速移動中端末と、低速移動中端末の両者に対して、受信電力測定精度やチャネル推定精度を改善し、通信品質の改善が可能となる。また、パイロットシンボル数はフレームFL、FHで同じためデータ伝送速度を低速移動時と高速移動時で同じとすることができる。
図1（B）は、高速移動端末用のフレームFHにおけるパイロットシンボル数を低速移動端末用のフレームFLにおけるパイロットシンボル数より多くし、かつ、分散数を多くした例である。この図1（B）のフレームパターンによれば、高速移動端末のデータ伝送速度は低下するが、パイロットシンボル数が多くなるため、高精度で受信電力測定やチャネル推定ができる。
固定のフレームパターンFRPTにおけるフレームFLとフレームFHの数は等しくなくても良い。伝搬環境が良好な移動端末が多ければ、フレームFLの数をフレームFHの数より多くし、伝搬環境が悪い移動端末が多ければ、フレームFHの数をフレームFLの数より多くする。
【実施例】
【００１４】
（A）第1実施例
・フレームパターンFRPT
図2はOFDMなどのサブキャリアを用いた無線通信システムの説明図であり、あるセルCL内の基地局BTS1と移動局(移動端末)UE1〜UE6が通信を行っているとする。このとき、移動局UE1は静止状態、移動局UE2,UE3は歩行速度(約4km/h)で移動しているとし、これら移動局は低速移動しているとする。一方、移動局UE4〜UE6は自動車で移動中(60km/h)であり、これら移動局は高速移動していると定義する。なお、低速移動中の端末と高速移動中の端末の比を1：1とする。
低速移動中の移動局数と高速移動中の移動局数の比が略1：1の場合、図3に示すように低速用フレームFLと高速用フレームFHのそれぞれ１個ずつを一組とする固定のフレームパターンFRPTを繰り返し発生して送信する。各フレームにおいて横方向は図３３で示したと同様に時間(OFDMシンボル)、縦方向はサブキャリアで、1フレームは例えば32個のOFDMシンボルで構成され、1OFDMシンボルはM個のサブキャリアで構成されている。
フレームFL、FHにおいて共通パイロットのOFDMシンボル数は同じであるが配置パターンが互いに異なっており、低速用のフレームFLではフレームの前後2箇所に共通パイロットシンボルPが配置されているだけであるが、高速用フレームFHでは１フレームに均等に5個の共通パイロットシンボルP′が配置されている。これは、低速移動中端末では受信電界強度の変動間隔が長く、振動幅も小さいためパイロットシンボルの間隔を長くでき、高速移動中端末では受信電界強度の変動間隔が短く、振動幅も大きくなるため、受信電力の測定間隔を短くしなければならないからである。なお、低速用フレームFLと高速用フレームFHにおける共通パイロットのOFDMシンボル数を図1（B）に示すように異ならせても良い。
低速用フレームFLには複数の低速移動局宛のデータが多重され、高速用フレームFHには複数の高速移動局宛のデータが多重される。多重の方法には周波数多重、コード多重、時分割多重がある。図４は周波数多重の説明図であり、各OFDMシンボルのM(=n×N)個のサブキャリアf0〜fnN-1をN個づつnグループF0〜Fn-1に分割し、各グループF0〜Fn-1のサブキャリア群に所定の端末向けデータをマッピングすることにより周波数多重する。
なお、図３では、全てのサブキャリアにパイロットを配置、すなわち周波数方向に連続的な配置となっているが、一定間隔または不定間隔置きにパイロットを配置することも可能である。
【００１５】
・基地局BTSの構成
図５は基地局BTSの構成図であり、フレームパターン発生部21は図3に示すようにパイロットシンボルを適所に挿入してなるフレームパターンFRPTを繰り返し発生する。送信データ処理部22は多重部22a、符号化部22b、データ変調部22cを備え、多重部22aは制御データ、ユーザデータ、その他のデータ(後述する移動速度要求データ、使用フレーム設定データ)を多重し、符号化部22bは多重部の出力データを符号化し、データ変調部22cは符号化されたデータをQPSK,16QAMなどでデータ変調する。マッピング部23はユーザデータの宛先移動局が高速移動局であるか低速移動局であるかによりデータをフレームパターンFRPTの高速用フレームFHまたは高速用フレームFLの各OFDMシンボルの所定サブキャリア(図4参照)にマッピングする。OFDM送信部24はn×N個のサブキャリアサンプルにIFFT処理を施して合成し、合成後の時間信号にガードインターバルGIを挿入し、無線送信部25はベースバンド信号の周波数を無線周波数にアップコンバート後、増幅してアンテナ26より送信する。
無線受信部27は移動局より受信した無線信号の周波数をベースバンド周波数にダウンコンバートし、復調部28はベースバンド信号に復調処理を加えて復調する。受信データ処理部29は復号部29a、分離部29bを備え、復号部29aは復調結果に誤り訂正復号処理を施し、分離部29bは復号結果よりユーザからの上り伝送データ、制御データ及び移動速度データを分離して出力する。
フレーム選択・設定部30は、フレーム制御部30a、移動速度判定部30b、低速・高速保持部30cを備えている。フレーム制御部30aは定期的に各移動局の移動速度を要求し、移動速度に基づいて移動局が使用するフレームを設定する。移動速度判定部30bは、移動局から受信した移動速度VEUi(i=1,2,…）と閾値Vthの大小に基づいて移動局が高速移動中であるか、低速移動中であるかを判定し、判定結果をフレーム制御部30aに入力する。フレーム制御部30aは移動局を低速端末グループと高速端末グループに分け、低速・高速保持部30cは、各端末が低速グループに属するか、高速グループに属するかを決定する。マッピング部23は低速・高速保持部30cの保持内容に基づいて下りユーザデータの宛先移動局の属するグループを識別してフレームパターンFRPTの所定のフレームFHまたはFLにマッピングする。
