通信系統、基站和通信方法

2023-05-31 12:47:26 2

專利名稱：通信系統、基站和通信方法
技術領域：
本發明涉及一種OFDMA方式的通信系統、基站和通信方法。
背景技術：
作為數字便攜電話系統或PHS系統等無線訪問方式，採用組合 TDMA(Time Division Multiple Access:時分多址連接)與TDD(Time Division Duplex:時分雙工)的TDMA/TDD方式。並且，除此之外，提議 有效禾U用OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: 正 交頻分多址連接)的OFDMA方式。
OFDM是將調製數據的載波分割成彼此正交的多個'子載波'(細化 後的載波)，並使數據信號分散到各個子載波後發送的方式。
下面，說明OFDM方式的概要。
圖7是表示發送側使用的OFDM調製裝置的構成的框圖。向OFDM 調製裝置輸入發送數據。該發送數據被提供給串行/並行變換部201，變換 為由低速的多個傳送符號構成的數據。S卩，分割傳送信息，生成多個低速 的數位訊號。該並行數據被提供給快速傅立葉反變換(IFFT)部202。
並行數據被分配給構成OFDM的各子載波，在頻率區域被映射。這 裡，對各子載波實施BPSK、 QPSK、 16QAM、 64QAM等調製。映射數據 通過實施IFFT運算，從頻率區域的發送數據變換為時間區域的發送數據。 由此，生成分別對有彼此正交關係的多個子載波進行獨立調製後的多載波 調製信號。將IFFT部202的輸出提供給保護間隔附加部203。
保護間隔附加部203如圖8所示，將傳送數據的有效符號的後部作為 保護間隔，按每個傳送符號，在有效符號期間的前部附加拷貝。將由該保 護間隔附加部得到的基帶(baseband)信號提供給正交調製部204。
正交調製部204對從保護間隔附加部203提供的基帶OFDM信號， 使用從OFDM調製裝置的局部振蕩器105提供的載波信號，實施正交調製，頻率變換為中間頻率(IF)信號或無線頻率(RF)信號。即，正交調製部 在將基帶信號頻率變換為期望的傳送頻帶後，輸出到傳送路徑。
圖9是表示接收側使用的OFDM解調裝置的構成的框圖。經規定的 傳送路徑向OFDM解調裝置輸入由圖7的OFDM調製裝置生成的OFDM 信號。
將輸入到該OFDM解調裝置的OFDM接收信號提供給正交解調部 211。正交解調部211使用從OFDM解調裝置的局部振蕩器212提供的載 波信號對OFDM接收信號實施正交解調，從RF信號或IF信號頻率變換 為基帶信號，得到基帶OFDM信號。將該OFDM信號提供給保護間隔去 除部213。
保護間隔去除部213根據從未圖示的符號定時同步部提供的定時信 號，去除由OFDM調製裝置的保護間隔附加部203附加的信號。將由該 保護間隔去除部213得到的信號提供給快速傅立葉變換(FFT)部214。
FFT部214通過對輸入的時間區域的接收數據進行FFT，將其變換為 頻率區域的接收數據。並且，在頻率區域中去映射，按每個子載波生成並 行數據。這裡，進行對應於向各子載波實施的BPSK、 QPSK、 16QAM、 64QAM等調製的解調。將由FFT部214得到的並行數據提供給並行/串行 變換部215，作為接收數據輸出。
如上所述，OFDM是將載波分割成多個子載波的方式。另夕卜，OFDMA 是從上述OFDM中的子載波中匯集多個子載波並分組，將一個或多個各 組分配給各用戶，進行多工通信(multiplexcommunication)的方式。上述各 組分別稱為子信道。即，各用戶使用分配的一個或多個子信道進行通信。 另外，子信道按照進行通信的數據量或傳播環境等適應地增減分配。
