移動臺、基站、通信系統以及通信方法

2023-07-07 06:50:11

專利名稱：移動臺、基站、通信系統以及通信方法
技術領域：
本發明涉及無線通信的技術領域，特別地涉及移動臺、基站、通信系統 以及通〗言方法。
背景技術：
在這種技術領域，為應對高速大容量的數據通信的請求，寬頻帶的無線 接入方式變得越來越重要。當前的第三代的無線接入方式中，使用直接序列
碼分多址(DS畫CDMA: Direct Sequence-Code Division Multiple Access)方式， 試圖通過利用一個小區頻率重複，^v而能夠提高頻率利用效率和傳輸效率等。 在該主系統中所使用的基站需要與在多個扇區內的多個移動臺進行通信，需 要克服所謂的多址幹擾(MAI: Multiple Access Interference)的問題。用於克服 上行鏈路通信中的多址幹擾的以往的方法記載在非專利文獻1 。
非專利文獻 1 : E.Hong，S.Hwang，K.Kim,and K.Whang，'，Synchronous transmission technique for the reverse link in DS-CDMA，，,IEEE Trans.on Commun.,vol.47，no. 11 ，pp. 1632-1635,Nov. 1999

發明內容
發明所要解決的課題
非專利文獻l所述的方法，利用正交碼，使來自各個移動臺的上行鏈路 信道正交，克服MAI。因此為了實現來自各種移動臺的上行鏈路信道在基站 中的正交，需要全部的上行鏈路信道在碼片級(chiplevel)嚴格地同步。而且正 交關係成立的信號限於同步的路徑(path)之間的信號。但是，這樣嚴格地調度， 存在定時等管理負擔加大，處理變得繁雜的問題。
另 一方面，也許在將來的下 一代的無線接入方式中準備寬窄各樣的頻帶， 按照用途，移動臺被要求能夠利用各種各樣頻帶。在這樣的情況下也要求所 有的移動臺在碼片級嚴格地同步更加困難。
本發明是為了處理上述問題點的至少一個而完成，其課題在於提供一種
用於不僅是減輕利用相同頻帶的移動臺的多址千擾而且減輕利用不同頻帶的 移動臺的多址幹擾的移動臺、基站、通信系統以及通信方法。 用於解決課題的方法
在本發明中，使用具有多個移動臺和基站的通信系統。至少一個移動臺
包括生成由哥薩克(CAZAC)碼構成的導頻信道的部件；第一映射部件，將所 述導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相 對應；以及根據調度信息來發送包含所述第一映射部件的輸出信號的發送信 號的部件。所述第一映射部件將所述導頻信道對應所述多個頻率分量，以使 本移動臺的發送信號和利用與本移動臺不同的頻帶的移動臺的發送信號在頻 率軸上正交。
所述基站包括複製品(replica)生成部件，生成導頻信道的複製品；相關部 件，計算接收信號和導頻信道的複製品的相關(correlation);基於所述相關部 件的輸出進行信道估計的部件；以及利用信道估計結果，對接收信號進行解 調的部件。所述複製品生成部件包括生成由哥薩克碼構成的導頻信道的部件； 以及第一映射部件，將所述導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列 的多個頻率分量的信號相對應。
發明效果
能夠減輕不僅是利用相同頻帶的移動臺而且是利用不同頻帶的移動臺的 多址幹擾。


圖1表示本發明的一實施例的通信系統的整體圖。
圖2表示移動臺的部分方框圖。
圖3是用於說明哥薩克(Cassak)碼的性質的圖。
圖4是表示分散式FDMA的導頻信道的映射(mapping)例的圖。
圖5是表示對利用相同頻帶的移動臺分配哥薩克碼的方法的圖。
圖6表示本發明的一實施例的基站的部分方框圖。
圖7是表示對利用相同頻帶的移動臺分配哥薩克碼的方法的圖。
