WO2006109435A1

WO2006109435A1 - 無線通信装置及び無線通信方法

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Publication number: WO2006109435A1
Application number: PCT/JP2006/305497
Authority: WO
Inventors: Motohiro Tanno; Hiroyuki Atarashi; Kenichi Higuchi; Mamoru Sawahashi
Original assignee: Ntt Docomo, Inc.
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-10-19
Also published as: EP2627142A2; CN101167399A; TWI338523B; US9370014B2; ES2541928T3; JP4455389B2; KR20070114809A; EP2627142A3; US20090280749A1; US9144078B2; TW200706036A; US20130329655A1; DK1865736T3; BRPI0609540A2; EP1865736B1; RU2007136938A; CN102098788A; EP1865736A4; JP2006287754A; EP1865736A1

Abstract

　無線通信システムでは、下りリンクの周波数帯域が、１以上のキャリア周波数を含む周波数ブロックを複数個含み、１ユーザへのデータ伝送に１以上の周波数ブロックが利用される。無線通信システムで使用される無線通信装置は、周波数ブロック毎に受信信号品質を測定し、複数の受信信号品質を記憶する手段と、複数の受信信号品質を比較する手段と、所定数の受信信号品質を、上りリンクの制御チャネルで送信する手段とを備える。

Description

明細書

無線通信装置及び無線通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に下りリンクでパケットスケジューリングを行う通信システムに使用される無線通信装置及び無線通信方法に関する。

背景技術

[0002] IMT-2000(International Mobile Telecommunications_2000)に代表されるような第

3世代の通信方式では特に下りリンクの高速大容量ィ匕が求められ、一例として 5MHz の周波数帯域を用いて 2Mbps以上の情報伝送レートが実現されている。 IMT- 20 00では、シングルキャリア方式の広帯域の符号分割多重アクセス（W_CDMA:Wideb and-CDMA)方式が採用されている。また、高速ダウンリンクパケットアクセス（HSDPA ： High Speed Downlink Packet Access)と呼ばれる方式が使用されることもある。 H SDPAは、適応変復調及び符号化（AMC:Adaptive Modulation and channel Cod ing)方式や、 MACレイヤでのパケットの自動再送（ARQ:Automatic Repeat Reques t)方式や、高速パケットスケジューリング等を採用することで、伝送レートの高速化や高品質化を図っている。 AMCについては、例えば非特許文献 1に記載されている。また、 ARQについては、例えば非特許文献 2に記載されている。

[0003] 図 1は、 AMC方式を説明するための概念図である。一般に、基地局からの送信電力が一定であったとすると、基地局 10に近い端末 11は、基地局 10から遠い端末 12 よりも大きな電力で信号を受信できる。従って、端末 11に対するチャネル状態は良いことが推定されるので、変調多値数及び符号化率に大きな値が採用される。これに対して、端末 12は、端末 11よりも小さな電力でしか信号を受信できない。従って、端末 12に対するチャネル状態は良くないことが推定されるので、変調多値数及び符号ィ匕率に小さな値が採用される。

[0004] 図 2は、変調方式 (変調多値数）と、チャネル符号化率との組み合わせの例を示す。図表中、右端の列は、変調方式 Mが QPSK方式であってチャネル符号ィヒ率 Rが 1 /3である場合のビットレートを 1とした場合の相対的なビットレートを示す。例えば、 M = QPSK, R= 1/2ならば、 1. 5倍のビットレートが得られる。一般に、ビットレートが大きくなると、信頼度は低くなる傾向がある。より具体的には、チャネル状態を表す量と、変調方式及び符号化率との組み合わせが一覧テーブルで予め定められており、チャネル状態に応じて、変調方式等が適宜変更される。チャネル状態を示す量は、チャネル状態情報（CQI:Channel Quality Indicator)として管理され、 CQIの代表例は受信信号の SIR (Signal to Interference power ratio)や SINR等である。

[0005] 図 3は、 ARQはり正確には、ハイブリッド ARQ)方式を説明するための概念図である。ハイブリッド ARQ方式は、誤り検出（CRC : Cyclic Redundancy Check)結果に応じてパケットの再送を要求する ARQ方式と、誤り訂正を行う誤り訂正符号化（又はチャネル符号化とも呼ばれる）方式との組み合わせによる技術である。図示されるように、送信データ系列に CRCビットが付加され (S1)、それは、誤り訂正符号化（S2 )された後に送信される。この信号が受信されると、誤り訂正復号化 (チャネル復号とも呼ばれる）が行われ（S3)、誤り検出が行われる（S4)。誤りが検出されると、そのパケットの再送が送信側に要求される（S5)。図 4に示されるように、再送をどのように行うかについて、いくつかの方法がある。

[0006] 図 4 (a)に示される方法では、送信側から受信側へパケット P1が送信され、受信側で誤りが検出されると、パケット P1は破棄され、再送が要求される。再送要求に応じて、送信側は、パケット P1と同じ内容のパケット（P2で示される）を再送する。

