专利名称：无线通信系统、基站装置及频率分配方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统、基站装置及频率分配方法。本申请基于2009年11月26日在日本提出的特愿2009-268816号主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术：
近年，随着下一代移动体无线通信系统研究的盛行，要求在受限制的频带中完成更大的传送容量。例如，作为在同一小区存在多个移动站的环境下的复用方式之一，有将整个频带分割成被称为资源块(RB :Resource Block)的分配单位，向各移动站分配互不相同的RB同时进行通信的FDM(Frequency Division Multiplexing :频分复用)方式的调度。可是，在该方式中，由于某一移动站所使用的RB不能分配给其他移动站，所以在存在多个移动站的情况下，各移动站能使用的带宽被限制得更加严格。这种情况下，作为不变更带宽来提高传送容量的方法，可举出根据信道状态变更调制方式或纠错码的编码率以增加传送位速率的AMC (Adaptive Modulation and Coding :自适应调制编码方式)。然而,在AMC 中，若将调制方式从 QPSK (Quaternary Phase Shift Keying :4 相相移调制)变更成 16QAM(16_ary Quadrature Amplitude Modulation :16 值正交调幅)这种的更多值的方式，则一次能发送的位数可提高、即位速率可提高，但是调制信号点的信号间距离变窄，所以每一位需要较多的发送能量。因此，若无法获得充分的发送能量，则错误率会增加、吞吐量会降低。另外，同样，在纠错码的编码率下随着编码率变高而位速率也增加，但是由于纠错码的纠错能力会下降，因而位误码率会增加。因此，为了根据AMC来提高吞吐量，需要在各调制方式、各编码率下掌握了位误码率特性之后，利用获得期望的位速率所需的发送电力来将位误码率抑制得充分低，由于发送装置的能力使得发送电力受到限制，所以要求高的信号噪声功率比(SNR Signal to Noise power Ratio)。在多用户环境下利用了 FDM方式的情况下，为了相互避开向其他移动站分配的频率，进行了频谱的分配。为此，存在尽管某一频谱的SNR良好但已分配给其他移动站，则结果会分配SNR低的频谱的问题。针对该问题，提出了下述技术容许在移动站之间频谱的一部分重叠来进行分配，从而能向各移动站分配最佳的传播路径特性的频谱的谱重叠资源管理(S0RM :Spectrum-Overlapped Resource Management)技术(例如非专利文献 I)。在SORM技术中，以通过非线性迭代均衡处理将重叠的干扰去除为前提，通过运用希望信号的能量，各接收装置将谱分配到期望频率，去除接收装置之间的IUIdnter UserInterference :用户间干扰)，能够获得每个移动站的解码数据。现有技术文献非专利文献非专利文献I :横枕他、「夕M f S7 夕卜 > 制御f用P t 7 夕卜 > 重複 'J y — H i、>卜」電子情報通信学会2008年 総合大会論文集、B-5-5U2008年3月
发明内容
(发明要解决的课题)然而，在非专利文献I记载的SORM技术中，因为每用户的符号数为“512”、用户数为“2”，所以分配给各移动站的频带宽度的合计为512X2 = 1024。并且，关于系统带宽而言，在非专利文献I中，FFT(Fast Fourier Transform ;快速傅里叶变换)点数为“1024”，由于与分配给各移动站的频带宽度的合计相等，所以若容许重叠地分配频谱，则存在无法有效利用频带的一部分的问题。本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够增加有效利用的频带并能提高作为所有移动站的吞吐量的合计的小区吞吐量的无线通信系统、基站装置及频率分配方法。
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(用于解决课题的技术方案)(I)本发明的一方式为无线通信系统，具备多个发送装置，将发送信号变换成频率信号，并配置到对该装置分配的频谱来进行发送；和接收装置，接收所述多个发送装置发送的信号，去除所述发送装置的信号间的干扰，并分离成每个所述发送装置的信号，合计对所述多个发送装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。(2)另外，本发明的另一方式为上述的无线通信系统，直至满足基于容许重叠率和所述发送装置各自的可发送带宽这二者中的至少一者的分配结束条件为止，对所述发送装置分配所述频谱，所述容许重叠率是所述发送装置之间的频谱的重叠率、且是满足期望的通信质量的重叠率。(3)另外，本发明的另一方式为上述的无线通信系统，在以不容许重叠的方式进行了针对所述多个发送装置的频谱的分配之后，直至满足基于容许重叠率和所述发送装置各自的可发送带宽这二者中的至少一者的分配结束条件为止追加进行容许重叠的分配，所述容许重叠率是所述发送装置之间的频谱的重叠率、且是满足期望的通信质量的重叠率。(4)另外，本发明的另一方式为上述的无线通信系统，所述分配结束条件是合计对全部所述发送装置分配的频谱而得到的带宽达到根据所述容许重叠率和系统带宽算出的容许分配带宽；或者对全部所述发送装置的每一个而言，合计所分配的频谱而得到的带宽达到该发送装置的所述可发送带宽。(5)另外，本发明的另一方式为上述的无线通信系统，基于所述多个发送装置的装置数量、可分配的系统带宽和容许重叠率来决定不容许重叠的分配带宽，在基于所述不容许重叠的分配带宽进行了不容许重叠的分配之后，对未被分配的频率分配全部发送装置的频谱，所述容许重叠率是所述发送装置之间的频谱的重叠率、且是满足期望的通信质量的