送信情報作成部31は、フレーム制御部30aから移動速度が要求されると、移動速度要求データを作成して送信データ処理部22を介して移動局に送信する。また送信情報作成部31は、フレーム制御部30aから移動局に設定するフレームの通知が指示されると該フレームを移動局に通知するために使用フレーム設定データを作成して送信データ処理部22を介して移動局に送信する。
【００１６】
・移動局の構成
図６は、移動局の構成図であり、無線受信部41はアンテナ40が受信した基地局からの無線信号をベースバンド信号に周波数変換し、復調部42はベースバンド信号より受信信号を復調する。受信データ処理部43は、復号部43a、分離部43b、シンボルタイミング発生部43c、移動速度測定部43d、CIR測定部43e、CQI算出部43fを備えている。復号部43aは復調結果に誤り訂正復号処理を施して受信データを復調し、分離部43bはユーザデータ、制御データを分離して出力する。シンボルタイミング発生部43cはフレームパターンFRPTを構成するフレームFH、FLのシンボルタイミングを発生し、移動速度測定部43dはパイロットシンボルを用いて受信電界強度の落ち込みの間隔(フェージングピッチ)を測定することにより、移動速度を推定する。なお、移動速度測定の具体的方法は周知(例えば特開平10-79701号公報(US 6,335,923B2)参照)であるので詳細は説明しない。CQI測定部43eはパイロットシンボルを用いてキャリア干渉比（CIR）を測定し、CQI算出部43fはCIRに応じたCQI(Channel Quality Indicator)値を算出する。なお、SIRを測定し、該SIRからCQI値を算出するように構成することもできる。CQIは１〜30の値をとり、CIRあるいはSIRが良好なほど大きな値となり、基地局は該CQI値に基づいてトランスポートブロックサイズ(ビット数)TBS、マルチコード数(コード多重の場合)、変調タイプを決定する。このCQIを用いた基地局のスケジューリング処理は第3実施例において説明する。
【００１７】
使用フレーム制御部44は基地局から移動速度要求データを受信すると移動速度測定部43dに移動速度の測定を指示し、移動速度測定部43dは現使用フレームのパイロットシンボルを用いて移動速度を測定する。また、使用フレーム制御部44は基地局BTSから使用フレームを指示するフレーム設定データを受信すると、該フレームを移動速度測定部43d、CIR測定部43e、図示しないチャネル推定部や受信電力測定部に入力する。
送信データ処理部45は多重部45a、符号化部45bを備え、多重部45aは制御データ、上りユーザデータ、その他のデータ(移動速度、CQI値)を多重し、符号化部45bは多重部の出力データを符号化する。変調部46は送信データを例えばQPSK変調し、無線送信部47は変調信号を無線信号に変換すると共に増幅してアンテナ40より送信する。
図示しないが、移動局は、自端末のフレームに含まれるパイロットを用いてチャネル推定するチャネル推定部、チャネル推定値に基づいてチャネル補償するチャネル補償部、パイロットを用いて受信電力を測定する受信電力測定部、該受信電力に基づいて受信電力を制御する受信電力制御部が適宜設けられている。
【００１８】
・フレーム設定シーケンス
図７は移動局UEiに対する基地局BTSのフレーム設定シーケンス説明図である。
無線基地局BTSは、各移動局UEi(i=1,2,…)へ移動速度測定を要求する。該要求を受信した各移動局UEiはそれぞれの移動速度VUE1〜VUE6を測定し、基地局BTSへ通知する。基地局BTSでは、移動局から伝送された移動速度と閾値Vthと比較し、高速移動中か、低速移動中かを判断する。すなわち、
Vth≧VUE1
の場合は低速移動中と判定し、
Vth< VUE1
の場合は高速移動中と判定し、この結果を用いて、基地局BTSは、移動局UEiを高速移動中端末及び低速移動中端末にグループ化する。続いて、基地局BTSは各移動局UEiに対して、その移動速度に従って使用するフレームを決定し、その結果を移動局に通知する。例えば、図2の移動局UE2の場合、Vth≧VUE1であるから基地局BTSは低速移動中と判断し、該移動局UE2に低速用フレームFLを使用するよう指示する。また、移動局UE5の場合、Vth< VUE1であるから基地局BTSは高速移動中と判断し、該移動局UE5に高速用フレームFHを使用するよう指示する。
各移動局UEiは基地局BTSからの指示に従い、送受信部にフレーム設定を行い、設定完了すれば基地局BTSに対し設定完了を通知する。
以後、基地局BTSはユーザデータを宛先移動局に応じたフレームFHまたはFLに多重して送信し、各移動局UEiは上記のシーケンスで指示されたフレームを用いて通信を行う。そして、データ通信を行うと同時に、自分に割り当てられたフレームFHまたはFL中のパイロットを用いて受信電力の測定やチャネル推定を実施する。基地局及び各移動局は上記シーケンスを定期的に行なって通信を継続する。
上記のフレームの指示方法において、低速用フレームFLのフレーム番号を０とし、高速用フレームFHのフレーム番号を１とし、フレーム番号を通知してもよい。また、各フレームに対して使用未使用を通知してもよい。
【００１９】
・多重方式
複数の移動局宛の下り送信データを多重する方法には周波数多重、コード多重、時分割多重があり、図４において周波数多重について説明した。すなわち、図５のマッピング部23において、複数の移動局宛の下り送信データを各OFDMシンボル(図4参照)のn個のグループF0〜Fn-1におけるサブキャリアにマッピングすることにより周波数多重することができる。