[0007] 図 4 (b)に示される方法では、送信側から受信側へパケット P1が送信され、受信側で誤りが検出されると、パケット P1は破棄されずに維持される。再送要求に応じて、送信側は、パケット P1と同じ内容のパケット（P2で示される）を再送する。受信側は、以前に受信したパケットと、今回受信したパケットとを合成し、パケット P3を生成する。パケット P3は、パケット P1の内容が、 2倍の電力で送信されたものに相当するので、復調精度が向上する。

[0008] 図 4 (c)に示される方法でも、送信側から受信側へパケット P1が送信され、受信側で誤りが検出されると、パケット P1は破棄されずに維持される。再送要求に応じて、送信側は、パケット P1にある演算を施すことで導出される冗長データをパケット P2として送信する。例えば、パケット P1を符号ィ匕することで、 PI , Pl'， PI",…のような複数の系列が導出されるとする。どのような系列が導出されるかは、使用される符号化のアルゴリズムに依存して異なる。図示の例では、送信側は、再送要求を受信すると

、 P1'をパケット P2として送信する。受信側は、受信側は、以前に受信したパケットと、今回受信したパケットとを合成し、パケット P3を生成する。パケット P3では冗長度が増えているので、復調精度はより確からしいものになる。例えば、パケット P1の符号ィ匕率が 1Z2であったとすると、パケット P3の符号化率は 1Z4になるので、信頼度が高くなる。但し、符号化アルゴリズムが何であるかや、どのような冗長データが送信されるか (これは、パンクチヤパターンとも呼ばれる。）等の情報が、受信側に既知であることを要する。

[0009] 高速パケットスケジューリング方式は、下りリンクでの周波数の利用効率を高めようとする技術である。移動通信環境では、移動局（ユーザ)及び基地局間のチャネル状態は、図 5に示されるように、時間と共に変化する。この場合に、チャネル状態の悪いユーザに多くのデータを送信しょうとしても、スループットを向上させることは困難である一方、チャネル状態の良いユーザに対してはスループットを高くすることができる。このような観点から、チャネル状態の良否をユーザ毎に判別し、チャネル状態の良いユーザに優先的に共用データパケット（shared data packet)を害 ijり当てることで、周波数の利用効率を高めることができる。

[0010] 図 5は、高速パケットスケジューリング方式を説明するための概念図を示す。図示されているように、各タイムスロットで、チャネル状態の良いユーザ（SINRの大きな値に関連するユーザ）に、共用データパケットが割り当てられる。

特 3午文献 1 : T.Ue,S.Aampei,N.Monnaga and K.Hamaguchi, .Symool Rate and Modulation Leveleト Controlled Adaptive Modulation/TDMA/TDD System for High-Bit-Rate Wireless Data Transmission", IEEE Trans. VT, pp.1134-1147,vol.4 7,No.4,Nov. l998

特許文献 2 : S.Lin,Costello，Jr.and M.Miller, Automatic-Repeat-Request Error control Schemes", IEEE Communication Magazine, vol.12, No.12, pp.5-17, Dec.198 4

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0011] この種の技術分野では、無線伝送の更なる高速化及び大容量ィ匕が求められており

、将来的な通信システムに対しては、更なる無線伝送の効率化が求められ、周波数帯域の利用効率を更に向上させることが望まれている。

[0012] 本発明の課題は、共用データパケットがチャネル状態の良いユーザに優先的に割り当てられる通信システムに使用され、周波数利用効率を更に高める無線通信装置及び無線通信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明では、下りリンクの周波数帯域が、 1以上のキャリア周波数を含む周波数ブロックを複数個含み、 1ユーザへのデータ伝送に 1以上の周波数ブロックが利用される通信システムに使用される無線通信装置が使用される。本装置は、周波数ブロック毎に受信信号品質を測定し、複数の受信信号品質を記憶する手段と、複数の受信信号品質を比較する手段と、所定数の受信信号品質を、上りリンクの制御チャネルで送信する手段とを備える。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、共用データパケットがチャネル状態の良いユーザに優先的に割り当てられる通信システムにおいて、周波数利用効率を更に高めることができる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]AMC方式を説明するための概念図である。

[図 2]変調方式及びチャネル符号化率の組み合わせの例を示す図である。

[図 3]ハイブリッド ARQ方式を説明するための概念図である。

[図 4]再送方式の具体例を示す図である。

[図 5]時間と共に変化する受信品質を示す図である。

[図 6]本発明の一実施例による移動通信システムにおける受信局を示す図である。

[図 7]本発明の一実施例による移動通信システムにおける送信局を示す図である。

[図 8]周波数ブロックの割当方法を示す図である。

[図 9]本発明の一実施例で使用されるフィードバックデータ生成部を示す。 [図 10]本発明の一実施例による動作を説明するための図である。

[図 11]本発明の一実施例による動作を説明するための図である。

[図 12]本発明の一実施例による動作を説明するための図である。

[図 13]データ伝送量の比較例を示す図である。

符号の説明

[0016] 10 基地局

11 , 12 端末

100 送信局； 100— 1 RF受信回路； 100— 2 復調'復号部； 100— 3 スケジユーラ； 100— 4 ヘッダ情報取得部； 100— 5 パケット選別部； 100— 6 バッファ管理部； 100— 7 PDU生成部； 100— 8 送信バッファ； 100— 9 セレクタ； 100- 10 符号化 ·変調部； 100— 11 RF送信回路；