專利文獻l中，公開了因各子信道的信道環境不同而使導頻載波適應 地變化、分配導頻載波的方法。在該分配方法中，在信道環境好的情況下， 分配導頻載波少，在信道環境差的情況下，分配導頻載波多。由此，分配 給l用戶的子信道的數量變化。
專利文獻1: JP特表2005-520432
在上述現有技術中，當該用戶的終端的通信正在繼續、發送數據暫時 減少時，基站為了其它用戶終端而開放無用的子信道。另外，在該用戶的終端的發送數據量再次增加的情況下，為了再次使 用開放的子信道，必需等待分配給其它用戶終端的子信道開放。其間，由 於即便該用戶的終端通信數據量再次增加，可使用的子信道的數量也仍然 減少，所以存在該用戶終端中的通信吞吐量不提高，至數據發送完成需要 時間的問題。
另外，當分配子信道時，必需事先檢查該子信道可否使用的載波偵聽
(carrier sense)。數據量增加，為了重新分配子信道，對全部子信道進行載 波偵聽，所以該處理必需大量時間。結果，由於至子信道分配之前需要時 間，所以該用戶終端的通信吞吐量會下降。
在上述情況下，不會向用戶的終端提供對應於QoS的通信吞吐量。

發明內容
本發明為了解決上述問題而做出，其目的在於得到一種OFDMA方式 的通信系統、基站和通信方法，在OFDMA通信方式的通信系統中，即便 在該用戶的終端通信正在繼續時發送數據暫時減少，之後再次增加的情況 下，也可不降低該用戶的終端的通信吞吐量而繼續通信，另外，可向用戶 的終端提供對應於QoS的吞吐量。
為了解決上述課題，本發明的通信系統是在基站與多個終端之間使用 一個或多個子信道進行通信的OFDMA方式的通信系統，其特徵在於，具 備取得通信數據量的通信數據量取得部件；和按照所述通信數據量分配 所述子信道的信道分配部件；在所述通信數據量減少的情況下，所述信道 分配部件根據事先提供的涉及該通信的優先級，維持所述子信道的分配(權 利要求1)。
另外，其特徵在於所述信道分配部件根據所述優先級，確定分配的 所述子信道中、維持的子信道的數量(權利要求2)。
另外，其特徵在於所述信道分配部件根據所述優先級，確定維持分 配的子信道的時間(權利要求3)。
另外，其特徵在於所述優先級是QoS等級(權利要求4)。
本發明的基站是一種與多個終端之間使用一個或多個子信道進行通
信的OFDMA方式的基站，其特徵在於，具備取得與確立通信的終端之間的通信數據量的通信數據量取得部件；和按照所述通信數據量向所述確 立通信的終端分配所述子信道的信道分配部件；在與所述確立通信的終端 之間的通信數據量減少的情況下，所述信道分配部件根據事先提供的涉及 該通信的優先級，維持所述子信道的分配(權利要求5)。
另外，其特徵在於所述信道分配部件根據所述優先級，確定分配的 所述子信道中、維持的子信道的數量(權利要求6)。
另外，其特徵在於所述信道分配部件根據所述優先級，確定維持分 配的子信道的時間(權利要求7)。
本發明的通信方法是在基站與多個終端之間、使用一個或多個子信道
進行通信的OFDMA方式的通信方法，其特徵在於，包括取得通信數據 量的通信數據量取得步驟；和按照所述通信數據量分配所述子信道的信道 分配步驟；所述信道分配步驟在所述通信數據量減少的情況下，根據事先 提供的涉及該通信的優先級，維持所述子信道的分配(權利要求8)。
發明效果
根據本發明，當基站與確立通信的終端之間通信數據量減少時，不開 放數據為空的多個子信道中的至少一個地維持分配，不分配給其它終端， 所以在該終端的通信再次增加的情況下，通信的吞吐量不降低，可向用戶 的終端提供對應於QoS的吞吐量。


圖1是表示本發明實施方式的通信方法中使用的OFDMA的幀構成的 說明圖。
圖2是本發明實施方式的通信系統的基站框圖。 圖3是表示本發明實施方式的通信系統的基站中的額外子信道的分配 維持流程的圖。
圖4是本發明實施方式的通信系統中的序列圖。
圖5是表示圖4的序列中的額外子信道的分配維持時間的圖。
