JP2012170128A - 制御チャネル情報伝送方法、これを用いた基地局及びユーザ端末 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯを適用する伝送では可変パラメータの数が増え、制御チャネルに必要な情報ビット数が増加するという問題がある。さらに、一つのフレームにおいて同時多重ユーザ数が増えた場合にも、制御チャネルの情報はユーザ数に比例して増大するという問題を解決する。
【解決手段】
適応符号化変調を行うための制御チャネル情報の伝送方法であって、送信側で、前記制御チャネル情報に対し、一定の符号化率で誤り訂正符号化を行い、前記誤り訂正符号化された制御チャネル情報を所定の変調方式で変調して伝送し、さらに、前記誤り訂正符号化された信号に対し、前記変調の前に多入力多出力の適用の有無に応じて、符号の間引きをし、あるいは、符号の繰り返しを行う。
【選択図】図９

Description

本発明は、制御チャネル情報伝送方法、及びこれを用いた基地局及びユーザ端末に関する。

第３世代の移動通信システムでは、データパケットの伝送効率を高めるために、適応変復調、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）、スケジューリングなどの適応無
線リンクが用いられる。

これらの適応無線リンク制御は、個別又は共有の制御チャネルを用いて行われ、制御チャネルとほぼ同時に伝送されるデータチャネルで使用しているリンクパラメータを各ユーザ端末に通知する。

例えば、適応符号化変調（ＡＭＣ：Adaptive Modulation and Coding）方式の場合、制御チャネルはデータチャネルの変調方式及び符号化率などの情報を伝送する。ＨＡＲＱの場合、制御チャネルはデータチャネルで伝送されるパケットのパケット番号や再送回数などの情報を伝送する。スケジューリングの場合、制御チャネルはユーザＩＤ等の情報を伝送する。

第３世代の移動通信システムのための３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Protocol）で標準化されているＨＳＤＰＡ(High Speed Downlink Packet Access)では、非特許文献１に記載されているように、ＨＳ−ＳＣＣＨ（Shared Control Channel for HS-DSCH）と呼ばれる共通制御チャネルを用いて、表１に示すような制御情報の伝送が行われる。

さらに、上記ＨＳＤＰＡでは、無線環境と伝送速度の関係を示す図１において、ＡＭＣ方式の場合、無線環境Ｉの変化において伝播状態が良い場合（閾値レベルＴＨを超える時）は、変調方式を１６値ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation) として符号化率を大きくし、高速データ伝送を行う。

一方、伝播状態が悪い場合（閾値レベルＴＨ以下の時）は、変調方式をＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift keying）として符号化率を小さくし、低速でデータ伝送を行う。

このようにして、ＡＭＣ方式によりユーザの伝送速度を変えることで品質を一定に保つことが行われる。すなわち、上記図１に示したように、ＨＳＤＰＡでは、伝播状態Ｉに応じてユーザデータであるＨＳ−ＤＳＣＨの変調方式および符号化率を可変にしている。そして、このユーザデータに関する制御情報であるＨＳ−ＳＣＣＨもユーザデータ（ＨＳ−ＤＳＣＨ）とともに伝送される。

しかし、この際、制御情報であるＨＳ−ＳＣＣＨについては、無線環境と情報量の関係を示す図２に示すように、制御情報ＩＶに対する誤り訂正符号化の符号化率が一定であり、従って無線環境Ｉの良／悪に関わらず、伝送される情報量は一定となる。

かかる場合は、無線環境Ｉが良好な状態にある場合は、伝送される制御情報に対して過剰品質となる。

さらに、次世代の移動通信システムでは、高速なデータ伝送を実現するために、マルチキャリア伝送や複数アンテナを用いたマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ：Multi Input Multi Output)伝送が用いられる。この場合、サブキャリア毎や送信アンテナ毎の無線パラ
メータの適応制御が用いられることにより伝送特性を更に向上させることが可能である。

かかるＭＩＭＯを用いる場合は、図３に示すように伝搬状態Ｉの良／悪に応じて、ＭＩＭＯ適用の有／無の制御が行われる。すなわち、ＭＩＭＯ適用の有無と伝送速度の関係を示す図３において、ＭＩＭＯ適用の場合は、伝送速度が高くなり、そうでない場合は、伝送速度は低くなる。