重叠率。(6)另外，本发明的另一方式为上述的无线通信系统，基于从所述发送装置向所述接收装置的传播路径特性来算出所述容许重叠率，使得在所述接收装置中从接收到的信号向每个所述发送装置的信号的分离能够以期望的质量进行。(7)另外，本发明的另一方式为基站装置，其接收将发送信号变换成频率信号并配置到对该装置分配的频谱来进行发送的多个移动站装置所发送的信号，去除所述移动站装置的信号间的干扰，并分离成每个所述移动站装置的信号，合计对所述多个移动站装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。(8)另外，本发明的另一方式为一种无线通信系统中的频率分配方法，所述无线通信系统具备多个发送装置，将发送信号变换成频率信号，并配置到对该装置分配的频谱来进行发送；和接收装置，接收所述多个发送装置发送的信号，去除所述发送装置的信号间的干扰，并分离成每个所述发送装置的信号，合计对所述多个发送装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。(发明效果)根据本发明，因为合计分配给多个发送装置的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽，所以能够增加有效利用的频带，并能够提高小区吞吐量。
图I是表示本发明的第I实施方式中的无线通信系统的概略构成的概念图。图2是表示该实施方式中的移动站装置11 14及基站装置15的构成的概略框图。图3是表示该实施方式中的作为发送装置的发送部102的构成的概略框图。图4是表示该实施方式中的作为接收装置的接收部503及控制部501的构成的概略框图。图5是说明该实施方式中的调度部308的动作原理的图。图6是说明该实施方式中的调度部308的调度的流程图。图7是表示本发明的第2实施方式中的接收部503和控制部501a的构成的概略框图。图8是说明该实施方式中的调度部308a的动作原理的图。图9是说明该实施方式中的调度部308a的调度的流程图。 图10是表示本发明的第3实施方式中的接收部503和控制部501b的构成的概略框图。图11是说明该实施方式中的调度部308b的动作原理的图。图12是说明该实施方式中的调度部308b的动作的流程图。
具体实施例方式[第I实施方式]以下，参照附图，说明本发明的第I实施方式。图I是表示本发明的实施方式中的无线通信系统的概略构成的概念图。如图I所示，本实施方式中的无线通信系统包括具备发送装置的移动站装置11、12、13、14、以及具备接收装置的基站装置15。这里，虽然将同一小区内的移动站装置数U设为U = 4，但是U的值也可根据小区的状况而采用其他值。在图I的无线通信系统中，在从移动站装置11 14向基站装置15的上行链路的通信中，使用了谱重叠资源管理(SORM)。即，在各移动站装置11 14向基站装置15发送信号时，使一部分的频率信号在移动站装置间重叠来发送信号，基站装置15利用干扰抑制功能进行抑制。由此，各移动站装置11 14能够使用接收状况良好的频率来进行传送。图2是表示移动站装置11 14及基站装置15的构成的概略框图。因为移动站装置11 14具有相同构成，所以在这里作为代表而仅说明移动站装置11。移动站装置11具备控制部101、发送部102以及接收部103。基站装置15具备控制部501、发送部502以及接收部503。移动站装置11的控制部101控制发送部102和接收部103，在与基站装置15之间进行通信。发送部102将发送信号变换成频率信号，并将频率信号分配到对该移动站装置11分配的频谱后发送至基站装置15。接收部103从基站装置15接收表示分配给该移动站装置11的频谱的谱分配信息。基站装置15的控制部501控制发送部502和接收部503，在与各移动站装置11 14之间进行通信。尤其是，控制部501对各移动站装置11 14分配在上行链路中用到的频谱。发送部502将表示控制部501分配给各移动站装置11 14的频谱的谱分配信息发、送至各移动站装置11 14。接收部503接收各移动站装置11 14发送的信号，并去除移动站装置11 14的信号间的干扰而分离成各移动站装置11 14的每个移动站装置的信号。图3是表示本实施方式中的作为发送装置的发送部102的构成的概略框图。发送部 102 具备编码部 201、交织部 202、调制部 203、DFT (Discrete Fourier Transform :离散傅里叶变换)部204、谱映射部205、IDFT (Inverse DFT :逆离散傅里叶变换)部206、导频信号生成部207、导频复用部208、CP(Cyclic Prefix:循环前缀)插入部209、D/A (Digitalto Analog :数字/模拟)变换部210、无线部211、以及发送天线212。