200 受信局； 200— 1 RF受信回路； 200— 2 サブキャリア信号分離部； 20 0- 3 チャネル推定部； 200— 4 受信チャネル状態測定部； 200— 5 フィードバックデータ生成部； 200— 6 符号化'変調部； 200— 7 RF送信回路； 200— 8 復調部； 200— 9 復号部； 200— 10 並直列変換部； 200— 11 IPパケット復元部；

902 受信チャネル状態比較部； 904 報告内容決定部； 906 制御信号生成部

発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明の一態様によれば、下りリンクの周波数帯域が、 1以上のキャリア周波数を含む周波数ブロックを複数個含み、 1ユーザへのデータ伝送に 1以上の周波数プロックが利用される通信システムにおいて、周波数ブロック毎に受信信号品質が測定され、それらが比較され、所定数の受信信号品質が、上りリンクの制御チャネルで送信される。周波数ブロックの総数より少ない所定数の受信信号品質が報告されるので、より少ないデータ伝送量で効率的にチャネル状態をフィードバックすることができる。

[0018] 所定数の受信信号品質は、記憶された複数の受信信号品質のうち品質の良い上位所定数個を選択することで取得されてもよい。所定数の受信信号品質は、下りリンクの制御チャネルで通知された 1以上の周波数ブロックについての受信信号品質であよい。

[0019] 所定数の受信信号品質の 1以上は、基準値との差分で表現されてもよい。差分を表現するのに必要なビット数は、基準値を表現するビット数より少なくて済むので、制御チャネルのビット数を削減することができる。基準値は、下りリンクの周波数帯域にわたる受信信号品質の平均値でもよい。また、閾値を超える差分のみがフィードバックされてもよレ、。これにより、報告される受信信号品質の個数を減らすことができる。

[0020] 上りリンクの制御チャネルで送信される受信信号品質は、時間順に送信され且つ前回送信されたものとの差分で表現されてもよい。前回のものとの差分は、小さな値であることが多いので、制御チャネルのビット数を更に削減できる。

[0021] 受信信号から導出されるドッブラ周波数、遅延スプレッドその他の通信状態を示す量に応じて、前記所定数の受信信号品質を前記上りリンクの制御チャネルで送信する頻度が調整されてもよい。

実施例 1

[0022] 以下の実施例では、下りリンクに直交周波数分割多重化（OFDM:Orthogonal Freq uency Division Multiplexing)方式が採用される場合についての説明がなされるが、他の方式が採用されてもよい。下りリンクの広範な周波数帯域は、複数の周波数プロックに分害 ijされる。一般に、 1つの周波数ブロックは、 1以上のキャリア周波数を含むが、本実施例では、周波数ブロックの各々に複数のサブキャリアが含まれるものとする。なお、このような周波数ブロックは、チャンク（chunk)とも呼ばれる。

[0023] 図 6は、本発明の一実施例による移動通信システムにおける受信局 200を示す。受信局は、典型的には移動端末に設けられるが、移動端末以外の装置に設けられてもよレ、。受信局 200は、 RF受信回路 200— 1と、 RF受信回路 200— 1に接続されたサブキャリア信号分離部 200— 2と、サブキャリア信号分離部 200— 2に接続されたチヤネル推定部 200— 3と、サブキャリア信号分離部 200— 2及びチャネル推定部 200— 3に接続された 1又は複数の受信チャネル状態測定部 200— 4と、 1又は複数の受信チャネル状態測定部 200— 4に接続されたフィードバックデータ生成部 200— 5と、フイードバックデータ生成部 200— 5に接続された符号化'変調部 200— 6と、符号化 · 変調部 200— 6に接続された RF送信回路 200— 7と、サブキャリア信号分離部 200 —2に接続された 1又は複数の復調部 200— 8と、 1又は複数の復調部 200— 8とそれぞれ接続された 1又は複数の復号部 200— 9と、 1又は複数の復号部 200— 9に接続された並直列変換部 200— 10と、並直列変換部 200— 10に接続された IPバケツト復元部 200— 11とを備える。

[0024] 図 6では不図示の送信局から送信された送信信号は、 RF受信回路 200— 1で受信される。 RF受信回路 200— 1は、受信信号をサブキャリア信号分離部 200— 2に入力する。サブキャリア信号分離部 200— 2は、受信信号をサブキャリア毎の信号に分離し、それらを、復調部 200— 8、受信チャネル状態測定部 200— 4及び推定部 2 00— 3にサブキャリア毎に入力する。