図8は周波数多重機能を備えたマッピング部の別の構成図である。マッピング部23はn個のサブキャリアグループF0〜Fn-1(図4参照)のサブキャリアに各端末宛のデータをマッピングする第1〜第nマッピング部23a0〜23a n-1、各移動局宛のデータを第1〜第nマッピング部に振り分ける振り分け部23b、データ振り分けを制御する振り分け制御部23cを備えている。振り分け制御部23cは高速フレームFHのタイミングであれば振り分け部23bを制御し、高速移動局宛のデータ及びパイロットを第1〜第nマッピング部23a0〜23a n-1に振り分け、各マッピング部23a0〜23a n-1は入力された高速移動局宛のデータ及びパイロットを所定のサブキャリアにマッピングしてOFDM送信処理部24に入力する。また、振り分け制御部23cは低速フレームFLのタイミングであれば振り分け部23bを制御し、低速移動局宛のデータ及びパイロットを第1〜第nマッピング部23a0〜23a n-1に振り分け、各マッピング部23a0〜23a n-1は入力された低速移動局宛のデータ及びパイロットを所定のサブキャリアにマッピングしてOFDM送信処理部24に入力する。
【００２０】
図9はコード多重機能を備えた構成図であり、マッピング部23とOFDM送信処理部24の間にコード多重部33が設けられている。マッピング部23は移動局宛の送信データを全サブキャリアf0〜fnN-1にマッピングするn個の第1〜第nマッピング部23d0〜23d n-1、各移動局宛のデータを第1〜第nマッピング部に振り分ける振り分け部23e、データ振り分けを制御する振り分け制御部23fを備えている。振り分け制御部23fは高速フレームFHのタイミングであれば振り分け部23eを制御し、高速移動局宛のデータ及びパイロットを第1〜第nマッピング部23d0〜23d n-1に振り分け、各マッピング部23d0〜23d n-1は入力された高速移動局宛のデータ及びパイロットをサブキャリアf0〜fnN-1にマッピングしてコード多重部３３のコード乗算部33aに入力する。また、振り分け制御部23eは低速フレームFLのタイミングであれば振り分け部23eを制御し、低速移動局宛のデータ及びパイロットを第1〜第nマッピング部23d0〜23d n-1に振り分け、各マッピング部23d0〜23d n-1は入力された低速移動局宛のデータ及びパイロットをサブキャリアf0〜fnN-1にマッピングしてコード乗算部33aに入力する。コード乗算部33aの各乗算器MLP0〜MLPn-1は各マッピング部23d0〜23d n-1から出力するサブキャリアサンプルにユーザ固有の拡散コードを乗算し、合成部33bは各乗算器出力を合成(コード多重)してOFDM送信処理部24に入力する。
【００２１】
以上より、第1実施例によれば、高速移動中の移動局が使用するフレームFHにおいてパイロットシンボル数が増加し、かつ、パイロットシンボル間隔が狭くなり、高速移動中であってもパイロット受信電力の測定精度やチャネル推定精度が改善する。これにより、通信品質が改善し、また、通信品質が向上したことによる再送回数が減少する。一方、低速移動中の移動局が使用するフレームFLにおけるパイロットシンボル間隔は長いため、高速のデータ送信が可能である。以上から、トータル的に端末の移動速度に関係なく通信品質を維持でき、しかも、実質伝送速度の低下を防止して基地局のスループットを改善することができる。
以上の説明では高速用フレームFHにおける共通パイロットシンボルの周波数方向の位置が、ある時間で一定となっているが、図10（A）に示すように周波数方向のパイロットシンボルの位置が時間方向にずれていてもかまわない。更に、図10（B）に示すように共通パイロットシンボルを分散して配置したスキャタードパイロットとしてもよい。
また、以上の説明では、移動局の移動速度に基づいて使用フレームを決定しているが、移動速度に代えて受信品質(CIR,SIRなど)を用いることができる。これは、移動速度が速いと受信品質が悪くなり、移動速度が遅いと受信品質が良くなるからである。このことは、他の実施例においても同様である。
【００２２】
（B）第2実施例
第1実施例では、各移動局UEiが移動速度を測定し、該移動速度を基地局BTSに報告し、基地局が移動速度に基づいて、移動局が使用するフレームを決定して該移動局に設定した。第2実施例では移動局自身が使用するフレームを決定する。
図11は第2実施例の基地局BTSの構成図であり、図5の第1実施例の基地局と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)基地局より移動局にフレームパターンの種別及び高速/低速識別用の閾値を送出する点、及び、(2)フレーム選択・設定部30が移動速度に基づいて移動局用のフレームを決定せず、移動局より該移動局の使用フレームを受信して端末のグループ化を行う点である。
フレーム選択・設定部30のフレーム制御部30aは、予め送信情報作成部31を制御してフレームパターンFRPTの種別及び高速/低速識別用の閾値Vthを各移動局に送信データ処理部22を介して送信する。フレームパターンFRPTは図3に示すように高速フレームFHと低速フレームFLを1個づつ有するものとする。また、フレーム制御部30aは、移動局から該移動局が使用するフレームFH, FLの情報を受信すれば、該フレーム情報に基づいて移動局が高速移動中であるか低速移動中であるかを識別して低速・高速保持部30cに保存する。
【００２３】
図12は第2実施例の移動局UEiの構成図であり、図6の第1実施例の移動局と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)使用フレーム制御部44に代えてフレーム選択・設定部48を設けた点、(2) フレーム選択・設定部48が自局の移動速度VUEと閾値Vthの大小に基づいて高速用フレームFHを使用するか、低速用フレームFLを使用するかを決定して基地局BTSに通知する点である。
