(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのブランチ内の共有チャネルに多重化された２つの移動機へデータを送信する基地送受信局(BTS)を備えるGSM (Global system for Mobile communication)システム内で送信されるデータを、４相位相偏移(QPSK)変調方式を用いて変調する方法であって、QPSK変調された信号の総エネルギーが、α-QPSK信号点配置シーケンスを形成する前記変調された信号の前記２つのブランチ間で不均一に分割され、従前のGSM移動機との後方互換性をとるために前記シーケンスをπ／２回転させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記QPSK変調された信号の前記総エネルギーが、前記２つの移動機から前記基地送受信局(BTS)への距離、報告された受信信号品質(RXQUAL)、又は前記移動機の能力に依存する比で不均一に分割されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記QPSK変調された信号の総エネルギーが前記２つのブランチ間で適応的に分割されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記QPSK変調された信号の前記２つのブランチ間における前記エネルギーの分配が、ある送信スロットと次の送信スロットとで変更されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記２つの移動機が、直交サブチャネルを用いて同一チャネルを共有するGSM (Global system for Mobile communication)移動機であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記QPSK変調された信号の全てが、複素平面における単位円上に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記α−QPSK信号点配置が、
【数４】
0005579622.tif 000005
の形式であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
GSM (Global system for Mobile communication)システム内で、２つのブランチ内の共有チャネルに多重化された２つの移動機へ変調信号として送信されるデータを、４相位相偏移(QPSK)変調方式を用いて変調するための変調器であって、
前記QPSK変調された信号の総エネルギーを、α-QPSK信号点配置シーケンスを形成する前記変調信号の前記２つのブランチ間で不均一に分割する手段(405)と、
従前のGSM移動機との後方互換性をとるために、前記シーケンスをπ／２回転させる手段(407)と、を有することを特徴とする変調器。
【請求項９】
前記分割する手段が、２つの移動機から前記基地送受信局(BTS)への距離、報告された受信信号品質(RXQUAL)、又は移動機の能力に依存する比で、前記QPSK変調された信号の総エネルギーを不均一に分割することを特徴とする請求項８記載の変調器。
【請求項１０】
前記分割する手段が、前記QPSK変調された信号の総エネルギーを、前記２つのブランチ間で適応的に分割することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の変調器。
【請求項１１】
前記２つのブランチ間における前記エネルギーの分配を、ある送信スロットと次の送信スロットとで変更する手段を有することを特徴とする請求項１０記載の変調器。
【請求項１２】
前記QPSK変調された信号の全てを、複素平面における単位円上に位置させる手段を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の変調器。
【請求項１３】
前記α−QPSK信号点配置が、
【数５】
0005579622.tif 000006
の形式であることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータを変調する方法及び装置に関する。特に、本発明は、セルラ無線システムが共有チャネル上で同時に２つの移動機に送信するデータの変調に関する。
【背景技術】
【０００２】