さらに、本出願人は、先に、ＭＩＭＯを用いる伝送システムにおいて、所定の条件（ＭＩＭＯ適用の有／無）に応じて情報量の異なる複数の制御チャネルフォーマットから一つの制御チャネルフォーマットを選択し、この選択した制御チャネルフォーマットを用いて制御チャネルを伝送するという発明を提案している（国際公開WO2006/070466：以降、単
に先願という）。

かかる先願のねらいは、ＭＩＭＯ適用の有無によって制御チャネルの情報ビット数が異なる場合を想定している。図４（表２）に示すように、ユーザデータにＭＩＭＯ適用有（期間III）では、制御チャネルの情報ビット数ＩＶが多くなる。これに対し、ユーザデータにＭＩＭＯ適用無では、図５（表３）に示すように、制御チャネルの情報ビット数が少なくなるということを前提にしている。

したがって、ＭＩＭＯ適用と制御チャネルの情報量との関係を示す図６に示すように、ＭＩＭＯを適用する、伝搬環境Ｉの期間IIIでは可変パラメータの数が増え、制御チャネ
ルに必要な情報ビット数が増加するという問題がある。さらに、一つのフレームにおいて同時多重ユーザ数が増えた場合にも、制御チャネルの情報はユーザ数に比例して増大するという問題がある。

３GGP TS 25.212 V5.9.0(2004-06)

したがって、本発明は、適応符号化変調（ＡＭＣ：Adaptive Modulation and Coding）方式を適用したパケット型データ伝送において、制御チャネル情報であるＨＳ−ＳＣＣＨに対する誤り訂正符号化における符号化率を可変とすることにより上記の問題を解決することに着目した。

そして、上記問題を解決する本発明の第１の態様は、適応符号化変調を行うための制御チャネル情報の伝送方法であって、送信側で、前記制御チャネル情報に対し、一定の符号化率で誤り訂正符号化を行い、前記誤り訂正符号化された制御チャネル情報を所定の変調方式で変調して伝送し、さらに、前記誤り訂正符号化された信号に対し、前記変調の前に多入力多出力の適用の有無に応じて、符号の間引きをし、あるいは、符号の繰り返しを行うことを特徴とする。

また、上記問題を解決する本発明の第２の態様は、適応符号化変調を行うための制御チャネル情報を伝送する伝送システムであって、基地局側に、前記制御チャネル情報に対し、一定の符号化率で誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化装置と、前記誤り訂正符号化装置で誤り訂正符号化された制御チャネル情報を所定の変調方式により変調を行う変調装置と、さらに、前記誤り訂正符号化装置の出力信号に対し、前記変調装置による変調の前に多入力多出力の適用の有無に応じて、符号の間引きをし、あるいは、符号の繰り返しを行う装置を有することを特徴とする。

上記の態様において、前記多入力多出力の適用のときに前記符号の間引き量を、前記多入力多出力を適用しないときの間引き量より大きくして、伝送符号ビット数を前記多入力多出力の適用の有無によらず所定数とすることを特徴とする。

また、前記伝送方法において、受信側で、前記伝送された制御チャネル情報を受信し、前記所定の変調方式に対応して復調し、前記多入力多出力の適用の有無を応じた前記符号の間引きあるいは前記信号の繰り返しを反映した符号化率のそれぞれに対応する誤り訂正復号を行うことを特徴とする。

さらに、前記態様において、受信側で、前記多入力多出力の適用の有無に応じた前記符号の間引きあるいは前記符号の繰り返しを反映した符号化率のそれぞれに対応する誤り訂正復号装置により、共通に受信される信号に対し誤り訂正復号を行い、 さらに前記誤り訂正復号された信号の内の確からしさを判断し、前記確からしさの判断結果に基づき、有効とされた誤り訂正復号された信号を出力することを特徴とする。