図13は移動局UEiにおけるフレーム設定シーケンス説明図である。
無線基地局BTSは、予め、フレームパターンFRPTの種別及び高速/低速識別用の閾値Vthを各移動局UEiに送信し、移動局は受信したデータを記憶する。移動局UEiは定期的に自局の移動速度VUEを測定し、該移動速度VUEと予め通知された閾値Vthとを比較し、その大小に基づいて高速移動中か低速移動中かを判断する。そして、移動局UEiは判断結果に基づいて高速用フレームFHを使用するか、低速用フレームFLを使用するかを決定して基地局BTSに通知すると共に、送受信部にフレームの設定を行い、設定完了すれば基地局BTSに対し設定完了を通知する。
以後、基地局BTSはユーザデータを宛先移動局に応じたフレームFHまたはFLに多重して送信し、各移動局UEiは上記のシーケンスで決定したフレームFHまたはFLを用いて通信を行う。そして、データ通信を行うと同時に、自フレームFHまたはFL中のパイロットを用いて受信電力の測定やチャネル推定を実施する。第2実施例によれば、第1実施例と同等の効果を奏することができる。
【００２４】
（C）第3実施例
第3実施例では、フレームパターンFRPTを構成する高速用フレームFHと低速用フレームFLに移動局をグループ化し、高速用フレームタイミングにおいて高速移動局群の送信スケジューリング処理をCQI(Channel Quality Indication)に基づいて行い、 低速用フレームタイミングにおいて低速移動局群の送信スケジューリング処理をCQIに基づいて行なうものである。すなわち、第3実施例はフレームタイミングに合わせてスケジューリング処理を行う。
図14は第3実施例の基地局BTSの構成図であり、図5の第1実施例の基地局と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)各移動局宛の下り送信データを保存するバッファ51を設けた点、(2) 高速用フレームタイミングで高速移動局群の送信スケジューリング処理を各移動局からのCQIに基づいて行い、 低速用フレームタイミングで低速移動局群の送信スケジューリング処理を各移動局からのCQIに基づいて行なうスケジューラ52を設けた点で、(3)スケジューラ52は図15に示すCQIテーブルを備え、該テーブルよりCQIに応じたトランスポートブロックサイズ(ビット数)TBS、マルチコード数(コード多重の場合)、変調タイプを決定してスケジューリングを行なう点である。
【００２５】
図16は基地局におけるスケジューリング処理説明図である。
各移動局UEiは定期的にCQIを算出し、該CQIと移動局が現在使用中のフレームの種別(高速フレームFHあるいは低速用フレームFL)を基地局BTSに通知する。基地局BTSは各移動局UEiからCQI及び使用フレームを受信してスケジューリングを行い、該スケジューリングに基づいて各移動局に制御信号及び下りデータを送信する。
スケジューラ52はスケジューリングに際して、CQIと移動局が使用中のフレームを各移動局UEiより受信し(ステップ101)、高速用フレームFHのタイミングであれば、高速フレームを使用している移動局群を選択し、また、低速フレームFLのタイミングであれば、低速フレームを使用している移動局群を選択する(ステップ102)。ついで、スケジューラ52は選択した各移動局のCQI値に基づいて、どの移動局に優先的にデータ送信するかの優先順位を決定する(ステップ103)。CQI値が大きいほど優先順位は高い。
優先順位の決定が完了すれば、スケジューラ52はCQIに基づいてCQIテーブル(図14)より各移動局への送信に使用する変調方式や符号化率及びデータ数等を選択し(ステップ104)、優先順位に従いバッファ51に蓄積された各移動局向けの送信データを選択し、該当フレームにおいて周波数多重して送信を行う(ステップ105)。以後上記処理を繰り返し、高速移動端末群と低速移動端末群に交互に、優先順位の高い順にデータの送信を行う。
なお、ステップ104で選択した変調方式や符号化率等の制御情報は送信データと同時に送信してもよいし、あるいはこれら制御情報を事前に送信した後、データを送信するようにしてもよい。
第3実施例によれば、高速用フレームタイミングで高速移動局群の送信スケジューリング処理を各移動局から受信したCIRに基づいて行い、 低速用フレームタイミングで低速移動局群の送信スケジューリング処理を同様にCIRに基づいて行なうことができる。
【００２６】
（D）第4実施例
図17は第4実施例の基地局BTSの構成図である。第3実施例では1台のスケジューラが高速用フレームタイミングで高速移動局群の送信スケジューリング処理を行い、低速用フレームタイミングで低速移動局群の送信スケジューリング処理を行っているが、第4実施例ではスケジューラとして高速用スケジューラ52aと低速用スケジューラ52bを設け、かつ、分類部53を設けている。
図18は第4実施例における基地局のスケジューリング処理説明図である。
各移動局UEiは定期的にCQIを算出し、該CQIと移動局が現在使用中のフレームの種別(高速フレームFHあるいは低速用フレームFL)を基地局BTSに通知する。基地局BTSは各移動局UEiからCQI及び使用フレームを受信して移動局を高速グループ、低速グループに分類し、それぞれのグループ毎にスケジューリングを行い、該スケジューリングに基づいて各移動局に制御信号及び下りデータを送信する。
すなわち、分類部53はCQIと共に送られてくる使用中フレームの種別(高速フレームFHあるいは低速用フレームFL)に基づいて移動局をグループ分けし、高速用フレームFHを使用する移動局からのCQIを移動局識別番号と共に高速用スケジューラ52aに送り、低速用フレームFLを使用する移動局からのCQIを移動局識別番号と共に低速用スケジューラ52bに送る。