[0025] 各復調部 200— 8は、入力されたサブキャリア毎の信号を復調し、復調された信号を複数の復号部 200— 9にそれぞれ入力する。復号器 (デコーダ）の個数は符号化に使用されるアルゴリズム (アルゴリズムで使用される符号化の単位）に依存して異なる。各復号部 200— 9は、入力信号を復号し、復号された信号を並直列変換部 200 —10に入力する。並直列変換部 200— 10は、入力信号を並直列変換し、 IPパケット復元部 200— 11に入力する。 IPパケット復元部 200— 11は、入力信号を復元する。

[0026] チャネル推定部 200— 3は、サブキャリア毎にパイロットシンボル（パイロットチヤネノレ）を用いてチャネル推定を行レ、、チャネル推定値を 1以上の受信チャネル状態測定部 200— 4にサブキャリア毎に入力する。

[0027] 各受信チャネル状態測定部 200— 4は、サブキャリア毎の受信信号及びチャネル推定値に基づいて、受信チャネル状態（例えば SIR)を測定し、その測定値をフィードバックデータ生成部 200— 5に入力する。フィードバックデータ生成部 200— 5は、入力された受信チャネル状態の測定値に基づレ、て、周波数ブロックの受信チャネル状態を示すフィードバックデータ (制御情報)を生成し、それを符号化 ·変調部 200— 6に入力する。フィードバックデータに含まれる SIRは、サブキャリア毎の SIRのままでもよレ、し、周波数ブロックに含まれる所定数のサブキャリアにわたる SIRの平均値等に変換された値でもよい。送信側では、サブキャリア毎の SIRよりもむしろ周波数プロック毎の SIRが必要になるからである。符号化 ·変調部 200— 6は、入力されたフィードバックデータを符号化'変調し、 RF送信回路 200— 7に入力する。 RF送信回路 20 0— 7は、フードバックデータを制御情報として送信局 100へフィードバックする。

[0028] 図 7は、本発明の一実施例による移動通信システムにおける送信局 100を示す。送信局 100は典型的には基地局に設けられる力それ以外の装置に設けられてもよい。送信局 100は、 RF受信回路 100— 1と、 RF受信回路 100— 1に接続された復調- 復号部 100— 2と、復調'復号部 100— 2に接続されたスケジューラ 100— 3と、へッダ情報取得部 100— 4と、ヘッダ情報部 100 - 4に接続されたパケット選別部 100 - 5と、ヘッダ情報取得部 100— 4と、パケット選別部 100— 5及びスケジューラ 100— 3 に接続されたバッファ管理部 100— 6と、パケット選別部 100— 5に接続されたバケツトデータユニット（PDU : Protocol Data Unit)生成部 100— 7と、 PDU生成部 10 0— 7及びバッファ管理部 100— 6に接続された送信バッファ 100— 8と、送信バッファ 100— 8及びスケジューラ 100— 3に接続されたセレクタ 100— 9と、セレクタ 100— 9に接続された 1以上の符号化'変調部 100 _ 10と、符号化'変調部 100 _ 10に接続された RF送信回路 100— 11とを備える。

[0029] 各受信局 200 (図 6)からの制御情報を含む制御信号は、図 7右下側に示されるように、 RF受信回路 100— 1により受信され、受信された制御信号は復調 '復号部 100 —2に入力される。復調 ·復号部 100— 2では、制御信号の復調'復号処理が行われ、各受信局の上り制御情報 (周波数ブロック毎の、下りリンクにおけるチャネル状態を含む）が、スケジューラ 100— 3に通知される。

[0030] 一方、図 7左上に示されるように、ネットワークからの IPパケットが受信されると、へッダ情報取得部 100— 4は、受信された IPパケットから宛先アドレス等のパケットヘッダ情報を取得し、取得したパケットヘッダ情報をバッファ管理部 100— 6に通知し、 IPパケットをパケット選別部 100— 5に入力する。

[0031] バッファ管理部 100— 6は、通知されたパケットヘッダ情報及び送信バッファ 100— 8から通知される各待ち行列の状態に基づいて、パケット選別部 100— 5に対してパケットデータの格納先を指定する。ノッファ管理部 100— 6は、宛先アドレスとそのァドレスに対応する待ち行列のメモリアドレスとを送信バッファ 100— 8に入力する。バッファ管理部 100— 6は、パケットヘッダ情報及び送信バッファ 100— 8から通知された各待ち行列の状態をスケジューラ 100 - 3に通知する。 [0032] パケット選別部 100— 5は、バッファ管理部 100— 6により指定されたパケットデータの格納先に基づいて、入力された IPパケットを選別し、選別したパケット毎に PDU生成部 100— 7に入力する。 PDU生成部 100— 7は、入力されたパケットを PDU化し、送信バッファ 100— 8に入力する。

[0033] 送信バッファ 100— 8は、バッファ管理部 100— 6により入力された宛先アドレスと、対応する待ち行列のメモリアドレスとに基づいて、入力された PDUから宛先（受信局又はユーザ）毎に別々の待ち行列を形成し、各待ち行列の状態をバッファ管理部 10 0_ 6に通知する。