圖8是表示分散式FDMA的導頻信道的映射例的圖。
標號說明
MS移動臺 BS基站
21導頻信道生成單元
22移位單元(Shifting Unit)
23映射單元
24數據信道生成單元
25石馬擴頻(code spreading)單元
26映射單元
27復用單元
28發送定時調整單元
60分離單元
61解調單元
62路徑搜索器(Path searcher) 63相關4企測單元 64定時檢測單元 65信道估計單元
66導頻複製品(Pilot replica)生成單元 67導頻信道生成單元 68移位單元 69映射單元
具體實施例方式
在本發明的 一 實施方式中，在移動臺所使用的頻帶不同的移動臺之間， 以分散式FDMA方式來區分各個上行鏈路信道(導頻信道)。在所使用的頻帶 相同的移動臺之間，利用通過循環移位某哥薩克碼從而生成的互相正交的一 組哥薩克碼，區別各個移動臺的上行導頻信道。移動臺之間除了確保正交性， 也維持來自各個移動臺的導頻信道的延遲路徑(delay path)之間的正交性。因 此，由基站觀測到的碼間(intersymbol)幹擾量抑制為非常小。
在本發明的一實施方式中，在利用相同頻帶的多個移動臺中導頻信道所 使用的碼是哥薩克碼，但是某移動臺所使用的哥薩克碼和其他的移動臺使用 的哥薩克碼設定成互相獨立，而不是互相循環地移位而得到的關係。這樣， 與哥薩克碼以外的碼被使用的情況相比，延遲路徑之間的幹擾量(多徑幹擾)
明顯減少，因此，至少相應地減少由基站觀測到的碼間幹擾的總量即可。而
且，由於該方式無需進行哥薩克碼的移位量(shiftamount)的管理，所以具有容 易應用到已有的系統中的優點。 實施例1
圖1表示本發明的一實施例的使用CDMA方式的移動通信系統的整體 圖。通信系統包括一個以上的移動臺MS1~5和基站BS。各個移動臺屬於某 扇區，移動臺所屬的扇區數原則上為一個，但是如第三個移動臺MS3那樣位 於扇區邊界的情況下移動臺也許屬於多個扇區。各個移動臺具有能夠使用多 個頻帶的1個以上的功能。在本實施例中作為多個頻帶，準備了 20MHz的頻 帶、20MHz的一部分的lOMHz的頻帶、lOMHz的一部分的5MHz的頻帶、 5MHz的頻帶的 一部分即2.5MHz的頻帶、2.5MHz的頻帶的 一部分即1.25MHz 的頻帶。在其他的實施例中也可以準備更多的或更少的頻帶，也可以準備其 他寬度的帶寬。在本實施例中，各種各樣的上行鏈路信道(圖中，以從移動臺 指向基站的箭頭標記表示)由基站以某個程度同步地被接收。儘管該同步不是正交。
圖2表示移動臺的部分方框圖。圖2中畫有導頻信道生成單元21、移位 單元22、第一映射單元23、數據信道生成單元24、碼擴頻單元25、第二映 射單元26、復用單元27、以及發送定時調整單元28。
導頻信道生成單元21基於碼分配信息生成由哥薩克碼(CAZAC code )構 成的導頻信道。以下，概述哥薩克碼。
如圖3所示，設某一個哥薩克碼A的碼長為L。為了便於說明，假設該 碼長是與L樣本的期間(dumtion)相符的碼長，但這樣的假設，在本發明中並 不是必須的。通過將包含該哥薩克碼A的末尾的樣本(第L個樣本)的一連串 的A個樣本(圖中，用斜線表示)移動到哥薩克碼A的開頭，從而如圖3下側 那樣，生成其他的碼B。此時，對於A-1 (L-1)哥薩克碼A和B互相正交。 即某一個哥薩克碼和將該哥薩克碼循環地(cyclically)移位後的碼互相正交。因 此在準備了一個碼長為L的哥薩克碼的情況下，理論上可準備L個的互相正 交的碼組。
在本實施例中，將從具有這樣的性質的一組哥薩克碼中選擇的哥薩克碼 作為移動臺的導頻信道來使用。其中，在本實施例中在L個互相正交的碼組