【００２７】
高速用スケジューラ52aは高速フレームFHのタイミングで第3実施例と同様の処理により高速移動局群の送信スケジューリング処理を行い、低速用スケジューラ52bは低速用フレームタイミングで低速移動局群の送信スケジューリング処理を行う。
すなわち、高速用スケジューラ52aは高速用移動局のCQI値に基づいて、どの移動局にデータを優先的に送信するかの優先順位を決定し、低速用スケジューラ52bは低速用移動局のCQI値に基づいて、どの移動局にデータを優先的に送信するかの優先順位を決定する(ステップ201)。優先順位の決定が完了すれば、高速用スケジューラ52aおよび低速用すけた52ｂはそれぞれCQIに基づいてCQIテーブルより各移動局への送信に使用する変調方式や符号化率及びデータ数等を選択する(ステップ202)。ついで、高速用スケジューラ52aは高速用フレームタイミングにおいて優先順位に従いバッファ51に蓄積された各高速移動局向けの送信データを選択し周波数多重して送信を行う。また、低速用スケジューラ52bは低速用フレームタイミングにおいて優先順位に従いバッファ51に蓄積された各低速移動局向けの送信データを選択し周波数多重して送信を行う(ステップ203)。
第4実施例によれば、第1実施例と同様に高速用フレームタイミングで高速移動局群の送信スケジューリング処理をCIRに基づいて行い、 低速用フレームタイミングで低速移動局群の送信スケジューリング処理をCIRに基づいて行なうことができる。また、第4実施例によれば、2台のスケジューラを用いてスケジューリングを行なっているため余裕を持ってスケジューリング処理が可能になる。
【００２８】
（E）第5実施例
第1実施例では、低速移動中の移動局数と高速移動中の移動局数の比を略1:1としていることから、フレームパターンFRPTにおける低速用フレームFLと高速フレームFHの数の比を1:1と固定している((図19(a)参照)。第5実施例は、低速移動中の移動局数と高速移動中の移動局数の比が動的に変化すると、該比(以後低速高速比という)に応じてフレームパターンFRPTにおける低速用フレームFLと高速フレームFHの数の比（低速高速フレーム比という）を制御する。例えば、低速高速比が2:1であれば、図19(b)に示すようにフレームパターンFRPTにおける低速高速フレーム比を2:1とし3つのフレームを1組として繰り返し送信する。低速高速比に基づいて低速高速フレーム比を変更しないと、基地局全体のスループットを低下させる原因になる。例えば、低速高速比が2:1であるにも関わらず低速高速フレーム比を1:1とすると、低速の移動局を１つの低速用フレームに収容できなくなる場合があり、基地局全体のスループットを低下させる原因になる。このため、第5実施例では、前述のように低速高速比に応じて低速高速フレーム比を変更する。
図20は第5実施例の基地局の構成図であり、図5の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第1実施例と異なる点は、(1)フレーム選択・設定部30の代わりにフレームパターン＆フレーム設定部61を設けている点、(2) フレームパターン＆フレーム設定部61が決定したフレームパターン種別に基づいてフレームパターン発生部21が所定のフレームパターンFRPTを発生する、ことである。
フレームパターン＆フレーム設定部61は、移動速度VEUと高速/低速閾値Vthを比較しその大小に基づいて移動局が高速移動中であるか低速移動中であるかを判定する移動速度判定部61aと、低速高速比とセル内の通信中移動局数とに基づいてフレームパターンFRPTを決定すると共に、移動局が使用するフレームパターンFRPTのフレームを決定するフレームパターン＆フレーム制御部61bと、移動局毎に高速移動中であるか低速移動中であるかを記憶すると共に、使用フレームを記憶する低速・高速保持部61cを備えている。
【００２９】
図21は基地局BTSのフレームパターン種別及びフレーム設定シーケンス説明図である。
無線基地局BTSのフレームパターン＆フレーム制御部61bは、情報設定部31を制御して各移動局UEi(i=1,2,…)に移動速度測定を要求する。該要求を受信した各移動局UEiはそれぞれの移動速度VUE1〜VUE6を測定し、基地局BTSへ通知する。フレームパターン＆フレーム制御部61bは、移動局から伝送された移動速度VEUiと閾値Vthと比較し、高速移動中か、低速移動中かを判断し、セル内の通信中移動局数及び高速移動中の移動局数、低速移動中の移動局数をカウントする。セル内の全通信中移動局について高速、低速の識別が完了すれば、フレームパターン＆フレーム制御部61bは、セル内の低速高速比を算出し、セル内の通信中移動局数とこの低速高速比に基づいてフレームパターンの種別を決定する。例えば、低速高速比が2:1で移動局数が多ければ、フレームパターン＆フレーム制御部61bは、フレームパターンFRPTとして図19(b)に示すフレームパターンを使用するものと決定し、また、移動局毎に使用フレームを決定する。
しかる後、フレームパターン＆フレーム制御部61bは、該決定したフレームパターンの種別と使用フレームを各移動局に通知し、各移動局UEiは基地局BTSからの指示に従い、送受信部にフレームパターンおよびフレームの再設定を行い、設定完了すれば基地局BTSに対し設定完了を通知する。移動局へのフレームパターン及び使用フレームの通知は、送受信機の設定を変更する必要があるため実際の切り替えタイミングに先立って行なうものとする。
以後、基地局BTSはユーザデータを宛先移動局に応じたフレームに多重して送信し、各移動局UEiは上記のシーケンスで指示されたフレームより自分宛のデータを抽出する。