[0034] セレクタ 100— 9は、スケジューラ 100— 3により指定された待ち行列からデータを取り出し、指定された周波数ブロックに関する符号化'変調部 100— 10に入力する。この周波数ブロックは、スケジューラ 100— 3により割り当てられる。スケジューラ 100 _ 3は、各受信局から通知された上り制御情報 (周波数ブロック毎の、下りリンクにおけるチャネル状態）、パケットヘッダ情報及び各待ち行列の状態に基づいて、どのュ一ザに優先的に周波数ブロックを割り当てるかを決定する。

[0035] 符号化 ·変調部 100— 10は、セレクタ 100— 9から入力されたデータに対して、符号化 '変調処理を行う。符号化 ·変調が行われたデータは RF送信回路 100— 11により各受信局へ送信される。

[0036] スケジューラ 100— 3は、受信局 200力フィードバックされた制御情報に基づき、優先度に従って各ユーザをランキングしたランキングテーブルを作成する。優先度は、それぞれの周波数ブロックについて、各ユーザの受信チャネル状態の良否に基づいて導出される。次に、周波数ブロック毎にスケジューリングを行う。例えば、図 8に示されるように、下りリンクの周波数帯域力 3個の周波数ブロック 1 , 2, 3に分割される。どの 1つの無線フレーム（タイムスロット）にも 3つの周波数ブロックが含まれる。無線フレームごとに且つ周波数ブロックごとに、受信チャネル状態が最良のユーザが選択され、そのフレームのその周波数ブロックに、選択されたユーザ用に下りリンクの共用データパケットが割り当てられる。図示の例では、左から 2番目の無線フレームでは、周波数ブロック 1はユーザ 3に割り当てられ、周波数ブロック 2はユーザ 1に割り当てられ、周波数ブロック 3はユーザ 4に割り当てられている。その直後の無線フレームでは、周波数ブロック 1, 2がユーザ 2に割り当てられ、周波数ブロック 3がユーザ 3に割り当てられている。

[0037] ところで、受信チャネル状態の良いユーザに優先的に周波数をスケジューリングすると、周波数ブロックが多く割り当てられるユーザと、そうでないユーザとが生じるおそれがある。ユーザ間での割当の公平性を保っため、同一ユーザに 1無線フレームで割り当てる周波数ブロックの数が、所定数 (K)以下は自然数）に制限されてもょレ、。即ち、 K個の周波数ブロックが割り当てられたユーザが、未割当の周波数ブロックに対するランキングテーブルから削除され、未割当の周波数ブロックを他のユーザへ割り当てるようにしてもよい。

[0038] 周波数ブロックに対する優先度は、以下に例示的に列挙される基準に基づいて決定されてもよい。

( 1 )各周波数ブロックの受信チャネル状態

(2)各周波数ブロックにおける受信チャネル状態の時間平均と、周波数ブロック毎の当該無線フレームにおける受信チャネル状態との比

(3) (周波数ブロックに含まれる）全サブキャリアに対する受信チャネル状態の平均と、割当対象の周波数ブロックの当該無線フレームにおける受信チャネル状態との比

(4) (周波数ブロックに含まれる）全サブキャリアにおける受信チャネル状態の平均をさらに時間平均した値と、当該無線フレームの割当対象の周波数ブロックにおける受信チャネル状態との比

受信チャネル状態、例えば受信 SIRによる優先度が同一の場合には、遅延スプレッドの大きいユーザを優先して割り当てることにより、周波数ダイバーシチ効果により、ピークスループットを向上させることができる。また、受信チャネル状態、例えば受信 SIRによる優先度が同一の場合に、遅延スプレッドの小さいユーザを優先して割り当ててもよレ、。遅延スプレッドの大きいユーザは、周波数ブロック間で平均受信チヤネル状態、例えば平均受信 SIRの差が小さいので、他の周波数ブロックを割り当てることができる。

実施例 2

[0039] 実施例 1で説明されたように、下りリンクの周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、 1以上の周波数ブロックをチャネル状態の良いユーザに優先的に割り当てることで、周波数の利用効率を向上させることができる。この場合において、周波数のスケジユーリングを行うには、各周波数ブロックの受信チャネル状態を知る必要がある。受信チャネル状態は、受信局 (典型的には移動端末)で測定された SIR等であり、これは、受信局から送信される上り制御チャネルで送信局（典型的には基地局）に報告される。送信局は、ユーザ毎に受信チャネル状態を知る必要があるだけでなぐ周波数ブロック毎にそれを知る必要がある。このため、複数の周波数ブロックを用意してスケジユーリングを行うために、制御チャネルでの情報伝送量が著しく増えてしまうことが懸念される。

[0040] 一般に、上りリンクの制御チャネルで必要な情報量 R (ビットレート）は、次式で表

up

現できる。

[0041] R = (Ks + A X N X Ka) /T · · · (1)

up

ここで、 Ksは周波数ブロックが実際に割り当てられたユーザ数を表し、 Aは SIRを表現するのに必要なビット数を表し (本実施例では、 A= 5である）、 Nは周波数ブロックの総数を表し、 Kaは周波数ブロックの割り当てられる可能性のあるユーザ数を表し、 Tは 1つのパケットの持続時間を表し、送信時間間隔 TTI (Transmission Time Inter val)とも呼ばれる。なお、ハイブリッド ARQの CRC結果（ACK/NACK)を報告するために、 1ビットが用意されている。上記の数式で、 Ks/T の部分は、周波数ブロックが実際に割り当てられた各ユーザからの CRC結果に関する情報量を表し、この部分は周波数ブロック数 Nによらない。 AX N X Ka/T の部分が、周波数ブロック毎に SIRを各ユーザが報告するのに必要な情報量を表す。