中，實際上使成為基本的哥薩克碼循環移位nxU而得到的L/U個碼作為移 動臺的導頻信道來被實際使用(11=1，2，...，171^)。由此，從移動臺接收的上行4連 路信道互相正交。對於哥薩克碼的細節，例如記載在下面的文獻中D.C.Chu, "Polyphase codes with good periodic correlation properties", IEEE Trans.Inform.Theory， vol.IT-18, pp.531-532, July 1972; 3GPP, Rl-050822, Texas Instruments, "On allocation of uplink sub-channels in EUTRA SC-FDMA"。
圖2的移位單元22使由導頻信道生成單元21生成的導頻信道(哥薩克碼) 循環地移位並輸出。對每個移動臺設定移位量(nxLA)。
第一映射單元23將由哥薩克碼構成的導頻信道和具有在移動臺當前4吏 用的頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相對應。該對應(映射)將導 頻信道對多個頻率分量對應，使得本移動臺的發送信號和利用與本移動臺不 同的頻帶的移動臺的發送信道在頻率軸上正交。這樣的映射也可以稱為^t 式(distributed)FDMA方式。
圖4表示上行鏈路的導頻信道的映射例子。如上所述，在本實施方式中， 移動臺能夠利用各種各樣的頻寬。利用1.25MHz的頻帶的某移動臺的導頻信 道被映射為具有右側的兩個頻率分量。利用5MHz的頻帶的某移動臺的導頻 信道被映射為具有右側的8個等間隔地排列的頻率分量。利用10MHz的頻帶 的某移動臺的導頻信道被映射為具有等間隔地排列的16個頻率分量。如圖所 示那樣頻帶不同的移動臺的導頻信道被映射為在頻率軸上互相正交。對於怎 樣映射的映射信息，可以與上行鏈路的調度信息一起從基站通知。
圖4所示的映射能夠用各種各樣的方法來實現。 一種實現方法利用單載 波方式。該方法通過使用高速傅立葉變換(FFT)和逆變換(IFFT)， /人而在頻域 實現圖示的映射。其他的實現方法也採用單載波方式，並 <吏用 VSCRF-CDMA(可變擴頻和碼片重複因子-CDMA， Variable Spreading and Chip Repetition Factors-CDMA)方式。將導頻信道在時間上壓縮並重複，對每個移 動臺添加相位旋轉(phase rotation),從而能夠將導頻信道變換為具有圖示的梳 齒狀(comb-like)的頻譜的信號。另一種方法是使用多載波方式的方法。通過 分別指定在多載波傳送中所使用的副載波，從而能夠直接實現圖示的映射。 但是從抑制上行鏈路的峰值和平均功率的比的觀點出發，則利用單載波方式 為好。
圖2的數據信道生成單元24生成數據信道。 一般有控制數據信道和用戶
的業務用的數據信道，但有必要注意為了簡化而並沒有區別畫這些數據信道。
碼擴頻單元25對數據信道乘以擾頻碼，並進行碼擴頻。 第二映射單元26與第一映射單元23 —樣，將要發送的數據信道和具有 在移動臺當前使用的頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相對應。 該對應也可以使本移動臺的發送信號和利用與本移動臺不同的頻帶的移動臺 的發送信號在頻率軸上正交。
復用單元27對映射後的導頻信道和數據信道進行復用，生成發送^(言號。 復用的方法可以使用時分復用和頻分復用兩種或一種。但是，碼復用(CDM) 不被使用。這是因為若對哥薩克碼進一步乘以某個碼，則失去哥薩克碼所具 有的強的自相關性(來自每個移動臺的導頻信道的延遲路徑之間的正交性和 通過循環移位而得到的碼間的正交性)。導頻信道和數據信道在復用單元27 被復用的情況，並不是本發明所必需的。例如，也可以在一定期間內對基站 只發送導頻信道。
發送定時調整單元28根據來自基站的調度信息對發送的定時進行調整， 使得由基站接收的來自各種移動臺的信號互相同步。