圖6是未考慮QoS時的通信方法的序列圖。
圖7是表示現有的發送側使用的OFDM調製裝置的構成框圖。
圖8是表示保護間隔的說明圖。圖9是表示現有的接收側使用的OFDM解調裝置的構成框圖。
符號說明 1基站
11無線通信部
12信號處理部 13調製解調部 14外部I/F部 15控制部
15-1 ESCH(額外子信道)設定部
15-2 ESCH(額外子信道)分配維持控制部
15-3 Invalid信號(表示不許可的信號)生成部
15-4 QoS等級取得部
16存儲部
具體實施例方式
下面，參照附圖來詳細說明本發明的通信系統的實施方式。
圖1是表示本發明實施方式的通信方法中使用的OFDMA的幀構成的
說明圖。
本通信系統是在基站(CS: cellstation)與多個終端(PS: personalstation)
之間、按每個頻帶通過由多個子信道構成的幀來進行通信的OFDMA方式 的通信系統。
圖1的幀構成例如是PHS系統中使用的時隙為4個(S1 S4)時的構 成，縱軸為頻率軸，橫軸為時間軸。
圖1中，下行鏈路期間和上行鏈路期間均相對頻率軸被分割成28個 頻帶。最初的頻帶的子信道被稱為控制子信道，由控制信道(CCH)使用。
另外，上述最初的頻帶為最高的頻帶或最低的頻帶無論哪個均可。另 外，控制子信道指示在各頻帶中使用各時隙的哪個子信道。
圖1的實例是PHS系統實例，可由控制子信道C1 C4指定的基站是 4個基站。另外，PHS系統中每100ms間歇發送控制信道。之後，在剩餘的27個頻帶中，由發送接收數據的業務子信道Tl T10S 構成，由頻率方向上27個、時間軸方向上4個全部108個子信道構成。
該業務子信道由錨定子信道(anchor subchannel)與額外子信道構成。
所謂錨定子信道是用於通知各終端哪個終端使用哪個子信道、或用於 基站與終端商議可否以再送控制來正確交換數據的子信道。
所謂額外子信道是發送實際使用的數據的子信道，可向一個終端分配 多個額外子信道。此時，分配的額外子信道越多，頻域越寬，所以可高速 通信。
下面，說明本通信系統中使用的基站的構成。圖2是本發明實施方式 的通信系統的基站框圖。
如圖2所示，基站l由以下構成連接於天線、將來自後述的信號處
理部12的信號變換為RF信號、或反過來對接收到的RF信號進行變換以 使得信號處理部12能夠處理的無線通信部11;處理接收到的信號或發送的信號的信號處理部12;進行信號的調製或解調的調製解調部13;連接
於上位通信網的外部I/F部14;控制信號處理部12和調製解調部13的控 制部15;以及存儲QoS信息等的存儲部16。
控制部15取得通信數據量(通信數據量取得部件)，並按照通信數據量 分配子信道(信道分配部件)。之後，在通信數據量減少的情況下，控制以 維持分配的子信道中至少一個子信道的分配。
因此，控制部15具有設定通信中使用的額外子信道(ESCH)的每個 終端的分配的ESCH(額外子信道)設定部15-1;判定是否開始無發送數據 的額外子信道的分配維持，並指示對ESCH(額外子信道)設定部15-1的額 外子信道開放、對Invalid信號(表示不許可的信號)生成部15-3的額外子信 道分配維持的ESCH分配維持控制部15-2;在額外子信道的PHY幀的V 欄位(field)中生成Invalid信號(表示不許可的信號)的Invalid信號(表示不許 可的信號)生成部15-3;以及從存儲部16取得涉及用戶的QoS等級的信息 的QoS等級取得部15-4。
在本發明實施方式的通信系統中，是否繼續子信道的連接的判定根據 該終端的QoS信息，對額外子信道(ESCH)的佔有程度附加差後進行判定。
由此，可向用戶提供對應於QoS信息的吞吐量。所謂QoS(Quality of Service)是在網絡上預約某個特定的通信用的頻 域，並保證傳送品質以不中斷數據的功能。