[0042] 例えば、 Ks = 4, N = 8, Ka = 20, T=0. 5ms とすると、

R = 1. 61Mbps になる。

up

[0043] また、 Ks = 8， N = 8， Ka = 40， T = 0. 5ms とすると、

R = 3. 22Mbps にもなる。

up

このように、周波数ブロック数を増やすほど、制御チャネルで伝送する情報量は非常に大きくなつてしまう。本発明の第 2の実施例は、このような問題に対処するものであり、本実施例によれば、下りリンクの周波数帯域が複数の周波数ブロックに分割され、 1以上の周波数ブロックが、受信チャネル状態の良いユーザに優先的に使用される通信システムにおいて、より少ない上り制御チャネルのデータ伝送量で効率的にチヤネル状態を報告できる無線通信装置及び無線通信方法が提供される。

[0044] 図 9は、本実施例で使用されるフィードバックデータ生成部を示す。このフィードバックデータ生成部は、図 6のフィードバックデータ生成部 200— 5として使用されてもよい。フィードバックデータ生成部 200— 5は、受信チャネル状態比較部 902と、報告内容決定部 904と、制御信号生成部 906とを含む。

[0045] 受信チャネル状態比較部 902は、受信チャネル状態測定部 200— 4から、本実施例では SIRである受信チャネル状態を示す量を受信する。受信した SIRが、そのまま周波数ブロック毎の SIRに対応しない場合は、平均化その他の適切な処理がなされる。例えば、 1000個のサブキャリア毎に SIRが測定され、 1つの周波数ブロックが 10 0個のサブキャリアを含むとする。この場合、 100個のサブキャリア毎に得られた 100 個の SIRが 10個ずつ平均化され、 10個の周波数ブロックに関する 10個の SIRが導出される。サブキャリア毎及び/又は周波数ブロック毎の SIRは、適切なメモリに記憶される。受信チャネル状態比較部 902は、周波数ブロック毎に得られた SIRを互いに比較し、比較結果を出力する。

[0046] 報告内容決定部 904は、比較結果に基づいて、所定数個の周波数ブロックに関する SIRを選択し、基地局に報告する SIRを決定する。所定数個の周波数ブロックが何であるかは、例えば次のようにして決定されてもよい。

[0047] (1)メモリに記憶された複数の SIRのうち、良好な品質を示す上位 L個の SIRが選択されてもよレ、。例えば、あるユーザに関し、図 10に示されるような SIRが得られた場合に、上位 3個（L = 3)の SIRが選択されるとする。この場合は、周波数ブロック a, b, c， d， e， f, gのうち、周波数ブロック c, e, fに関する 3つの SIRが選択される。上位からいくつの SIRを報告するかについては、予め決定されていてもよいし、基地局からの指示に応じて変更されてもよい。

[0048] (2)メモリに記憶された複数の SIRのうち、基地局から指定された X個の周波数プロックに関する SIRが選択されてもよい。例えば、図 10に示されるような SIR (受信チヤネル状態）が移動局で測定され、その移動局に対する下りのデータが周波数ブロック C, dで伝送されていたとする。この場合に、基地局は、その移動局に周波数ブロック C

, dに関する 2つの SIRを報告するよう指示してもよいし、或いは、周波数ブロック c, d に加えて又はその代わりに他の周波数ブロックの SIRを報告させてもよレ、。例えば、周波数軸上に並ぶ複数の周波数ブロックのうち、 2つおきに選択された周波数ブロックについての SIRが報告されてもよレ、。例えば、図 11に示されるような SIRが測定された場合に、周波数ブロック a, d, gについての 3つの SIRが選択されてもよい。

[0049] (3)メモリに記憶された複数の SIRのうち、所定の閾値を超える 1以上の SIRが選択されてもよレ、。言い換えれば、記憶された複数の SIRのうち、比較的チャネル状態の良レ、周波数ブロックにつレ、てのみ基地局に SIRが報告されてもょレ、。

[0050] 図 9の制御信号生成部 906は、報告内容決定部 904で選択された周波数ブロックの識別情報 (ID)と、その周波数ブロックについての SIRとを含む制御信号を生成する。即ち、制御信号は、周波数ブロックの ID及び SIRの組み合わせを所定数個含む。また、何らかの周波数ブロックが既に割り当てられ、下りのデータが受信されている場合には、そのデータの誤り検出結果を示す情報も、制御信号に含まれる。誤り検出結果を示す情報は、上述したように、肯定応答 (ACK)又は否定応答 (NACK)を示すように 1ビットで表現されてもよい。このようにして作成された制御信号は、符号化' 変調部 200— 6に与えられ、以後適切な送信処理がなされ、基地局にフィードバックされる。