编码部201对构成所输入的发送数据T的发送数据位进行纠错编码，生成码数据位。交织部202对码数据位的位的顺序(时间顺序)进行重排。调制部203将由交织部202重排后的码位映射到与调制方式相应的信号点，来生成调制信号(发送信号)。这里，调制方式是 BPSK (Binary Phase Shift Keying ;相移调制)、QPSK (Quadrature Phase ShiftKeying)等。DFT部204对调制信号进行离散傅里叶变换，变换成频率信号。谱映射部205从控制部101接受由基站装置15通知的谱分配信息F，并基于该谱分配信息F，将频率信号配置到分配给该移动站装置的频谱。IDFT部206对配置的频率信号进行逆离散傅里叶变换，变换成时间信号。导频信号生成部207生成用于在基站装置15中估计传播路径特性的已知的导频信号。导频复用部208将导频信号生成部207所生成的导频信号与由IDFT部206得到的时间信号复用。CP插入部209对导频复用部208复用的信号插入循环前缀(CP)。D/Α变换部210将插入了循环前缀的信号从数字信号变换成模拟信号。无线部211将D/Α变换部210变换后的模拟信号向上变换到无线频率，并从发送天线212发送至接收装置。图4是表示本实施方式中的作为接收装置的接收部503及控制部501的构成的概略框图。图4所示的接收部503表示将最大移动站数设为U时的构成。接收部503具备接收天线301、无线部302、Α/D变换部303、CP去除部304、导频分离部305、传播路径估计部306、缓冲器310、第IDFT部311、谱解映射部312、以及第I解码处理部330-1 第U解码处理部330-U。第I解码处理部330-1 第U解码处理部330-U的各个解码处理部具备软消除部313、均衡部314、IDFT部315、解调部316、解交织部317、解码部318、交织部319、软副本生成部320、第2DFT部321、干扰提取部322、以及判定部323。控制部501具备容许重叠率算出部307、调度部308、以及谱分配信息生成部309。
无线部302经由接收天线301接收来自移动站装置11 14的信号，进行向下变换而生成基带信号。Α/D变换部303将基带信号模拟/数字变换成数字信号。CP去除部304从由Α/D变换部303变换后的数字信号中去除循环前缀(CP)。导频分离部305从去除了循环前缀的数字信号中分离各移动站装置11 14的导频信号。传播路径估计部306利用被分离的来自各移动站装置11 14的导频信号，分别针对移动站装置11 14估计从各发送天线212向基站装置15的传播路径特性。传播路径估计部306将估计出的传播路径特性输出至软消除部313、均衡部314、容许重叠率算出部307、以及调度部308。容许重叠率算出部307基于传播路径特性(例如接收SNR(Signal to NoiseRatio;信噪比))求出在系统频带内被容许的容许重叠率，并输出至调度部308。例如，在采用了特定的调制方式、编码率时，按照错误率为一定值以下的方式，预先设定与平均接收
SNR相应的容许重叠率的值，容许重叠率算出部307根据该设定，针对接收到的信号决定与接收SNR的频率方向平均值相应的容许重叠率。调度部308基于由传播路径估计部306给出的传播路径特性，来决定各移动站装置11 14使用哪个子载波的谱分配。此时，进行决定容许一部分谱重叠的谱分配的调度被容许的重叠率，由容许重叠率算出部307给出。谱分配信息生成部309生成表示调度部308决定出的谱分配的谱分配信息F，为了反馈至各移动站装置11 14而输出给发送部502。同时，谱分配信息生成部309，作为在下一次传送时机在谱解映射部312中将频率信号复原用的映射信息，而将谱分配信息保存至缓冲器310。第IDFT部311对在导频分离部305中分离了导频信号之后的接收信号进行离散傅里叶变换，变换成频率信号。谱解映射部312从缓冲器310中取出在前一次传送时机时得到的映射信息，并基于该映射信息从第IDFT部311变换得到的频率信号中分离各移动站装置11 14的信号。谱解映射部312将分离出的各移动站装置11 14的信号分别输出至各移动站装置11 14所对应的解码处理部330-1 330-4。此外，在该阶段中，由于只是基于映射信息对各移动站装置11 14配置了频率信号的频谱的信号按各移动站装置11 14提取，所以关于发送时重叠的一部分的频率信号，彼此成为干扰而残留着。例如，在移动站装置11和13对某一频谱配置了频率信号时，谱解映射部312将该频谱的信号输出至与移动站装置11对应的解码处理部即第I解码处理部330-1、和与移动站装置13对应的解码处理部即第3解码处理部330-3。第I解码处理部330-1 第U解码处理部330-U只是所对应的移动站装置不同，具有相同构成，所以在这里仅说明与移动站装置11对应的第I解码处理部330-1，省略说明其他的解码处理部。第I解码处理部330-1的软消除部313从由谱解映射部312恢复成原始配置的各移动站装置11的接收信号中，消除由第2DFT部321及干扰提取部322得到的自身信号的副本以及来自其他移动站装置的干扰副本，并将残差输入至均衡部314。