本発明の特徴は、更に以下の図面に従い説明される発明の実施の形態例から明らかになる。

図１は、従来技術としてのＨＳＤＰＡ、ＨＳ−ＤＳＣＨのＡＭＣ制御におけ る無線環境と伝送速度の関係を示す図である。 図２は、従来技術としてのＨＳＤＰＡ、ＨＳ−ＳＣＣＨにおける無線環境と 情報量の関係を示す図である。 図３は、先願におけるＭＩＭＯ適用のＨＳ−ＤＳＣＨにおける無線環境と伝 送速度の関係を示す図である。 図４は、ＭＩＭＯ適用有りの制御チャネルフォーマットの一例を示す図であ る。 図５は、ＭＩＭＯ適用無しの制御チャネルフォーマットの一例を示す図であ る。 図６は、ＭＩＭＯを適用したＨＳ−ＳＣＣＨにおける無線環境と情報量の関 係を示す図である。 図７は、本発明を適用する基地局１及びユーザ端末２を含む伝送システムの 構成例ブロック図である。 図８は、先願発明に対応する制御チャネル生成部１２の構成を示す図である 。 図９は、本発明に従う制御チャネル生成部１２の第１の構成例を示す図であ る。 図１０は、本発明を適用した場合のＭＩＭＯ適用と制御チャネルの情報量 との関係を示す図である。 図１１は、本発明に従う制御チャネル生成部１２の他の構成例を示す図で ある。 図１２は、本発明に従うユーザ端末における制御チャネル復調部の構成例 である。 図１３は、本発明の効果を先願の発明を用いる場合と比較して示す図であ る。

以下に図面に従い、本発明の実施の形態例を説明する。

図７は、本発明を適用する基地局１及びユーザ端末２を含む伝送システムの構成例ブロック図である。特に本発明は、制御チャネル生成部１２の実施例構成に特徴を有する。

基地局１からユーザ端末２への下りリンクの制御チャネル伝送について、前記先願のＭＩＭＯを適用する実施例を用いて、本発明の特徴を説明する。ただし、本発明の適用は、かかる図７に示す伝送システム構成に限定されるものではない。

基地局1のフォーマット選択／割当部１０は、多重ユーザ数、ユーザ端末の送受信機能
、下りQoS、下りCQI(Channel Quality Indicator)などの情報に基づいて、制御チャネル
フォーマットを選択する。

ここで、選択対象とされる制御チャネルフォーマットの例は、先に図４（表２）、図５（表３）に示したごとくである。

図４（表２）に示した制御フォーマットＡは、適応制御パラメータとして変調方式（アンテナ１）〜変調方式（アンテナ４）、符号化率、拡散率、コードセットからなる。例えば、変調方式（アンテナ１）〜変調方式（アンテナ４）は、可変範囲として４種類の変調方式（ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ）が設定されている。この表２に示した制御チャネルフォーマットＡでは、適応パラメータの種類と可変範囲が広く、例えば、ＭＩＭＯ伝送時、アンテナ毎に変調方式を可変にすることができる。

一方、図５（表３）に示した制御フォーマットＢは、適応制御パラメータとして変調方式（アンテナ共通）、符号化率、拡散率、コードセットからなる。例えば、変調方式（共通）は、可変範囲として２種類の変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ）が設定されている。この表３に示した制御チャネルフォーマットＢは、適応制御パラメータの種類と可変範囲が制御チャネルフォーマットＡと比べて制限されており、ビット数が制御チャネルフォーマットＡの約１／２である。

図７に戻り説明する。フォーマット選択／割当部１０で選択された制御チャネルフォーマットの割当てを表す情報は、シグナリング生成部１１から選択部１５、送信部１６を通してユーザ端末２にシグナリング情報として通知される。またフォーマット割当て情報は制御チャネル生成部１２及びデータチャネル生成部１３に通知される。

制御チャネル生成部１２は、後に説明する実施例に対応して構成、作用が異なるが、基本的構成として誤り訂正符号化装置と、変調装置により構成される。

制御チャネル生成部１２及びデータチャネル生成部１３で生成された制御チャネル及ぶデータチャネルは、フォーマット割当て情報に基づき多重化部１４で多重化された後、送信部１６により下りリンクを介してユーザ端末２に送られる。