另外，QoS信息中包含的QoS等級按照通信的優先級來分等級，例如， 可分類為流(streaming)、文件傳輸、盡力而為(best effort)3種。流是聲音或 動畫的實時配送或電視電話等不允許通信延遲或停止的等級，設為優先級 最高的等級l。
文件傳輸是只要一定程度的頻域可確保電子文件即可的等級，設為優 先級比流低的等級2。
盡力而為是不進行QoS保證的等級，設為優先級最低的等級3。
說明本發明實施方式的OFDMA方式的通信系統的基站中的額外子 信道的分配維持流程。
圖3是表示本發明實施方式的通信系統的基站中的額外子信道的分配 維持流程的圖。
開始分配維持流程。
基站1的QoS等級取得部15-4從存儲部16取得涉及用戶的QoS等 級的信息(步驟S1)。
控制部15按照取得的QoS等級，設定通信頻域(步驟S2)。例如， 在分類成所述3種等級(等級1 3)的情況下，分配給優先級最高的等級1 的通信頻域設定為最寬的頻域。接著，優先級高的等級2將分配的通信頻 域設定成中等程度的頻域。分配給優先級最低的等級3的通信頻域設定為 最窄的頻域。
，ESCH設定部15-1設定通信中使用的額外子信道(ESCH)的每個終端 的分配，確立通信(步驟S3)。
ESCH分配維持控制部15-2判定基站一終端間的通信中正使用的各 額外子信道內是否存在發送數據(步驟S4)，在判定為有發送數據的額外子 信道的情況下(步驟S4的"是")，原樣繼續數據發送(步驟S5)。
在無發送數據的額外子信道的情況下(步驟S4的"否")，ESCH分 配維持控制部15-2判定是否開始該額外子信道的分配維持(步驟S6)，在判 定為不開始分配維持的情況下，指示ESCH設定部15-1開放該額外子信 道(步驟S8)，結束分配維持流程。 在判定為開始分配維持的情況下(步驟S6的"是")，指示Invalid 信號(表示不許可的信號)生成部15-3，使Invalid信號(表示不許可的信號) 搭載於PHY幀的V欄位上發送，從而持續發送(分配維持)空數據的額外 子信道。控制部15判定是否經過規定的分配維持時間(步驟S7)，在經過 分配維持時間的情況下(步驟S7的"是")，返回步驟S4的處理。
是開放還是分配維持無發送數據的額外子信道，按照QoS等級，確定 開放的額外子信道的個數及分配維持的額外子信道的個數。例如，在分類 成所述3種等級(等級1 3)的情況下，設等級1完全不開放額外子信道， 等級2開放一半額外子信道，等級3開放1/4額外子信道等。
另外，在分配維持額外子信道的情況下，按照QoS等級來改變分配維 持時間。例如，在分類成所述3種等級(等級1 3)的情況下，設等級l的 分配維持時間為tl，等級2的分配維持時間為t2，等級3的分配維持時間 為t3，分配構成tl〉t2〉t3的規定分配維持時間等。
另外，開放的子信道最好不分配給其它終端的錨定子信道，而分配給 額外子信道。這是因為，若分配給其它終端的錨定子信道，則例如即便其 它終端的發送數據量減少，在通信連接結束之前也不開放錨定子信道，但 如果是額外子信道，則有可能再次開放。
本發明實施方式的通信方法是考慮了 QoS的情況，用圖4所示的終端 與基站間的通信步驟的序列來詳細說明。
區分圖示終端(PS)和基站(CS)中通信的子信道的種類(控制信道 (CCH)、構成通信信道(TCH)的錨定子信道(ASCH)、額外子信道(ESCH))。
本通信方法即便用戶數據暫時減少，也從基站向終端持續發送一定時 間數據，基站不向其它終端分配額外子信道(ESCH)。如圖5所示，通過持 續發送下行鏈路(從基站至終端的鏈路)，該終端也將該額外子信道識別為 已分配，不分配給其它終端。
圖4中，示出從通信開始(終端一基站的連接)至通信結束(終端一基站 的開放)。
(l-l)連接步驟