此外，因为第一次无法生成副本，所以什么都未消除。均衡部314进行下述均衡处理利用由软消除部313输出的残差以及由软副本生成部320得到的副本、传播路径估计部306估计出的传播路径特性来重构期望成分，补偿因无线传播路径引起的信号失真。IDFT部315对均衡处理后的信号进行逆离散傅里叶变换，变换成时间信号。解调部316解调该时间信号，作为表示各码位的可靠性的对数似然比(LLR =LogLikelihood Ratio)。这里，对数似然比通过码位为I的概率和码位为O的概率之比的自然对数(底数为e (纳皮尔数)的对数)来表现。解交织部317针对由解调部316得到的各码位的对数似然比，将由移动站装置11的交织部202实施的交织引起的排列复原，并输出至解码部318。解码部318针对各码位的对数似然比，进行基于最大事后概率(MAP : Maxi mum A Posteriori)估计的纠错处理,输出似然性提高后的码位的外部LLR、和信息位的事后LLR。这里，外部LLR是指从通过纠错处理而似然性提高后的码位的对数似然比即码位的事后LLR中，减去输入至解码部318的码位的对数似然比而得到的值，是表示仅通过纠错处理提高后的可靠性。另外，信息位是对码位解码而得到的位，对应于构成移动站装置11 14的发送数据的发送数据位。解码部318为了在迭代处理中使用外部LLR而将外部LLR输入至交织部319，为了在发送位的判定中使用信息位的事后LLR而将信息位的事后LLR输出至判定部323。交织部319对外部LLR实施与移动站装置11的交织部202同样的重排的交织。软副本生成部320生成具有基于由实施了交织的外部LLR得到的可靠性的振幅的软副本。软副本生成部320将得到的软副本输出至均衡部314，并且为了进行软消除而输出至第2DFT部321。第2DFT部321对软副本进行离散傅里叶变换，变换成频率信号。第2DFT部321为了消除自身信号而将得到的频率信号输入至软消除部313，并且为了消除移动站装置的信号间的干扰而将得到的频率信号输出至与其他移动站装置12 14对应的解码处理部、即第2 第4解码处理部330-2 330-4中的干扰提取部322。干扰提取部322基于谱分配信息，提取从其他解码处理部330-2 330-4接受的频率信号中相对于移动站装置11的信号而成为干扰信号的频率信号，并输出至软消除部313。对相同信号反复进行预先确定的次数的这些第I解码处理部330-1所具备的各部的处理，判定部323对最后由解码部318得到的信息位的事后LLR进行硬判定，来检测移动站装置11的发送数据。此外，也可以不是反复进行预先确定的次数，而是例如预先设定反复进行到所有信息位的事后LLR的绝对值变得比预先确定的值大为止等反复的结束条件，而反复进行到满足该条件为止。第I解码处理部330-1 第4解码处理部330_4的各个解码处理部通过如上那样进行反复处理，能够一边对各移动站装置11 14分配期望的频谱，一边去除移动站装置11 14间的IUI (Inter User Interference :用户间干扰)，而得到每个移动站装置11 14的发送数据。本实施方式为了最大限度地得到频率选择分集效应，而与SORM技术同样地，按照从传播路径特性最高的频率起依次对每个移动站进行分配。这里，在现有的SORM的调度中，虽然未假定各移动站的分配频带之和超过系统带宽，但是在本实施方式中，另行规定调度的结束条件，直至满足条件为止持续进行调度，所以作为系统整体能够进行更宽频带的传送。
这里，在SORM技术中，因频谱的重叠而引起的IUI的去除是通过接收侧的非线性反复均衡来进行的，但此时接收侧是利用频谱的未重叠的部分的信息进行纠错之后作成副本来进行干扰的去除。因此，若频谱的重叠率变得过高，则用于去除干扰的副本的精度会下降，无法完全去除IUI，结果无法期待错误率特性的改善。由此，优选根据所要求的通信质量来设定重叠率的上限。图5是说明本实施方式中的调度部308的动作原理的图。首先，调度部308按照由整个系统频带的接收 SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)或通信路径容量等给出的传播路径特性从高到低的顺序，对每个移动站进行排列次序，并根据该值进行调度。其中，也可不进行排列次序而直接利用传播路径特性值。进行调度的顺序，既可以按照全部移动站和频带的组合之中传播路径特性值从高到低的顺序进行分配，也可以按照从传播路径特性值高的频带开始依次对各移动站分别分配一个分配单位地进行分配。在图5中，将系统频带在频率方向上分割成12个分配单位，4个移动站分别按照接收SINR从高到低的顺序对分配单位排列次序(Tal)，从次序高的开始依次一个一个地对各移动站进行分配(Ta2)。在图5所示的例子中，在4个移动站分别按照接收SINR从高到低的顺序对分配单位排列次序之后而得到的表格Tal中，针对第I移动站而言，按照从频率低的开始如“6、4、3、11、10、9、1、2、5、12、7、8”这样排列次序。同样，针对第2移动站而言，如“2、1、7、6、8、12、11、5、3、4、9、10”这样排列次序，针对第3移动站而言，如“9、1、2、3、4、8、 10、12、11、7、6、5”这样排列次序，针对第4移动站而言，如“8、9、12、1、2、10、6、7、11、4、3、5”这样排列次序。