在本實施例中，在所使用的頻帶不同的移動臺之間，用圖4所示的分散 式FDMA方式區分各個上行鏈路信道(導頻信道)。在圖4所示的例子中，使 用1.25MHz、 5MHz以及10MHz的頻帶的移動臺的導頻信道以分散式FDMA 方式在所有的頻率軸上正交。
在所使用的頻帶相同的移動臺之間，利用哥薩克碼的正交性區分各移動 臺的上行導頻信道。圖5表示為了區分利用相同頻帶的移動臺而準備的哥薩 克碼(組)。如上所述，哥薩克碼與將其循環移位後的碼具有正交關係。然後適 當地-i殳定延遲量LA的大小，並循環移位LA的整數倍而得到的碼組被適用於 導頻信道。例如通過將某哥薩克碼CW循環移位U的整數倍，從而得到包含 互相正交的N個哥薩克碼的碼組CN。在圖示的例子中，首先以用戶#1、#2、... 的順序分配碼組Cw所包含的碼。由該方法能夠辨認N個用戶。存在第N + l個用戶的情況下，準備包含基於與哥薩克碼CM不同的哥薩克碼#2而生成 的M個正交碼的其他的碼組CM，對第N+l以後的用戶依次分配碼組CM中 的碼。由此，能夠對第N+M為止的用戶分配哥薩克碼，能夠區分各個用戶。 之後同樣地，能夠對多個用戶分配不同的哥薩克碼。另外，由於在碼組CN 和碼組CM之間正交關係不成立，所以產生若干個碼間幹擾。但是，在碼組
Cn中的N個碼中完全地維持正交性，在碼組CM中的M個碼中也完全地維持
正交性，所以在本實施例中發生的程度的碼間幹擾量會比在不是哥薩克碼的 碼被使用於導頻信道的情況下發生的碼間幹擾量少很多。為了便於說明，碼
組CN和碼組CM中都使用相同的移位量U，但也可以使用不同的移位量。但
是由於導頻信道的碼長互相相等，所以如果移位量相同，則在從某哥薩克碼 得到相同數的碼組這一 點上有可能碼的管理較容易。
圖6表示本發明的一實施例的基站的部分方框圖。圖示的各個元件是與
對於某移動臺的處理關聯的元件，實際上準備同時進行通信的移動臺數量的
同樣的功能元件。圖6中畫有分離單元60、解調單元61、路徑搜索器62(包 含相關檢測單元63和接收定時檢測單元64)、信道估計單元65、以及導頻復 製品(replica)生成單元66(包含導頻信道生成單元67、移位單元68以及映射 單元69)。
分離單元60對來自移動臺的接收信號中包含的導頻信道和數據信道進 行分離。
解調單元61利用信道估計結果對數據信道進行解調。 路徑搜索器62使用導頻信道來進行路徑搜索。
相關檢測單元63計算導頻信道的複製品與所接收的導頻信道之間的相 關，並輸出計算結果。
接收定時檢測單元64通過檢查相關結果所表示的峰值的定時和大小等， 從而4全測*接收定時。
信道估計單元65基於路徑搜索結果進行信道估計。
導頻複製品生成單元66生成導頻信道的複製品。導頻信道複製品生成單 元66所具有的導頻信道生成單元67、移位單元68以及映射單元69具有與 移動臺對應的元件21、 22、 23相同的功能。
導頻信道生成單元67基於碼分配信息生成由哥薩克碼構成的導頻信道。
移位單元68使哥薩克碼循環移位對於信號處理對象的移動臺的移位量。
映射單元69將由哥薩克碼構成的導頻信道和具有移動臺當前所使用的 頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相對應。
如上所述，在本實施例中，在利用不同的頻域的移動臺之間，以圖4所 示的分散式FDMA方式由基站來區分各個上行鏈路信道(導頻信道)。在所使 用的頻帶相同的移動臺之間，利用哥薩克碼的正交性由基站區分各個移動臺
的上行導頻信道。
哥薩克碼與將其循環移位後的碼正交。這表示對於由哥薩克碼構成的導 頻信道的一組延遲路徑之間也互相正交。這是因為，例如比導頻信道的開頭 路徑延遲了 T的延遲路徑相當於將開頭路徑的導頻信道循環移位T後的導頻 信道。因此如本實施例那樣，在利用從某哥薩克碼循環移位而引出的哥薩克 碼的情況下，除了在移動臺之間能夠確保正交性之外，也維持來自各個移動 臺的導頻信道的延遲路徑之間的正交性。因此，由基站觀測的碼間幹擾量抑 製成非常小。