連接時以與現有的PHS系統一樣的步驟連接。
從終端向基站通過控制信道(CCH)發送鏈路信道(LCH)設立(確定)。 基站執行載波偵聽。
從基站向終端通過控制信道(CCH)發送鏈路信道(LCH)指配(分配)。
終端執行載波偵聽。
如上所述，在錨定子信道(ASCH)連接之前，必需基站與終端雙方執行 載波偵聽。由此，可用於穩定的頻域控制。 (l-2)額外子信道的分配、通信的確立
當該終端將未使用的子信道作為額外子信道(ESCH)分配時，執行載波 偵聽。
從終端向基站通過錨定子信道(ASCH)以RCH欄位發送測距請求(頻 域設定的請求)。
這種額外子信道(ESCH)的請求'分配經錨定子信道(ASCH)傳送。
基站執行載波偵聽。
從基站向終端通過錨定子信道(ASCH)以MAP欄位發送測距應答 (頻域設定)。
基站與終端之間開始用戶數據發送接收。
從終端向基站通過錨定子信道(ASCH)以RCH欄位發送測距請求(頻 域設定的請求)。
基站執行載波偵聽。
當增設額外子信道(ESCH)時，由於該終端將未使用的子信道作為額外 子信道(ESCH)分配，所以執行載波偵聽。 (l-3)額外子信道(ESCH)的分配維持
從基站向終端通過錨定子信道(ASCH)以MAP欄位發送測距應答 (頻域設定)。
基站與終端之間發送接收用戶數據。
當發送接收用戶數據時，在通信數據減少的情況下，使作為表示不許 可的信號的"Invalid"搭載於錨定子信道的V欄位上，從終端向基站持續 發送(通信繼續)。此時，不開放額外子信道(ESCH)而持續維持分配。
此時，按照QoS等級，確定開放的額外子信道的個數及分配維持的額 外子信道的個數。另外，在分配維持額外子信道的情況下，按照QoS等級 改變分配維持時間。在數據再次增加的情況下，使用上述未開放而持續分配維持的額外子 信道(ESCH)來發送用戶數據。
(l-4)通信結束
從基站向終端通過控制信道(CCH)進行通信信道(TCH)開放請求。 呼叫切斷並結束通信。
接著，作為比較例，說明未考慮QoS時的OFDMA方式的通信方法 的序列。
圖6是表示未考慮QoS而進行通信的情況下的、從通信開始(終端一 基站的連接)至通信結束(終端一基站的開放)的流程的說明圖。 (2-l)連接步驟
連接時以與現有的PHS系統一樣的步驟連接。
從終端向基站通過控制信道(CCH)發送鏈路信道(LCH)設立(確定)。
基站執行載波偵聽。
從基站向終端通過控制信道(CCH)發送鏈路信道(LCH)指配(分配)。
終端執行載波偵聽。
如上所述，在錨定子信道(ASCH)連接之前，必需基站與終端雙方執行 載波偵聽。由此，可用於穩定的頻域控制。 (2-2)額外子信道的分配、通信的確立
從終端向基站通過錨定子信道(ASCH)以RCH欄位發送測距請求(頻 域設定的請求)。
頻域設定、即額外子信道(ESCH)的請求'分配經錨定子信道(ASCH)傳送。
執行基站的錨定子信道(ASCH)的載波偵聽。
從基站向終端通過錨定子信道(ASCH)以MAP欄位發送測距應答 (頻域設定)。
基站與終端之間發送接收用戶數據。
從終端向基站通過錨定子信道(ASCH)以RCH欄位發送測距請求(頻
域設定的請求)。
執行基站的錨定子信道(ASCH)的載波偵聽。
從基站向終端通過錨定子信道(ASCH)以MAP欄位發送測距應答(頻域設定)。 基站與終端之間發送接收用戶數據。(2-3)額外子信道(ESCH)的開放 從基站向終端通過錨定子信道(ASCH)的MAP向終端通知開放額外 子信道(ESCH)。此時，不繼續終端開放的額外子信道(ESCH)中的下行鏈 路(從基站至終端的)發送。 基站與終端之間發送接收用戶數據。 從終端向基站通過錨定子信道(ASCH)以RCH欄位發送測距請求(頻 域設定的請求)。 當根據頻域增設請求來分配暫時開放的額外子信道(ESCH)時，由於 該基站將未使用的子信道作為額外子信道來分配，所以執行基站的錨定子 信道(ASCH)的載波偵聽。這樣，當不考慮QoS而進行通信的情況下，額外子信道(ESCH)增設 時必需載波偵聽。 從基站向終端通過錨定子信道(ASCH)以MAP欄位發送測距應答 (頻域設定)。 基站與終端之間發送接收用戶數據。 (2-4)通信結束 從基站向終端通過控制信道(CCH)進行通信信道(TCH)開放請求。