作为调度的结束条件，可以在全部移动站的分配频带达到了由各移动站的发送电力确定的可分配带宽的情况下结束，也可以在全部移动站的分配频带的合计达到了由容许重叠率确定的容许合计带宽的情况下结束，还可以在满足了任意一个条件的时刻结束。在这里，将条件设为在满足了任意一个条件的时刻结束这样的条件进行说明。在图5中，设容许重叠率为50%。S卩，将由12个分配单位构成的系统带宽I. 5倍之后得到的18个分配单位是容许合计带宽。另外，第I 第4移动站的可分配带宽分别设为5个分配单位、4个分配单位、3个分配单位、4个分配单位。即便在所有移动站中尽可能地进行分配，合计的带宽也只有16个分配单位，因为未超过容许合计带宽即18个分配单位，所以若全部移动站的分配频带达到可分配带宽，则调度结束。此外，关于各移动站的可分配带宽，可以由调度部308预先存储，也可以在各移动站与基站装置15开始通信时，移动站向基站装置15通知表示可分配带宽的信息，并由调度部308存储被通知的信息所表示的值。结果，对第I移动站分配次序为I 5位的分配单位、即自频率小的一端数起的第
2、3、7、8、9个分配单位。对第2移动站分配次序为I 4位的分配单位、即自频率小的一端数起的第1、2、9、10个分配单位。对第3移动站分配次序为I 3位的分配单位、即第2、3、4个分配单位。对第4移动站分配次序为I 4位的分配单位、即自频率小的一端数起的第4、5、10、11个分配单位。并且，所分配的分配单位的个数合计为“16”，自频率小的一端数起第2、3、4、9、10个分配单位被重叠地分配。图6是说明在移动站数为U的情况下一般化后的调度部308的调度的流程图。调度部308取得各移动站的传播路径特性Hu(u = 1、2、……、U)、和由各移动站的可发送电力决定的因每个移动站而不同的可分配带宽Wu (u = 1、2、……、U) (Sal)。此外，传播路径特性Hu由传播路径估计部306取得，关于可分配带宽\，读出预先由调度部308存储的可分配带宽。同时，容许重叠率算出部307根据全部移动站的传播路径特性，决定分离重叠谱所需的容许重叠率X (Sa2)。进而，调度部308根据系统带宽Nfft和容许重叠率X，利用以下的式Nall = NfftX (1+X)，算出在全部移动站进行分配的合计的分配带宽Nall (Sa3)。并且，调度部308基于传播路径特性Hu，仅对分配带宽未达到Wu的移动站进行SORM调度(Sa4)，在满足了作为结束条件的“所分配的带宽达到Nall”(Sa5)或“全部移动站的分配带宽达到Wu” (Sa6)的时刻结束调度。在本实施方式中，各移动站仅考虑各自的传播路径特性来进行分配，所以可得到最大限度的频率选择分集效应，并且未将分配结束条件限定为系统带宽而由重叠率进行确定，所以与以往相比，可增加有效利用的频带，可提高全部移动站的吞吐量的合计即小区吞吐量。[第2实施方式]在第I实施方式中，直到满足分配结束条件为止进行SORM调度，所以可最大限度 地获得频率选择分集，并且可提高小区吞吐量。然而，预先确定的重叠率仅反映在全部移动站的合计带宽中，所以关于各个移动站并未限制重叠率，在多个移动站只分配给重叠的频率的情况下，实际成为想象以上高的重叠率，故存在重叠的信号无法分离的可能性。因此，在第2实施方式中，其特征在于，将重叠率抑制为最小限度，最大限度地发挥非线性迭代均衡处理带来的ΙΠ的去除能力来改善特性。即，在本实施方式的调度中，首先以FDM方式决定各移动站的分配，然后对发送电力有余量的移动站许可谱重叠，直至达到分配结束条件为止进行SORM调度，来决定分配。这里，关于结束条件，可以在全部移动站的分配频带达到了由各移动站的发送电力确定的可分配带宽的情况下结束，也可以在小区内的重叠率达到了规定的容许重叠率的情况下结束，或者也可以在满足了任意一个条件的时刻结束。这里，小区内的重叠率是指，多个移动站的谱重叠的频率点相对于系统带宽的比例。以下，将结束条件设为在满足了任意一个条件的时刻结束这样的条件进行说明。本实施方式中的无线通信系统具备移动站装置11 14、以及基站装置15a。因为移动站装置11 14的构成与图2所示的移动站装置11 14相同，所以省略说明。基站装置15a与图2所示的基站装置15不同之处在于进行调度的控制部501是控制部501a。图7是表示本实施方式中的接收部503和控制部501a的构成的概略框图。在该图中，对与图4相同的部分赋予同一标记(301 307、309 323、330_1 330_U、503)，并省略说明。控制部501a具备容许重叠率算出部307、调度部308a、以及谱分配信息生成部309。调度部308a在以不容许重叠的方式向移动站装置11 14分配频谱之后，直至满足分配结束条件为止向各移动站装置11 14分配频谱。图8是说明本实施方式中的调度部308a的动作原理的图。在这里，在频率方向上将系统频带分割成12个分配单位。图8的标记Sa是表示将横轴作为频率进行以往的FDM(Frequency Division Multiplexing ;频分复用)调度的谱分配的图。在谱分配Sa中，对第I移动站分配自频率小的一端数起的第1、4、9个分配单位(用向右上方倾斜的斜线绘制的阴影线)。对第2移动站分配自频率小的一端数起的第5、6、11个分配单位(用网点绘制的阴影线)。对第3移动站分配自频率小的一端数起的第2、7、12个分配单位(用向右下方倾斜的斜线绘制的阴影线)。对第4移动站分配自频率小的一端数起的第3、8、10个分配单位(绘制成斜格状的阴影线)。关于可分配带宽，第I移动站为“5”，第2移动站为“4”，第3移动站为“4”，第4移动站为“4”。标记Sa’是为使调度分配Sa的各频率下的重叠明确，而将分配给各移动站的分配单位在纵向上进行集中来排列的图。此外，在FDM调度中，如调度分配Sa’所示那样，分配的频谱在移动站间不重叠。