第5実施例によれば、高速移動中及び低速移動中の移動局数に基づいて適切なフレームパターンを使用することが可能となり、その結果チャネル推定精度が改善し、基地局全体のスループットが改善する。
【００３０】
（F）第6実施例
以上の実施例では、共通パイロット数が互いに異なる少なくとも2種類のフレーム、あるいは共通パイロットの分散数が互いに異なる少なくとも2種類のフレームのそれぞれを1以上組み合わせ、各フレームにデータをマッピングして各組を繰り返し移動端末に送信した。第６実施例では、複数のサブキャリアを2つのグループに分け、第1のグループのサブキャリアで構成するフレームと第2のグループのサブキャリアで構成するフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数を異ならせ、第1、第2のグループのサブキャリアで構成する各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し移動端末に送信する。
OFDMA （Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）において周波数多重するには、図22に示すように各ユーザ（移動端末）に連続したサブキャリアを割り当てる割り当て法と、図23に示すようにサブキャリア毎に使用するユーザを決めて多重する方法がある。なお、図23において、同一ユーザ番号が付されたサブキャリアは、該ユーザに割り当てたサブキャリアであり、該ユーザのみが使用する。図22の多重方法はLocalized OFDMAと呼ばれ、図23の多重方法はDistributed OFDMAと呼ばれている。以下ではLocalized OFDMAを用いて第6実施例を説明するが、Distributed OFDMAも適用可能である。
第6実施例は、図24に示すように、サブキャリアを高速端末用のグループGHと低速端末用のグループGLに分割し、高速端末用グループGHのサブキャリアで構成するフレームFHと低速端末用グループGLのサブキャリアで構成するフレームFLにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数を異ならせる。すなわち、第6実施例は、高速端末用サブキャリアで構成するフレームFHの共通パイロット数を多くし、あるいは共通パイロットの分散数を多くし、低速端末用サブキャリアで構成するフレームFLの共通パイロット数を少なくし、あるいは共通パイロットの分散数を少なくする。
なお、図24は４ユーザを周波数多重する場合を示し、２ユーザが低速移動中で、残り２ユーザが高速移動中であるとし、OFDMで使用するサブキャリアを大きく二つのグループGH、GLに分け、高速端末用グループGHのサブキャリアを第1、第2高速ユーザに割り当て、低速端末用グループGLのサブキャリアを第1、第2低速ユーザに割り当てている。この場合、周波数の低い方を高速移動用グループGH、高い方を低速移動用グループGLとしているが、逆であっても良い。また、図24では、全てのサブキャリアにパイロットを配置、すなわち周波数方向に連続的な配置となっているが、一定間隔または不定間隔置きパイロットを配置することも可能である。
図25は低速移動中の端末と高速移動中の端末数の比を3：1とした場合の周波数分割及びフレームの構成例である。
図26は低速移動中の１つの端末と高速移動中の１つの端末に対してデータを周波数多重送信する場合の周波数分割及びフレームの構成例である。
図27は低速移動用サブキャリアと高速移動用サブキャリアを分散した場合の周波数分割及びフレームの構成例であり、高速ユーザと低速ユーザに交互にサブキャリアが割り当てられている。
【００３１】
図28は第6実施例の基地局BTSの構成図であリ、図5の第1実施例の基地局と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)フレーム選択・設定部30に代えてグループ/サブキャリア設定部80を設けた点、（2）フレームパターン発生部21より高速端末用サブキャリアで構成するフレームFHのフレームパターンFHPN及び低速端末用サブキャリアで構成するフレームFLのフレームパターンFLPNをマッピング部23に入力する点、(3)マッピング部23が移動端末に割り当てられたサブキャリアに該移動端末向けてのデータをマッピングして周波数多重してデータ送信する点である。
フレームパターン発生部21は図24〜図26に示すように、パイロットシンボルを適所に挿入してなるフレームFHのフレームパターンFHPN及びフレームFLのフレームパターンFLPNをそれぞれ繰り返し発生してマッピング部23に入力する。
送信データ処理部22は、制御データ、ユーザデータ、その他のデータ(移動速度要求データ、サブキャリア割り当てデータ)を多重、符号化、データ変調してマッピング部に入力する。マッピング部23はユーザデータの宛先移動局に割り当てられたサブキャリアをグループ/サブキャリア設定部80から取得し、該サブキャリアに該ユーザデータをマッピングする。OFDM送信部24はM(=n×N)個のサブキャリアサンプルにIFFT処理を施して合成し、合成後の時間信号にガードインターバルGIを挿入し、無線送信部25はベースバンド信号の周波数を無線周波数にアップコンバート後、増幅してアンテナ26より送信する。
無線受信部27は移動局より受信した無線信号の周波数をベースバンド周波数にダウンコンバートし、復調部28はベースバンド信号に復調処理を加えて復調する。受信データ処理部29は復調結果に誤り訂正復号処理を施し、復号結果よりユーザからの上り伝送データ、制御データ及び移動速度データを分離して出力する。