實施例2
在本發明的第二實施例中，在利用同 一頻帶的多個移動臺中用於導頻信 道的碼為哥薩克碼，但是互相獨立地設定某移動臺使用的哥薩克碼和其他移 動臺使用的哥薩克碼，而不是互相通過循環移位而得到的關係。
圖7表示為了區分利用同 一頻帶的移動臺而在本實施例中所準備的哥薩 克碼。哥薩克碼#1和哥薩克碼#2不是互相通過循環移位而得到的關係，它們 之間為非正交關係。由此，移動臺之間發生的碼間幹擾量有可能增大到在利
用與哥薩克碼不同的例如隨機時序(random sequence)那樣的碼的情況下發生 的程度。但是，由於在導頻信道中使用哥薩克碼，所以與第一實施例的情況 相同，能夠維持該導頻信道的延遲路徑之間的正交性。由此，由於在本實施 例中延遲路徑之間的幹擾量顯著減少，所以由基站觀測的碼間幹擾的總量與 使用哥薩克碼以外的碼的情況相比，會相應減少。而且，由於本實施例的方 法無需進行移位量的管理，所以第二實施例與第一實施例相比，具有容易引 入到現有的系統的優點。 實施例3
在第一實施例中僅由使用哥薩克碼的CDMA方式來區分利用同一帶寬 的移動臺，但是在第三實施例中使用分散式FDMA方式以及使用哥薩克碼的 CDMA方式兩者。首先由分散式FDMA方式區分移動臺。在移動臺較多，僅 用分散式FDMA方式不能區分移動臺的情況下，使用使用了哥薩克碼的 CDMA方式(在實施例1中的方式也可以，在實施例2中的方式也可以)來區 分移動臺。由於在分散式FDMA方式中映射到各個頻率分量的信號之間完全 正交，所以該方式從減少幹擾的觀點特別理想。在分散式FDMA方式中使用 的多個頻率分量之間的間隔(梳齒狀頻譜的梳齒間隔)能夠調整一定程度。例如
在圖4中在5MHz的頻帶等間隔地排列有8個頻率分量，但是也可將間隔變 為2倍，調整為排列4個頻率分量。而且，如圖8所示，也可以對剩餘的4 個頻率分量的位置映射利用5MHz的其他的移動臺的導頻信道。圖8表示使 梳齒狀的頻率分量間隔變為2倍，從而在5MHz上復用了兩個用戶的情況。 通過這樣調整頻率間隔，從而能夠增加能夠以分散式FDMA方式區分同 一頻 帶的移動臺的導頻信道的數量。但是，由於能夠由該方式區分的數量存在上 限，所以在需要容納超過此上限的數量的移動臺的情況下，用實施例l或實 施例2中說明的CDMA方式來區分移動臺的導頻信道。
以上，說明了本發明的最佳實施例，但是本發明並不限定於此，在本發 明的意旨的範圍內可進行各種各樣的變形和變更。為了便於說明，將本發明 分為幾個實施例來進行了說明，但是各個實施例的劃分並不是本發明的本質， 可以根據需要使用兩個以上的實施例。
本國際申請要求基於公元2006年1月17日申請的日本專利申請第 2006-9302號的優先權，其全部內容引用於本國際申請。
權利要求
1. 一種移動臺，其特徵在於，包括生成由哥薩克碼構成的導頻信道的部件；第一映射部件，將所述導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相對應；以及根據調度信息來發送包含所述第一映射部件的輸出信號的發送信號的部件，所述第一映射部件將所述導頻信道對應所述多個頻率分量，以使本移動臺的發送信號和利用與本移動臺不同的頻帶的移動臺的發送信號在頻率軸上正交。
2. 如權利要求1所述的移動臺，其特徵在於，生成所述導頻信道的部件具有將導頻信道所使用的哥薩克碼循環移位規 定長度的部件。
3. 如權利要求2所述的移動臺，其特徵在於，所述循環移位的部件將規定長度的一連串的數據附加到所述哥薩克碼的 開頭，所述規定長度的一連串的數據為包含導頻信道所使用的哥薩克碼的末 尾的數據的一連串數據。
4. 如權利要求2所述的移動臺，其特徵在於，所迷循環移位的部件將規定長度的一連串的數據附加到所述哥薩克碼的 末尾，所述規定長度的一連串的數據為包含導頻信道所使用的哥薩克碼的開 頭的數據的一連串數據。