3GPP TSG GERAN ミーティング#33, GP-070214、「直交サブチャネルを用いた音声容量の革新」で提案された直交サブチャネル(OSC)の考え方は、広く受け入れられてきている。その一因は、発展途上国における劇的な加入者の増加が、基地送受信局(BTS)ハードウェアリソースに甚大な圧迫を与えていることにある。そのため、MUROS (Multiple User Reusing One Slot)と呼ばれる技術についての検討項目がGSMの標準化において開催されている（3GPP TSG GERAN ミーティング#36, GP072027、「複数ユーザによる１スロット再利用(MUROS)についての新たな検討項目」を参照のこと）。
【０００３】
OSCは、二人のユーザが同一周波数及び同一タイムスロットを共有することを可能とする多重化技術である。この技術は、ダウンリンクチャネルにおける４相位相偏移変調(QPSK)に依存している。変調された信号のＩ及びＱブランチが、２つのサブチャネルを形成する。Ｉブランチで搬送されるデータは第１のユーザに、Ｑブランチで搬送されるデータは第２のユーザにそれぞれ属する。直交性は、シンボル期間の逆数に等しい帯域を有する平方根二乗余弦パルス整形フィルタを用いることにより保存される。受信側において、移動機(MS)は、サブチャネルを分離するために直交トレーニングシーケンスに依存する（3GPP TSG GERAN ミーティング #33, GP-070214を参照のこと）。アップリンクチャネルにおいても、同一チャネルを共有する２つの移動機は同一周波数及びタイムスロットで送信する。基地局は二人のユーザをマルチユーザ検出器、例えば連続干渉除去を用いて分離する。
【０００４】
3GPP TSG GERAN ミーティング#36, GP072027、「複数ユーザによる１スロット再利用(MUROS)についての新たな検討項目」において、MUROS用の物理レイヤは複数のサブチャネルの１つで従前の(legacy)移動機をサポートしなくてはならないと記載されている。しかし、例えば3GPP TSG GERAN ミーティング #36, GP-071663、「OSCの性能及び実行可能性解析」や3GPP TSG GERAN ミーティング#36, GP-071785、「OSCに関する討議資料」には、従前のガウス最小偏移変調(GMSK)移動機との後方互換性を有さなくてもよいとの報告がなされている。従前の受信機は、送信信号が４相位相偏移変調(QPSK)されている場合に非常に低い性能を呈するため、ダウンリンクチャネルにおいて問題が生じる。
【０００５】
また、OSCが電力制御に制限を課したり、セルラ無線システムのセルを再分割(subdivide)することを必要としたりするという、より多くのハンドオーバを引き起こし、その結果、呼の切断といった主要性能指標(KPI)の一部が悪化する可能性を呈する制約に関する懸念が生じている（3GPP TSG GERAN ミーティング #36, GP-071720、「直交サブチャネルについて」も参照されたい）。また、今までのところ、3GPP TSG GERAN ミーティング#33, GP-070214、「直交サブチャネルを用いた音声容量の革新」及び、3GPP TSG GERAN ミーティング #36, GP-071739、「DARPを用いた音声容量の拡大」に提示されるようなMUROSについての提案において、従前の移動機との後方互換性を満たすものは存在しない。
【０００６】
従って、既存のセルラ無線システムにおけるOSC導入の否定的な側面を除去もしくは少なくとも削減する方法及びシステムが必要とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】3GPP TSG GERAN ミーティング#33, GP-070214、「直交サブチャネルを用いた音声容量の革新」
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一目的は、セルラ無線システムにおいて、OSCの利用などによるスロット再利用の導入に関する問題のいくつかを解決もしくは少なくとも削減することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、OSCを用いるセルラ無線システムにおけるデータ送信を改善することが可能な方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
これらの目的及び他の目的は、特許請求の範囲に提示されるような方法、変調器、移動機及びセルラ無線システムによって達成される。セルラ無線システムにおいて、２つのブランチを有する共有チャネルに多重化された２つの移動機へ送信されるデータを、QPSK変調される総エネルギーが２つのブランチ間で不均一に分割されるようにQPSK変調方式を用いて変調することにより、改善された無線システムを得ることができる。