ユーザ端末２のシグナリング復調部２２は、基地局１から受信部２０を通して通知されたシグナリング情報（フォーマット割当て情報）を復調し、下りリンクの制御チャネルフォーマットを制御チャネル復調部２３に通知する。制御チャネル復調部２３は、シグナリング復調部２２から通知された下りリンクの制御チャネルフォーマットに基づき、制御チャネルの復調を行う。制御チャネル復調部２３は、制御チャネルから復調した下りリンクの適応制御パラメータをデータチャネル復調部２１に通知する。

データチャネル復調部２１は、制御チャネル復調部２３から通知された適応制御パラメータを用いてデータチャネルの復調を行う。

下りリンクの制御チャネルフォーマットの選択に使用される下りＣＱＩは、ユーザ端末２の伝搬路測定部２４において測定される。下りＣＱＩは、上りＱｏＳやユーザ端末２の送受信機能と伴に、ユーザ端末２から基地局１への上りリンクの制御チャネルによって基地局１へ伝送される。

つぎに、ユーザ端末２から基地局１への上りリンクの制御チャネル伝送について説明する。

上りリンクの制御チャネルフォーマットは下りリンクの制御フォーマットと同様に、基地局１のフォーマット選択／割当部１０で選択される。上りリンクの制御チャネルフォーマットの選択には、多重ユーザ数、ユーザ端末の送受信機能、上りＱｏＳ、上りＣＱＩ（Channel Quality Indication）等の情報が使用される。

選択された上りリンクの制御フォーマットは、シグナリング生成部１１から選択部１５、送信部１６を介してユーザ端末２にシグナリング情報として通知される。シグナリング復調部２２は、基地局１から通知されたシグナリング情報を復調し、上りリンクの制御チャネル及びデータチャネルの割当て（多重方法）を決定し、そのフォーマット割当て情報を制御チャネル生成部２５及びデータチャネル生成部２７に通知する。

基地局１では、フォーマット選択／割当部１０が選択した上りリンクの制御チャネルフォーマットを上りリンクの制御チャネル復調部１８に通知する。

制御チャネル復調部１８は、フォーマット選択／割当部１０から通知された上りリンクの制御チャネルフォーマットに基づき、制御チャネルの復調を行う。制御チャネル復調部１８は復調した上りリンクの適応制御パラメータをデータチャネル復調部１９に通知する。

データチャネル復調部１９は、制御チャネル復調部１８から通知された適応制御パラメータを用いて、データチャネルの復調処理を行う。上りリンクの制御チャネルフォーマットの選択に使用される上りＣＱＩは、基地局１の伝搬路測定部１７において測定される。

なお、測定された上りＣＱＩは伝搬路測定部１７からフォーマット選択／割当部１０に通知される。また、ユーザ端末２から基地局１への上りリンクの制御チャネルによって、基地局１に伝送された上りＱｏＳ、下りＣＱＩ、ユーザ端末２の送受信機能はフォーマット選択／割当部１０に送られる。

つぎに、図７において、制御チャネル生成部１２の構成例を説明する。ここで、先願においては、図４、図５に示したように、ＭＩＭＯを適用し、ＭＩＭＯ適用の有無によって、制御チャネルの情報ビット数が異なる場合を想定している。

すなわち、ユーザデータにＭＩＭＯ適用有りでは、制御チャネルの情報ビット数が多く（図４参照）、ユーザデータにＭＩＭＯ適用無しでは、制御チャネルの情報ビット数が少なくなる（図５参照）ように、複数の制御チャネルフォーマットから一の制御チャネルフォーマットを選択して用いる。

かかる場合、制御チャネル生成部１２の構成は、図８に示すごとくになる。

誤り訂正符号化装置１２０と変調装置１２１を有している。誤り訂正符号化装置１２０により誤り訂正符号化が行われ、これに対応してユーザ端末２側の制御チャネル復調部２３で誤り訂正復号が行われる。