呼叫切斷並結束通信。如上所述，根據本發明，當基站與確立通信的終端之間、通信數據量 減少時，由於不開放多個子信道中的至少一個而維持分配，不分配給其它 終端，所以在該終端的通信再次增加的情況下，不降低通信的吞吐量。另 外，通過按照QoS等級使維持分配的子信道的數量或維持的時間變化，可 向用戶的終端提供QoS服務。本申請基於2006年9月20日申請的日本專利申請(JP特願 2006-254386)、 2006年12月25日申請的日本專利申請(JP特願 2006-347754)，這裡參照引入其內容。
權利要求
1.一種通信系統，以OFDMA方式在基站與多個終端之間使用一個或多個子信道進行通信，該通信系統具備取得通信數據量的通信數據量取得部件；和按照所述通信數據量分配所述子信道的信道分配部件，在所述通信數據量減少的情況下，所述信道分配部件根據事先提供的涉及該通信的優先級，來維持所述子信道的分配。
2. 根據權利要求1所述的通信系統，其特徵在於， 所述信道分配部件根據所述優先級，來確定分配的所述子信道中、維持的子信道的數量。
3. 根據權利要求1或2所述的通信系統，其特徵在於， 所述信道分配部件根據所述優先級，來確定維持分配的子信道的時間。
4. 根據權利要求1 3中任一項所述的通信系統，其特徵在於， 所述優先級是QoS等級。
5. —種基站，以OFDMA方式與多個終端之間使用一個或多個子信 道進行通信，該基站具備取得與確立通信的終端之間的通信數據量的通信數據量取得部件；和按照所述通信數據量向所述確立通信的所述終端分配所述子信道的 信道分配部件，在與所述確立通信的所述終端之間的通信數據量減少的情況下，所述 信道分配部件根據事先提供的涉及該通信的優先級，來維持所述子信道的 分配。
6. 根據權利要求5所述的基站，其特徵在於，所述信道分配部件根據所述優先級，來確定分配的所述子信道中、維 持的子信道的數量。
7. 根據權利要求5或6所述的基站，其特徵在於，所述信道分配部件根據所述優先級，來確定維持分配的子信道的時間。
8. —種在基站與多個終端之間、使用一個或多個子信道進行通信的OFDMA方式的通信方法，該通信方法包括取得通信數據量的通信數據量取得步驟；和 按照所述通信數據量分配所述子信道的信道分配步驟， 所述信道分配步驟，在所述通信數據量減少的情況下，根據事先提供 的涉及該通信的優先級，維持所述子信道的分配。
全文摘要
本發明提供一種通信系統、基站和通信方法。在OFDMA通信方式的通信系統中，即便在該用戶的終端的通信正在繼續時發送數據暫時減少，之後再次增加的情況下，也可不降低該用戶的終端的通信吞吐量而繼續通信，另外，向用戶的終端提供對應於QoS的吞吐量。在基站(1)與多個終端之間使用一個或多個子信道進行數據通信的OFDMA方式的通信系統中，具備取得通信數據量的通信數據量取得部件、和按照所述通信數據量分配所述子信道的信道分配部件，在所述通信數據量減少的情況下，所述信道分配部件維持所述分配的子信道中至少一個子信道的分配。
文檔編號H04W76/04GK101518140SQ200780035059
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月19日 優先權日2006年9月20日
發明者中村泰浩, 谷川弘展, 高松信昭 申請人:京瓷株式會社