グループ/サブキャリア設定部80は、サブキャリア決定部80a、移動速度判定部80b、サブキャリア保持部80cを備えている。サブキャリア決定部80aは定期的に各移動局の移動速度を要求し、移動速度判定部80bは、移動局から受信した移動速度VEUi(i=1,2,…）と閾値Vthの大小に基づいて移動局が高速移動中であるか、低速移動中であるかを判定し、判定結果をサブキャリア決定部80aに入力する。サブキャリア決定部80aは移動速度に基づいて移動局を低速端末グループと高速端末グループに分け、かつ、移動局が使用するサブキャリアを決定してサブキャリア保持部80cに設定する。なお、マッピング部23はサブキャリア保持部80cの保持内容に基づいて下りユーザデータの宛先移動局に割り当てたサブキャリアを識別して該サブキャリアに該データをマッピングする。
送信情報作成部31は、サブキャリア決定部80aから移動速度が要求されると、移動速度要求データを作成して送信データ処理部22を介して移動局に送信する。また送信情報作成部31は、サブキャリア決定部80aから移動局に設定するサブキャリアの通知が指示されると該サブキャリアを移動局に通知するためにサブキャリア設定データを作成して送信データ処理部22を介して移動局に送信する。
以上第6実施例によれば、複数のサブキャリアを2つのグループに分け、第1のグループのサブキャリアで構成するフレームと第2のグループのサブキャリアで構成するフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数を異ならせ、前記第1、第2のグループのサブキャリアで構成する各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し移動端末に送信するようにしたから、固定のフレームパターンを使用してパイロットシンボル数を制御することができる。
以上の説明は、複数のサブキャリアを２つのグループに分けた場合であるが３つ以上のグループに分けて同様の制御をすることができる。すなわち、複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記グループ毎のサブキャリアで構成するフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数を異ならせ、前記各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し移動端末に送信するように構成することができる。
【００３２】
以上、まとめると本発明によれば、以下の効果、
・高速移動時及び低速移動時の両方の状態で受信電界強度測定精度の改善が可能、
・高速移動時及び低速移動時の両方の状態でチャネル推定精度の改善が可能、
・伝送速度及びスループットの改善が可能、
・基地局全体の伝送速度及びスループットの改善が可能
となる効果がある。
以上の実施例では移動速度に基づいて使用するフレームを決定する場合について説明したが、移動速度に限らず、伝搬環境や受信品質、受信電力などの受信状態に基づいて使用するフレームを決定するように構成することもできる。
また、フレームパターンFRPTとして図19(a),(b)に示す2種類のみ示したが、本発明はこれら2種類に限定されず、一般に、共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数が互いに異なる少なくとも2種類のフレームのそれぞれを1以上組み合わせてなるフレームパターンを採用することができる。
また、実施例ではサブキャリアを用いて伝送する通信する場合について説明したが、本願発明はサブキャリアを使用しないで通信する場合にも適用できるものである。
【００３３】
・付記
(付記１）
移動端末にデータ通信する無線基地局の無線通信方法において、
共通パイロット数が互いに異なる少なくとも2種類のフレーム、あるいは共通パイロットの分散数が互いに異なる少なくとも2種類のフレームのそれぞれを1以上組み合わせ、
各フレームにデータをマッピングして各組を繰り返し移動端末に送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
(付記２）
前記各種類のフレームにおける共通パイロット数及び該共通パイロットの配置パターンを異ならせる、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
(付記３）
無線基地局において、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散数が多いフレームを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散数が少ないフレームを割り当て、
該無線基地局より移動端末に前記割り当てたフレームを通知する、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
(付記４）
移動端末において受信品質を測定し、該受信品質に基づいて無線基地局が該移動端末向けに使用するフレームを決定して該無線基地局に通知し、
無線基地局は通知されたフレームに該移動端末向けのデータをマッピングして送信する、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
(付記５）
無線基地局は、各フレームにおいて複数の移動端末向けのデータを周波数多重あるいはコード多重あるいは時分割多重により送信する、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
(付記６）
移動端末は、自端末用のフレームの共通パイロットを用いて受信品質測定あるいはチャネル推定あるいは受信電力測定を行う、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
(付記７）
無線基地局において、前記組み合わせを構成するフレーム毎に移動端末をグループ化し、