[0051] 本実施例によれば、基地局に報告する SIRをある基準に基づいて選別し、報告される SIRの個数（周波数ブロックの数）を減らすことで、チャネル状態の良い周波数ブロックをユーザ毎に判別するのに必要な情報を確保しつつ、上りリンクの制御チヤネルで伝送する情報量を削減することができる。

実施例 3

[0052] 実施例 2では、基地局に報告する SIR数（周波数ブロックの数）が減らされたが、 SI Rを表現するビット数が削減されてもよい。例えば、ある周波数ブロックについての SI Rの絶対値が 5ビットで表現され、他の周波数ブロックについての SIRは、その絶対値との差分 (相対値)で表現されてもよい。一般に、差分は 5ビットより少ないビット数で表現できるので、総ての SIRを 5ビットで表現するよりも、伝送量を少なくすることができる。絶対値で表現される SIRは、どの周波数ブロックに関するものでもよい。例えば、最低のキャリア周波数を含む周波数ブロックや、最高のキャリア周波数を含む周波数ブロックが絶対値で表現されてもよレ、。或いは、周波数ブロックについての SIRとは別に定められた値が用意され、その値との差分で各 SIRが表現されてもよい。図 12 に示されるように、全帯域にわたる SIRの平均値が絶対値で表現され、各周波数プロックについての SIRが、その平均値との差分で表現されてもよい。

[0053] また、ある時点の SIRが絶対値で表現され、その絶対値に対する時間変化で以後の SIRが表現されてもよレ、。更に、目下の時点の SIRが、直前の時点の SIRとの時間変化で表現されてもよい。一般に、短時間の間に変化する量は、長時間の間に変化する量より少ないので、そのようにすると、より少ない伝送量で SIRを表現できる。ただし、移動局で受信した信号に誤りのあることが検出された場合には、次回、絶対値を報告したり、直前の SIRとの時間変化を無視したりして、不正確な値の連鎖を抑制することが望ましい。

[0054] 本実施例によれば、基地局に報告される SIRが、絶対値の値及び/又は差分で表現された値 (相対値）とで表現される。 SIRの報告に要するビット数を減らすことで、チャネル状態の良い周波数ブロックをユーザ毎に判別するのに必要な情報を確保しつつ、上りリンクの制御チャネルで伝送する情報量を削減することができる。

実施例 4

[0055] 実施例 2, 3では、 1回のフィードバックに要するデータ伝送量が削減された力フィードバックの頻度が減らされてもよい。例えば、受信局の移動度に基づいて、フィードバックの頻度が調整されてもょレ、。低速で移動する受信局の受信環境の変化は比較的少ないことが予想されるので、フィードバックの頻度が減らされてもよい。移動度は、例えば最大ドッブラ周波数で評価することができ、低速で移動する場合の最大ドッブラ周波数は小さい。逆に、高速で移動する受信局の受信環境の変化は比較的多レ、ことが予想されるので、フィードバックの頻度が増やされてもよい。一般に、受信局は、高速で移動するよりも、低速で移動することの方が多いので、フィードバックを頻繁に行う要請は少なレ、ことが予想される。

[0056] また、下りリンクの遅延スプレッドに応じてフィードバックの内容や頻度が調整されてもよレ、。一般に、遅延スプレッドが小さければ、周波数領域でのチャネル変動も小さレ、。従って、例えば、小さな遅延スプレッドを観測するユーザに関しては、 SIRの周波数ブロック間の相違が小さいので、帯域全体にわたる SIRの平均値 1つで、チャネル状態が評価されてもよい。或いは、フィードバックの頻度が減らされてもよい。

[0057] また、以前に通知した SIRと比べて、レベルが大きく変わった場合にのみ（変化量が閾値を超えた場合にのみ）、 SIRが基地局に送信されてもよい。例えば、静止状態の場合のように、 SIRの時間変化が小さい場合には、フィードバックの報告頻度を小さくすること力 Sできる。

[0058] 本実施例によれば、 SIRの報告頻度を減らすことで、チャネル状態の良い周波数ブロックをユーザ毎に判別するのに必要な情報を確保しつつ、上りリンクの制御チヤネルで伝送する情報量を削減することができる。

[0059] 上記の各実施例で説明された手法は、単独で使用されてもょレ、し、複数の手法が組み合わせられてもよい。

[0060] 図 13は、各実施例によるデータ伝送量の比較例を示す。上述したように、実施例 1 では、上りリンクの制御チャネルで必要な情報量 R (ビットレート）は、次式で表現で

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きる。

[0061] R = (Ks + A X N X Ka) /T · · · (1)

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ここで、 Ksは周波数ブロックが実際に割り当てられたユーザ数を表し、 Aは SIRを表現するのに必要なビット数を表し（上記実施例では、 A= 5である）、 Nは周波数ブロックの総数を表し、 Kaは周波数ブロックの割り当てられる可能性のあるユーザ数を表し、 Tは送信時間間隔 TTIを表す。