5. 如權利要求1所述的移動臺，其特徵在於，包括 擴頻部件，對數據信道進行碼擴頻；以及第二映射部件，將擴頻部件的輸出信號和具有在規定的頻帶中以一定間 隔排列的多個頻率分量的信號相對應，所述發送的部件發送包含所述第一和第二映射部件的輸出信號的發送信號。
6. —種基站，其特徵在於，包括 複製品生成部件，生成導頻信道的複製品；相關部件，計算接收信號和導頻信道的複製品的相關；基於所述相關部件的輸出進行信道估計的部件；以及 利用信道估計結果，對接收信號進行解調的部件， 所述複製品生成部件包括 生成由哥薩克碼構成的導頻信道的部件；以及第一映射部件，將所述導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列 的多個頻率分量的信號相對應。
7. 如權利要求6所述的基站，其特徵在於，生成所述導頻信道的部件具有使導頻信道所使用的哥薩克碼循環移位規 定長度的部件。
8. —種通信系統，具有多個移動臺和基站，其特徵在於， 至少一個移動臺包括 生成由哥薩克碼構成的導頻信道的部件；第 一映射部件，將所述導頻信道和具有在M^定的頻帶中以 一定間隔排列 的多個頻率分量的信號相對應；以及將包含所述第一映射部件的輸出信號的發送信號，根據調度信息來發送的部件，所述第一映射部件將所述導頻信道對應所述多個頻率分量，以使本移動 臺的發送信號和利用與本移動臺不同的頻帶的移動臺的發送信號在頻率軸上正交，所述基站包括複製品生成部件，生成導頻信道的複製品； 相關部件，計算接收信號和導頻信道的複製品的相關； 基於所述相關部件的輸出進行信道估計的部件；以及利用信道估計結果，對接收信號進行解調的部件， 所述複製品生成部件包括 生成由哥薩克碼構成的導頻信道的部件；以及第一映射部件，將所述導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列 的多個頻率分量的信號相對應。
9. 一種通信方法，在具有多個移動臺和基站的通信系統中使用，其特徵在於，至少一個移動臺將由哥薩克碼構成的導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列的 多個頻率分量的信號相對應，根據調度信息發送包含該信號的發送信號，進行所述的對應，以使本移動臺的發送信號和利用與本移動臺不同的頻 帶的移動臺的發送信號在頻率軸上正交， 所述基站計算接收信號和導頻信道的複製品的相關，並進行信道估計，並利用信 道估計結果對接收信號進行解調，通過將由哥薩克碼構成的導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排 列的多個頻率分量的信號相對應，從而生成所述導頻信道的複製品。
全文摘要
本發明的通信系統具有多個移動臺和基站。移動臺將由哥薩克碼構成的導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相對應。移動臺根據調度信息發送包含該信號的發送信號。移動臺進行對應，以使本移動臺的發送信號和利用與本移動臺不同的頻帶的移動臺的發送信號在頻率軸上正交。基站計算接收信號和導頻信道的複製品的相關，並進行信道估計。基站利用信道估計結果對接收信號進行解調。通過將由哥薩克碼構成的導頻信道和具有在規定的頻帶中以一定間隔排列的多個頻率分量的信號相對應，從而生成導頻信道的複製品。
文檔編號H04J1/00GK101395815SQ20078000793
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月10日 優先權日2006年1月17日
發明者佐和橋衛, 岸山祥久, 川村輝雄, 樋口健一 申請人:株式會社Ntt都科摩