グループ毎に移動端末から報告された受信品質測定結果に基づいて送信スケジューリング処理を行う、
ことを特徴とする付記５記載の無線通信方法。
(付記８）
前記無線基地局と通信する各移動端末の受信品質に基づいて、前記組を構成するフレームの組み合わせを決定すると共に各フレームに移動端末を割り当て、
移動端末に、前記決定したフレームの組み合わせと該移動端末に割り当てたフレームを通知する、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
(付記９）
移動端末にデータ通信する無線基地局において、
共通パイロット数が互いに異なる少なくとも2種類のフレーム、あるいは共通パイロットの分散数が互いに異なる少なくとも2種類のフレームのそれぞれを1以上組み合わせてなるフレームパターンを繰り返し発生するフレームパターン発生部、
各フレームにデータをマッピングするデータマッピング部、
データがマッピングされた前記フレームパターンを移動端末に向けて送信する送信部、
を備えることを特徴とする無線基地局。
(付記１０）
前記フレームパターン発生部は、各種類のフレームにおける共通パイロット数及び該共通パイロットの配置パターンが異なるフレームパターンを発生する、
ことを特徴とする付記９記載の無線基地局。
(付記１１）
受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数の多いフレームを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ないフレームを割り当てるフレーム設定部、
前記割り当てたフレームを移動端末に通知するフレーム設定情報通知部、
を備え、前記フレームパターン発生部は該フレームに該移動端末向けのデータをマッピングして送信する、
ことを特徴とする付記９記載の無線基地局。
(付記１２）
移動端末向けに使用するフレームを該移動端末から受信する受信部、
を備え、前記フレームパターン発生部は該フレームに該移動端末向けのデータをマッピングして送信する、
ことを特徴とする付記９記載の無線基地局。
(付記１３）
各フレームにおいて複数の移動端末向けのデータを周波数多重あるいはコード多重あるいは時分割多重する多重部を備え、
前記送信部は多重されたデータを送信する、
ことを特徴とする付記９記載の無線基地局。
(付記１４）
移動端末における受信品質測定結果を受信する受信部、
前記フレームパターンを構成するフレーム毎の送信スケジューリングを前記移動端末の受信品質測定結果に基づいて行うスケジューラ、
を備えることを特徴とする付記１３記載の無線基地局。
(付記１５）
前記スケジューラは、フレーム毎に前記スケジューリングを行なうスケジューラを別途備えることを特徴とする付記１４記載の無線基地局。
(付記１６）
セル内の複数の通信中移動端末の受信品質に基づいて、前記フレームパターンを決定すると共に該フレームパターンの各フレームに移動端末を割り当てるフレームパターン決定部、
移動端末に、前記決定したフレームパターンと該移動端末に割り当てたフレームを通知する通知部、
を備えることを特徴とする付記９記載の無線基地局。
（付記１７）
複数のサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局の無線通信方法において、
前記複数のサブキャリアを複数のグループに分け、
前記グループ毎のサブキャリアで構成するフレームにおける共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数を異ならせ、
前記各フレームにそれぞれデータをマッピングして繰り返し移動端末に送信する、
ことを特徴とする無線通信方法。
（付記１８）
無線基地局において、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散数が多いフレームのサブキャリアを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散数が少ないフレームのサブキャリアを割り当て、
該無線基地局より移動端末に前記割り当てたサブキャリアを通知する、
ことを特徴とする付記１７記載の無線通信方法。
（付記１９）
無線基地局は、前記グループ毎の各フレームにおいて複数の移動端末向けのデータを周波数多重により送信する、
ことを特徴とする付記１７記載の無線通信方法。
（付記２０）
複数のサブキャリアを用いてデータ通信する無線基地局において、
共通パイロット数あるいは共通パイロットの分散数が異なる複数のフレームパターンを繰り返し発生するフレームパターン発生部、
複数のサブキャリアを複数のグループに分け、前記発生した各フレームパターンに基づいて各グループのサブキャリアで構成するフレームにデータをマッピングするデータマッピング部、
データがマッピングされた各フレームを周波数多重で移動端末に向けて送信する送信部、
を備えることを特徴とする無線基地局。
（付記２１）
前記データマッピング部は、受信品質が悪い移動端末に共通パイロット数が多い、あるいは分散数が多いフレームのサブキャリアを割り当て、受信品質が良い移動端末に共通パイロット数の少ない、あるいは分散数が少ないフレームのサブキャリアを割り当て、データをマッピングする
ことを特徴とする付記２０記載の無線基地局。
【符号の説明】
【００３４】
P，P′ パイロットシンボル
GH  高速端末用のグループ
GL  低速端末用のグループ
FH  高速端末用グループのレーム
FL  低速端末用グループのフレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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