[0062] 実施例 2の手法では、周波数ブロックの総数 Nより少ない N'個の周波数ブロックについて、 SIRが基地局に報告される。従って、上りリンクの制御チャネルで必要な情報量 R は、次式で表現できる。

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[0063] R = (Ks + A X N' X Ka) /T · · · (2)

実施例 3の手法では、 SIRが絶対値と絶対値に対する相対値とで表現される。従つて、上りリンクの制御チャネルで必要な情報量 R は、次式で表現できる。

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[0064] R = (Ks + (A X 1 +YX (N- l) ) X Ka) /T · · · (3) ここで、「AX 1」とあるのは、 1つの絶対値を表現するのに必要なビット数を表し、 Yは絶対値に対する相対値 (差分）を表現するのに必要なビット数を表す。 N個の周波数ブロックのうち、 1つの周波数ブロックについての SIRは絶対値で表現され、残りの N - 1個の周波数ブロックの SIRにつレ、ては相対値で表現される。

[0065] 実施例 2の手法と実施例 3の手法が組み合わせられた場合は、 SIRが絶対値と相対値で表現され、 N'個の周波数ブロックについての SIRのみが基地局に報告される。従って、上りリンクの制御チャネルで必要な情報量 R は、次式で表現できる。

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[0066] R = (Ks + (A X 1 +YX (N' - l) ) X Ka) /T · · · (4)

図 13は、各パラメータの値が次のように設定される場合に、情報量 R を（1)乃至（

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4)の数式に従って計算した数値例を示す。

[0067] Ka (周波数ブロックの害 ijり当てられる可能性のあるユーザ数） = 20又は 40 ;

Ks (周波数ブロックが実際に割り当てられたユーザ数） =4 ;

N (周波数ブロックの総数） = 8；

N' (基地局に報告される SIRに関する周波数ブロック数） =4 ;

A (絶対値を表すのに使用されるビット数） = 5 ;

Y (絶対値との差分を表すのに使用されるビット数） = 2；及び

T (送信時間間隔 TTI) =0. 5ms。

[0068] 図中、「実施例 1」の列の数値は数式（1)に従って算出され、「実施例 2」の列の数値は数式 (2)に従って算出され、「実施例 3」の列の数値は数式 (3)に従って算出され、「実施例 2 + 3」の列の数値は数式 (4)に従って算出されたものである。ユーザ数が 20の場合も 40の場合も、本発明によれば、情報量を顕著に少なくすることができる。実施例 2によれば、実施例 1に比べて 51%に減らすことができ、実施例 3によれば 48%に減らすことができ、実施例 2 + 3では 28%までにも減らすことができる。

[0069] 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなぐ本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されてきたが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなぐ 1以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。

[0070] 本国際出願は 2005年 4月 1日に出願された日本国特許出願第 2005-106907号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims

請求の範囲

[1] 下りリンクの周波数帯域力 1以上のキャリア周波数を含む周波数ブロックを複数個含み、 1ユーザへのデータ伝送に 1以上の周波数ブロックが利用される通信システムに使用される無線通信装置であって、

周波数ブロック毎に受信信号品質を測定し、複数の受信信号品質を記憶する手段と、

複数の受信信号品質を比較する手段と、

所定数の受信信号品質を、上りリンクの制御チャネルで送信する手段と、を備えることを特徴とする無線通信装置。

[2] 前記所定数の受信信号品質は、記憶された複数の受信信号品質のうち品質の良い上位所定数個を選択することで得られる

ことを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

[3] 前記所定数の受信信号品質は、下りリンクの制御チャネルで通知された 1以上の周波数ブロックについての受信信号品質である

ことを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

[4] 前記所定数の受信信号品質の 1以上は、基準値との差分で表現される

ことを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

[5] 前記基準値は、下りリンクの周波数帯域にわたる受信信号品質の平均値であることを特徴とする請求項 4記載の無線通信装置。

[6] 前記比較する手段が、前記差分と閾値との比較を行う

ことを特徴とする請求項 4記載の無線通信装置。

[7] 前記上りリンクの制御チャネルで送信される受信信号品質が、時間順に送信され且つ前回送信されたものとの差分で表現される

ことを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

[8] 受信信号から導出されるドッブラ周波数に応じて、前記所定数の受信信号品質を前記上りリンクの制御チャネルで送信する頻度が調整される

ことを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

[9] 受信信号から導出される遅延スプレッド特性に応じて、前記所定数の受信信号品質を前記上りリンクの制御チャネルで送信する頻度が調整される

ことを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

下りリンクの周波数帯域が、 1以上のキャリア周波数を含む周波数ブロックを複数個含み、 1ユーザへのデータ伝送に 1以上の周波数ブロックが利用される通信システムに使用される無線通信方法であって、

通信相手から信号を受信し、

周波数ブロック毎に受信信号品質を測定して複数の受信信号品質を記憶し、複数の受信信号品質を互いに比較し、

所定数の受信信号品質を、上りリンクの制御チャネルで送信する、

ことを特徴とする無線通信方法。