图8的标记Sb是表示在基于本发明进行了谱分配Sa的FDM调度之后，进行第2次调度时的谱分配的图。此外，谱分配Sb的图也将横轴设为频率。在这里，与第I实施方式同样地，设容许重叠率为50%。在谱分配Sa的FDM调度中，第I移动站相对于可分配带宽“5”仅分配了 “3”个分配单位，所以直至可分配带宽为止还有“2”个分配单位的余量。第2 第4移动站有“ I ”个分配单位的余量。因此，在谱分配Sb中，除了谱分配Sa的分配之外，还对第I移动站分配自频率小的一端数起的第2、3个分配单位(用向右上方倾斜的斜线绘制的阴影线)。对第2移动站分配自频率小的一端数起的第7个分配单位(用网点绘制的阴影线)。对第3移动站分配自频率小的一端数起的第8个分配单位(用向右下方倾斜的斜线绘制的阴影线)。对第4移动站分配自频率小的一端数起的第9个分配单位(绘制成斜格状的阴影线)。其结果，如调度分配Sb’所示那样，自频率小的一端数起的第2、3、7、8、9个分配单位、即5个分配单位被重叠地分配。因为作为系统带宽的12个分配单位之中的5个分配单位重叠，所以重叠率为5 + 12X100、即约42%，未超过作为容许重叠率的50%。图8的Sa及图8的Sb中的调度方法以平均接收SINR或CQI (ChannelQuality Indicator ;信道质量指标)、通信路径容量等的传播路径特性作为基准，可采用 PF(Propotional Fairness)或 Max CIR(Maximum Carrier to Interference powerRatio)、RR(Round Robin)等。此外，各移动站的可分配带宽与第I实施方式同样地，可由调度部308a预先存储，也可在各移动站与基站装置15a开始通信时，移动站向基站装置15a通知表示可分配带宽的信息，并由调度部308a存储被通知的信息所表示的值。在仅为图8的Sa的分配的情况下，根据调度状况，可能产生如第I移动站那样尽管发送电力有余量而能进行宽频带传送，但因被其他移动站占有而只能分配窄的频带，导致成为低数据速率发送的移动站。在现有方法中，虽然考虑了因应用AMC(AdaptiveModulation and Coding :自适应调制编码方式)带来的数据速率改善,但是由于FDM是避开其他移动站的分配的调度，所以根据情况而容易受到信道劣化的影响，这种情况下根据信道状态变更调制方式、编码方式的AMC中，无法期望数据速率的提高。另一方面，在图8的Sb的情况下，因为可进行谱重叠，所以发送电力有余量的移动站能够重叠分配已分配给其他移动站的频率。通过进行这种分配，与以往的FDM调度的情况相比，移动站能够进行更宽频带的传送，同时在FDM调度中也可使用被其他移动站占有而无法分配的传播路径特性良好的频带，结果能够实现数据速率的提高。图9是说明本实施方式中的调度部308a的动作的流程图。首先，调度部308a取得各移动站的传播路径特性Hu(u = 1、2、……、U)、和由各移动站的可发送电力决定的按每个移动站而不同的可分配带宽Wu(u = 1、2、……、U) (Sbl)。其中，传播路径特性Hu由传播路径估计部306取得，关于可分配带宽Wu，读出预先由调度部308a存储的可分配带宽。调度部308a基于取得的信息，首先进行不容许重叠的FDM调度(Sb2)。这里，在全部移动站的分配带宽达到Wu的情况下，结束调度(Sb3 :是)，但是在存在未达到Wu的移动站的情况下，移行至SORM调度(Sb3 :否)。首先，为了防止过度重叠引起的特性劣化，基站在容许重叠率算出 部307中根据全部移动站的传播路径特性决定被容许的重叠率、即容许重叠率X (Sb4)。接着，调度部308a根据系统带宽Nfft和容许重叠率X，算出在SORM调度中能够使用的可重叠带宽N2nd = NFFTXX(Sb5)。然后，调度部308a仅对分配频带未达到Wu的移动站进行SORM调度(Sb6)，此时向各移动站的分配是以在步骤Sb2的FDM调度、或者到此为止的步骤Sb6的SORM调度中除去了分配给该移动站的分配单位之后的分配单位作为对象而进行的。SORM调度的结束条件是在重叠分配的带宽达到N2nd(Sb7)、或者全部移动站的分配频带达到可分配带宽Wu时结束(Sb8)。在本实施方式中，首先进行不容许重叠的调度，由此进行可有效利用整个系统频带这样的分配，然后追加进行容许重叠的调度，由此既能将移动站间的重叠抑制在最小限度，又能增加各移动站的传送速率，从而可提高小区吞吐量。[第3实施方式]在谱重叠中，为了正确地分离重叠的信号，需要尽可能地降低均衡部中的非线性迭代均衡处理后的残留IUI，因此优选不重叠的谱的信息多。