【００１１】
従って、ダウンリンクチャネルにおいては、パラメータ化された、ハイブリッド４元変調(quaternary modulation)が用いられる。ハイブリッド直交変調において、シンボル配置(constellation)は、複素平面内の単位円上の４シンボルによる方形を有する。Ｉ及びＱブランチの直交性は保存される。しかし、相互電力ブランチ比パラメータαの導入により、信号の総エネルギーが２つのサブチャネル間で不均一に分割されるようにすることができる。このパラメータαは時間と共に変化させてもよい。パラメータは例えば、ある送信タイムスロットと次の送信タイムスロットとで変更されてもよい。パラメータは０≦α≦１であるように選択される。α＝１の極端な場合には、ＩブランチとＱブランチとで電力が均等に分割され、通常のQPSK変調となる。α＝０の場合には、一方のブランチに全ての信号電力が与えられ、BPSK変調となる。他の値の場合には、ＩサブチャネルとＱサブチャネルとの間で総エネルギーの中間的な分配がなされる。一実施形態によれば、例えば、共有チャネルを介してデータを受信する移動機の一方又は両方からのフィードバックに基づいて、あるいは決まった方法(fixed scheme)を用いて、パラメータαが適応的に選択されてもよい。
【００１２】
本発明はまた、上述した方法を用いるように適合されたセルラ無線システム、変調器及び移動機にも及ぶ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】データを変調する際に実行されるステップを示すフローチャート。
【図２】信号配置を示す図。
【図３】Ｉブランチ及びＱブランチ間の相互電力比を示す図。
【図４】変調器を示す図。
【図５】OSCを用いるセルラ無線システムを示す図。
【図６ａ】OSCを用いて変調されたデータを受信する受信機において実行される手順ステップを示す図。
【図６ｂ】OSCを用いて変調されたデータを受信する受信機において実行される手順ステップを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を非限定的な例としてより詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に従ってデータを変調する際に実行されるステップを示すフローチャートである。まず、ステップ１０１において、セルラ無線システムの異なる複数のユーザに送信されるべきデータが、直交サブチャネル(OSC)に多重化される。本発明の一実施形態によれば、以下の点からなる通常のQPSK信号点配置を選択することができる。
【数１】
0005579622.tif 000002
【００１５】
ステップ１０３において、０≦α≦１の相互電力比パラメータが、通常のQPSK信号点配置を開始点として用い、例えば予め定められた基準、又は１つ以上の移動機からのフィードバックに基づいて選択される。そして、ステップ１０５において、以下のような新たな直交信号点配置(quadrature constellation)が生成される。
【数２】
0005579622.tif 000003
【００１６】
以下では、上述したような直交信号点配置を適応α−QPSK信号点配置と呼ぶ。次に、ステップ１０７において、ステップ１０５で決定された変調を用い、データが多重化されてユーザに送信される。
【００１７】
図２に、α＝０．６の場合の、適応α−QPSK信号点配置における４点を示す。
【００１８】
適応α−QPSK信号点配置において、ＩブランチとＱブランチとの間の相互電力比は以下のように表される。
【数３】
0005579622.tif 000004
【００１９】
図３において、ＩブランチとＱブランチとの間の相互電力比χがαの関数として示されている。例えば、α＝０．６であれば、Ｉブランチの電力はＱブランチの電力より約６．６ｄＢ低い。シンボル配置における総エネルギーは、αの値によらず一定に維持されることが好ましい。
【００２０】
図４に、α−QPSK変調を用いるデータ送信に用いられる例示的な変調器４００を示す。変調器４００は、２つの異なる移動機に送信すべきQPSK変調データ列を受信するための初期変調器４０１及び４０３を有している。変調器４０１及び４０３は、変調器４０１及び４０３からのQPSK信号を上述したような適応α−QPSK信号点配置に従ってマッピングするマッピングユニット４０５に接続される。ユニット４０５で形成される適応α−QPSK信号点配置シーケンスは、パルス整形フィルタ４０９に接続される回転ブロック４０７に転送される。パルス整形フィルタ４０９は、宛先受信機に送信すべき多重化データシーケンスを増幅し、搬送波周波数と混合するように構成されたユニット４１１に接続される。