ここで、送信すべき符号情報のビット数と、これを誤り訂正符号化して得られる送信符号のビット数との比である符号化率ＲをＲ＝０．２４１とすると、図８においてＭＩＭＯ適用無しの場合に、送信すべきフレームの符号情報のビット数６８に対し、送信符号のビット数は、２８２＝{６８×（１／０．２４１）}ビットとなる。

一方、ＭＩＭＯ適用有りの場合に、送信すべきフレームの符号情報のビット数を１４１とすると、送信符号のビット数は、５８５＝{１４１×（１／０．２４１）}ビットとなる。

このように、符号化率を固定としているので、図６に示したように、ＭＩＭＯ適用のときの送信符号ビット数が大きくなってしまうという問題が有る。

したがって、本発明によりかかる問題を解決する。

図９は、本発明に従う制御チャネル生成部１２の第１の構成例を示す図である。図８の構成と同様に、制御チャネル生成部１２は、誤り訂正符号化装置１２０と変調装置１２１を有している。

図８の構成と異なる特徴は、誤り訂正符号化装置１２０における符号化率を可変とすることである。

符号化率が大であるときは、伝播路の誤りに弱く、符号化率が小のときは伝播路の誤りに強い。一方でＭＩＭＯは伝播路の誤りが少ないときに適用し、多いときは適用しない。

このため、ユーザデータにＭＩＭＯ適用有りでは、制御チャネル生成の誤り訂正符号化装置の符号化率を大きくする。反対に、ユーザデータにＭＩＭＯ適用無しでは、制御チャネル生成の誤り訂正符号化装置の符号化率を小さくする。

実施例として、ユーザデータにＭＩＭＯ適用有りのとき、制御チャネル生成部１２の誤り訂正符号化装置１２０の符号化率を０．５とする。これにより、送信符号のビット数は、２８２（＝１４１÷０．５）ビットとなる。一方、ユーザデータにＭＩＭＯを適用しない場合は、図８の例と同様に誤り訂正符号化装置１２０の符号化率を０．２４として、２８２（＝１４１÷０．２４）ビットを伝送することになる。

これにより、ＭＩＭＯ適用有り・無しに関わらず、伝送符号ビットが同じとなり、無線リソースを無駄にすること無く制御情報の品質を一定にすることが出来る。

図１０は、本発明を適用した場合のＭＩＭＯ適用と制御チャネルの情報量との関係を示す図である。図６との比較において、ＭＩＭＯを適用した場合であっても、誤り訂正符号化後の伝送符号ビット数を一定にすることができる。これによりリソースが無駄となることを防ぐことが出来る。

図１１は、制御チャネル生成部１２の他の実施例構成を示す図である。この実施例では、誤り訂正符号化装置１２０と変調装置１２１との間にパンクチャ機能又はレピテション機能を選択適用する装置１２２を備える点に特徴を有する。

すなわち、この実施例では、誤り訂正符号化装置１２０の符号化率を、ＭＩＭＯ適用有り無しに関わらず、一定にする。一方、誤り訂正符号化装置１２０の出力側に置かれるパンクチャ機能又はレピテション機能を有する装置１２２により等価的に符号化率を変える構成である。

これにより変調装置１２１の入力側において、符号化率が可変とされることは、図９に示した制御チャネル生成部１２の構成と同じ意味である。

いま、パンクチャ機能を有する場合は、装置１２２は、ＭＩＭＯ適用有りのときパンクチャ機能により、誤り訂正符号化装置１２０の出力データを一定間隔に間引く処理を行う。ＭＩＭＯ適用無しのときは、誤り訂正符号化装置１２０の出力データをそのまま通過させる。これにより、誤り訂正符号化装置１２０の出力が変調装置１２１に入力するときの微と数は、ＭＩＭＯ適用の有無に拘わらず同じとすることが出来る。

また、レピテション機能を有する場合は、装置１２２は、ＭＩＭＯ適用無しのときレピテション機能により、誤り訂正符号化装置１２０の出力データの同じビットを繰り返し出力する。かかる場合もＭＩＭＯの適用無いときの送信ビット数をＭＩＭＯ適用有りのときの送信ビット数とほぼ同じにすることが出来る。