由此，为了在利用作为本发明的概念的谱重叠来进行传送速率改善的同时防止残留In引起的特性劣化，需要尽可能地 抑制重叠的频率的个数。然而，不希望在维持传送速率的基础上减少每个移动站的带宽，为了既能维持带宽又能使未重叠的频率增加，对于重叠的频率而言重叠尽量多的移动站是有效的。在第3实施方式中，通过使得在同一频率重叠尽量多的移动站的谱，从而既能实现谱重叠带来的传送速率改善，又能抑制重叠率增加引起的特性劣化。本实施方式中的无线通信系统具备移动站装置11 14以及基站装置15b。因为移动站装置11 14的构成与图2所示的移动站装置11 14相同，所以省略说明。基站装置15b与图2所示的基站装置15不同之处在于进行调度的控制部501为控制部501b。图10是表示本实施方式中的接收部503和控制部501b的构成的概略框图。在该图中，针对与图4相同的部分赋予同一标记(301 307、309 323、330_1 330_U、503)，并省略说明。控制部501b具备容许重叠率算出部307、调度部308b以及谱分配信息生成部309。调度部308b基于移动站装置的装置数、可分配的系统带宽以及由容许重叠率算出部307给出的容许重叠率来决定不容许重叠的分配带宽，基于不容许重叠的分配带宽来进行不容许重叠的向各移动站装置11 14的频谱分配。然后，对于系统频带中剩余的未分配的频率，使全部移动站装置11 14的频谱重叠地分配。图11是说明本实施方式中的调度部308b的动作原理的图。如图I所示，在同一小区内存在4个移动站装置的情况下，为了利用谱重叠获得最大限度的频率利用效率，优选4个移动站全部的重叠部位相同。在这里，为了简单地示出原理，将系统带宽设为20，将全部移动站的可分配带宽设为20，将分离重叠所需的容许重叠率设为50%。重叠未被容许时的每个移动站的分配带宽为系统带宽“20”/全部移动站的个数“4” = 5，即每个移动站为5点。相对于此，应用本实施方式，设全部移动站分配频带的一半都分配给同一频率，则每个移动站的分配带宽为系统带宽“20”/(全部移动站的个数“4” X (1-0. 5)+0. 5) = 8，即为8点。S卩，如图11的表格Tall所示那样，首先，4点X4 = 16点按照第I 第4移动站互不重叠的方式，根据FDM调度进行谱的分配，然后，其余4点如图11的表格Tal2、Tal2’所示那样按照各移动站重叠的方式进行分配，由此可使每个移动站的分配频带为8点。结果，能够使频率利用效率改善(8-5)/5 = 60%。其中，标记Tal2’是为了使调度分配Tal2的各频率下的重叠明确，而将分配给各移动站的分配单位在纵向上进行集中来排列的图。根据更一般化的流程图，说明本实施方式中的调度部308b的动作。图12是说明调度部308b的动作的流程图。将在同一小区内存在的移动站的个数设为U，将系统带宽设为Nfft。调度部308b首先读入各移动站的传播路径特性Hu(Scl)，根据Hu决定容许重叠率X (Sc2)。进而，调度部308b基于U、Nfft,以及决定出的X，算出各移动站可分配的带宽W、以及不重叠地进行分配的带宽Wfdm(Sc3)。W通过“Nfft/(U(1-X)+X) ”而求出，Wfdm通过“Nfft/{U+X/(l-X)} ”而求出。在决定出W及Wfdm之后，调度部308b首先将各移动站的可分配的带宽作为Wfdm来进行FDM调度(Sc4)。这里，Wfdm是按照给予使得重叠的频率量的余量的方式设定的值，在FDM调度后的系统频带中确保了 “W-WFDM”的空闲频带。然后，调度部308b将各移动站的分配带宽设为W，通过对空闲频带分配全部移动站的谱(Sc5)，由此既能将各移动站的重叠率设为X以内，还能确保最大限度的分配带宽。此时的频率利用效率与不容许重叠的情况相比，能够提高至“U/ (U (I-X) +X) ”倍。在本实施方式中，通过对于重叠的频率复用尽量多的移动站，能够在规定的容许 重叠率内确保最大限度的分配带宽，因此既能维持均衡处理中的信号分离能力，又能获得最大限度的传送速率。此外，在上述的第I及第2实施方式中，对于各移动站的可分配带宽由该移动站的发送电力来决定的情况进行了说明，但是也可以由移动站要求的带宽来决定，还可以采用与移动站要求的服务相应的带宽，也可以是这些的组合。另外，也可通过将用于实现图2中的控制部101、控制部501、以及图7中的控制部501a、以及图10中的控制部501b的功能的程序记录至计算机可读取的记录介质，并通过将该记录介质中记录的程序读入计算机系统来执行，由此进行各部分的处理。此外，这里提及的“计算机系统”是指包括OS或周边设备等的硬件。另外，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、⑶-ROM等便携式介质、在计算机系统中内置的硬盘等存储装置。进而，“计算机可读取的记录介质”还包括如经由因特网等网络或电话线路等通信线路发送程序的情况下的通信线路那样，在短时间内动态地保持程序的介质；如此时的成为服务器或者客户机的计算机系统内部的易失性存储器那样，在一定时间内保持程序的介质。另外，上述程序既可以是用于实现前述功能的一部分的程序，也可以是通过与在计算机系统中已经记录的程序之间的组合来实现上述功能的结构。以上，参照附图详细说明了本发明的实施方式，但是具体的构成并不限定于该实施方式，也包括在不脱离本发明宗旨的范围内的设计变更等。