【００２１】
変調器４００はデータが送信される移動機の一方又は両方からフィードバックを受信することができる。受信したフィードバックに応答して、変調器はαを調整するように構成されてもよい。例えば、２つの移動機から基地送受信局(BTS)までの距離、報告された受信信号品質(RXQUAL)、又は移動機の能力（例えば、従前のもの／OSCに対応している(OSC aware)）に応じてαを設定することができる。
【００２２】
図５に、セルラ無線システム５００の例示的な処理を示す。システム５００は、BTS送受信局５０１を介してセルラ無線システムに接続される複数の移動機５０３及び５０５から送信されるデータを受信するためのBTS受信機５０１を有する。移動機５０３及び５０５はOSC対応でもOSC非対応であってもよい。図５に示す例において、移動機５０３はOSC対応であり、移動機５０５はOSC非対応である。システム５００はさらに、適応α−QPSK変調信号を生成するための、図４とともに上述したような変調器である変調器５０７を有する。さらにシステムは、αの適切な値を算出し、αの値をα−QPSK変調器に与えるための制御ユニット５０９を有する。αの値は、ある送信間隔と次の送信間隔とで異なってもよい。予め定められた固定値のαを用いてもよい。
【００２３】
図５における移動機５０３のようなOSC対応受信機は、同期／チャネル推定及び復調中にα（あるいはχ）の値が用いられると、より良い性能を呈するであろう。値が未知であれば、推定することができる。
【００２４】
図６ａ及び図６ｂは、上述したように変調されたデータを受信する受信機において実行されるステップを示している。図６ａは、αが未知の場合に、受信機６００が同期／チャネル推定及び復調中に実行するステップを示している。まず、ブロック６０１で、OSCサブチャネル上に多重化された複数のユーザのためのトレーニングシーケンスが、サンプリングされた受信信号と共に取得される。次に、ブロック６０３において、同期位置、チャネルインパルス応答及び相互電力ブランチ比パラメータα又はχもしくはαと相関のある他の任意のパラメータが推定され、それらから、送信機における変調器が用いているα−QPSK信号点配置の推定が与えられる。ブロック６０３における推定は共同して(jointly)実施されてもよい。ブロック６０３で推定されたα−QPSK信号点配置は、ブロック６０５において受信信号を復調する際に用いられる。
【００２５】
図６ｂは、αが既知の場合に、受信機６５０が同期／チャネル推定及び復調中に実行するステップを示している。まず、ブロック６５１で、OSCサブチャネル上に多重化された複数のユーザのためのトレーニングシーケンスが、サンプリングされた受信信号と共に取得され、また、相互電力ブランチ比パラメータα又はχもしくはαと相関のある他の任意のパラメータが取得される。次にブロック６５３で、αやχのような相互電力ブランチ比パラメータが、同期位置及びチャネルインパルス応答の推定中に用いられる。ブロック６５５で推定されたα−QPSK信号点配置は、ブロック６５５において受信信号を復調する際に用いられる。
【００２６】
本明細書で説明したような適応α−QPSK変調を用いることで、OSC対応受信機への悪影響は穏やかながら存在するものの、従前の受信機の性能が向上するであろう。１／４レートの８PSKについての性能結果及びシミュレーションは、適応α−QPSK変調によって拡張されたOSCが、従前の移動機がサブチャネルの１つを占有している場合であっても、１／４レートの音声ベアラについて競争力のある代替手段であることを示している。
【００２７】
さらに、本明細書で説明したような変調方式及び復調器を用いることで、OSCの概念が拡張され、MUROSに準拠するいかなる多重化コンセプトにとっても重要な要件である、従前の移動機をサブチャネルの１つに導入することが可能になるだけでなく、OSCにおけるより柔軟な電力制御が可能になる。
【００２８】
これは、よりよいシステム性能を得ること、またKPTを維持又は向上させることを支援するであろう。これは、非常に重要な事項である。また、本発明による変調技術は、８PSKを送信可能ないかなるBTSハードウェアにおいても容易に実施可能である。
【図１】
0005579622.tif 000007
【図２】
0005579622.tif 000008
【図３】
0005579622.tif 000009
【図４】
0005579622.tif 000010
【図５】
0005579622.tif 000011
【図６ａ】
0005579622.tif 000012
【図６ｂ】
0005579622.tif 000013