図１２は、本発明の更に他の実施例である。図７における伝送システムにおいて、基地局１におけるシグナリング生成部１１の機能として、ＭＩＭＯ適用の有無、及び制御チャネル生成部１２におけるフォーマットの通知が行われる。図１２に示す実施例は、かかるシグナリング生成部１１の機能を不要するものである。

すなわち、受信側であるユーザ端末２において、２種類の制御チャネルフォーマット即ち、ＭＩＭＯ適用有りと無しの場合に対応する制御チャネルフォーマットを用いて受信する。そして、受信したデータから、正しそうな、いずれかのフォーマットを検出する。これにより送信側である基地局１は、ＭＩＭＯ適用の有無を通知する情報ビットのリソースを使用することなく、受信側にＭＩＭＯ適用の有無を通知することができる。

図１２に示す制御チャネル復調部２３において、シグナリング復調なしに基地局１側から送られた信号を復調する復調器２３０の出力側に前記の２種類の制御チャネルフォーマットのそれぞれに対応する２つの誤り訂正復号装置２３１ａ、２３１ｂを有している。

第１の誤り訂正復号装置２３１ａは、ＭＩＭＯ適用無しの場合のビット数６８のフレーム信号に対し、誤り訂正復号化を行ったとき、正しい出力を得ることが出来る。このために、誤り訂正復号装置２３１ａは、符号化率＝０．２４として誤り訂正復号化を行う。

一方、第２の誤り訂正復号装置２３１ｂは、ＭＩＭＯ適用有りの場合のビット数１４１のフレーム信号に対し、誤り訂正復号化を行ったとき、正しい出力を得ることが出来る。このために、符号化率＝０．５として誤り訂正復号化を行う。

信頼度判定、選択装置２３２は、第１及び第２の誤り訂正復号装置２３１ａ、２３１ｂの出力からいずれの復号結果が正しそうであるかを判定し、その結果に基づき誤り訂正復号装置２３１ａ、２３１ｂの一方側の出力を選択する。

これにより、ＭＩＭＯ適用の有無を通知する情報ビットのリソースを節約することが出来る。

図１３は、本発明の効果を先願の発明を用いる場合と比較して示す図である。

図１３Ａは、ＨＳＤＰＡを使用した基地局からの送信電力比を示す。図１３Ａに示されていない残りの電力がトラフィックチャネルに割り当てる電力になる。

図１３Ｂは、図１３Ａから求めたトラフィックチャネルで使用可能な電力をＨＳ−ＳＣＣＨのチャネル数毎に示している。先に述べたように、先願における発明では、情報量が大きくなってもＨＳ−ＳＣＣＨの符号化率は一定である。このために、ＭＩＭＯの適用有無によりトラフィックチャネルで使用可能な電力が異なっている（図１３Ｂ、III参照）
が、本発明では、これが一定になっている（図１３Ｂ、ＩＶ参照）。

例えば、トラフィックチャネルが２チャネルの場合（図１３Ｂ中の矢印）、本発明の効果は、先願発明に比べ電力で１．５倍の効果が有る。

上記に図面に従い説明したように、本発明により、誤り訂正符号の符号化率を制御チャネルの態様に応じて可変とすることにより、伝搬状態の良否に関わらず、伝送品質を一定にすることが可能と成り、また、ＭＩＭＯ適用時においても制御情報ビット伝送に対する過剰品質となることを防ぐことが出来る。

Claims (2)

1. 適応符号化変調を行うための制御チャネル情報の伝送方法であって，
   送信側で，
   前記制御チャネル情報に対し，誤り訂正符号化を行い，
   前記誤り訂正符号化された制御チャネル情報を所定の変調方式で変調して伝送し，
   さらに，多入力多出力の適用のときに，前記変調の前の前記制御チャネルの符号化率を前記多入力多出力を適用しない時の符号化率より大きくする，
   ことを特徴とする制御チャネル情報の伝送方法。
2. 請求項１において，
   受信側で，
   前記伝送された制御チャネル情報を受信し，前記所定の変調方式に対応して復調し，前記多入力多出力の適用の有無を反映した符号化率に対応する誤り訂正復号を行う，
   ことを特徴とする制御チャネル情報の伝送方法。

Images