(产业上的可利用性)本发明优选利用于将便携电话设为移动站装置的无线通信系统即移动体通信系统，但是并不限定于此。符号说明11、12、13、14· · ·移动站装置；15、15a. ·.基站装置；101...控制部；102···发送部；103...接收部；201. · ·编码部；202. · ·交织部；203. · ·调制部；204. . . DFT部；205. · ·谱映射部；206. · · IDFT部；207. · ·导频信号生成部；208. · ·导频复用部；209. · · CP插入部；210. . .D/Α变换部；211...无线部；212...发送天线；301...接收天线；302...无线部；303. ..A/D变换部；304. ..CP去除部；305...导频分离部；306...传播路径估计部；307...容许重叠率算出部；308、308a、308b...调度部；309...谱分配信息生成部；
310...缓冲器；311...第IDFT部；312...谱解映射部；313...软消除部；314...均衡部；315. .. IDFT部；316...解调部；317...解交织部；318...解码部；319...交织部；
320...软副本生成部；321.. ·第2DFT部；322...干扰提取部；323...判定部；330_1...第I解码处理部；330-2. · ·第2解码处理部；330-U. · ·第U解码处理部;501、501a、501b. · ·控制部；502. · ·发送部；503. · ·接收部。·
权利要求
1.一种无线通信系统，具备多个发送装置，将发送信号变换成频率信号，并配置到对该装置分配的频谱来进行发 送；和接收装置，接收所述多个发送装置发送的信号，去除所述发送装置的信号间的干扰，并 分离成每个所述发送装置的信号，合计对所述多个发送装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，直至满足基于容许重叠率和所述发送装置各自的可发送带宽这二者中的至少一者的 分配结束条件为止，对所述发送装置分配所述频谱，所述容许重叠率是所述发送装置之间 的频谱的重叠率、且是满足期望的通信质量的重叠率。
3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，在以不容许重叠的方式进行了针对所述多个发送装置的频谱的分配之后，直至满足基 于容许重叠率和所述发送装置各自的可发送带宽这二者中的至少一者的分配结束条件为 止追加进行容许重叠的分配，所述容许重叠率是所述发送装置之间的频谱的重叠率、且是 满足期望的通信质量的重叠率。
4.根据权利要求2或3所述的无线通信系统，其中，所述分配结束条件是合计对全部所述发送装置分配的频谱而得到的带宽达到根据所述容许重叠率和系统 带宽算出的容许分配带宽；或者对全部所述发送装置的每一个而言，合计所分配的频谱而得到的带宽达到该发送装置 的所述可发送带宽。
5.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，基于所述多个发送装置的装置数量、可分配的系统带宽和容许重叠率来决定不容许重 叠的分配带宽，在基于所述不容许重叠的分配带宽进行了不容许重叠的分配之后，对未被 分配的频率分配全部发送装置的频谱，所述容许重叠率是所述发送装置之间的频谱的重叠 率、且是满足期望的通信质量的重叠率。
6.根据权利要求2、3或5所述的无线通信系统，其中，基于从所述发送装置向所述接收装置的传播路径特性来算出所述容许重叠率，使得在 所述接收装置中从接收到的信号向每个所述发送装置的信号的分离能够以期望的质量进 行。
7.一种基站装置，其接收将发送信号变换成频率信号并配置到对该装置分配的频谱来 进行发送的多个移动站装置所发送的信号，去除所述移动站装置的信号间的干扰，并分离 成每个所述移动站装置的信号，合计对所述多个移动站装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。
8.一种无线通信系统中的频率分配方法，所述无线通信系统具备多个发送装置，将 发送信号变换成频率信号，并配置到对该装置分配的频谱来进行发送；和接收装置，接收所 述多个发送装置发送的信号，去除所述发送装置的信号间的干扰，并分离成每个所述发送 装置的信号，合计对所述多个发送装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。
全文摘要
本发明提供一种无线通信系统、基站装置及频率分配方法。该无线通信系统具备多个发送装置，将发送信号变换成频率信号，并配置到对该装置分配的频谱来进行发送；和接收装置，接收多个发送装置发送的信号，去除发送装置的信号间的干扰，并分离成每个发送装置的信号，合计对多个发送装置分配的频谱而得到的带宽超过可分配的系统带宽。
文档编号H04W16/28GK102668617SQ20108005276
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月25日 优先权日2009年11月26日
发明者中村理, 后藤淳悟, 横枕一成, 浜口泰弘, 高桥宏树 申请人:夏普株式会社