專利名稱：多頻帶移動(dòng)通信系統(tǒng)和發(fā)送機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，具體涉及在可同時(shí)使用不僅是分配給各經(jīng)營者專用的頻帶，而且是按照登錄制被準(zhǔn)許使用的頻帶、無需許可而能使用的頻帶等多個(gè)不同頻帶的通信系統(tǒng)中，進(jìn)行跟隨用戶要求QoS和各頻帶的變動(dòng)特性差異的參數(shù)設(shè)定和發(fā)送調(diào)度的多頻帶通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
無線通信的應(yīng)用領(lǐng)域不僅擴(kuò)展到遠(yuǎn)程通信用的傳輸介質(zhì)，而且擴(kuò)展到從數(shù)cm起的近距離的無電纜連接手段。目前，Bluetooth(藍(lán)牙)和無線LAN等的靈活性、應(yīng)用性優(yōu)良的近距離無線通信得到實(shí)用，在不遠(yuǎn)的將來，也能預(yù)想在所有設(shè)備內(nèi)裝入無線通信功能。
并且，隨著通信系統(tǒng)的多樣化，正在從基于GSM、IMT-2000等的世界標(biāo)準(zhǔn)的單一系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到與目的對應(yīng)的多個(gè)系統(tǒng)混合的適材適所型系統(tǒng)。對應(yīng)于異種系統(tǒng)間的通信環(huán)境，軟件無線機(jī)(所謂的“智能無線機(jī)”)的開發(fā)也在進(jìn)行。所謂軟件無線電是指通過軟件重寫對1臺無線機(jī)(硬件)進(jìn)行功能變更，并可與各種無線方式對應(yīng)的技術(shù)。該技術(shù)由于可實(shí)現(xiàn)與不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自適應(yīng)連接，因而可充分響應(yīng)面向應(yīng)用的通信。
這種技術(shù)革新中的最大障礙之一是頻帶不足。當(dāng)前嚴(yán)重的頻帶不足，一個(gè)原因在于基于許可制的頻帶管理體制?，F(xiàn)行的頻帶管理辦法通過獨(dú)占地分配電波來限制通信經(jīng)營者。各經(jīng)營者必須僅使用所分配的頻帶來應(yīng)對通信量的變動(dòng)。
為了打破這種狀況，提出了使無線頻帶由多個(gè)用戶共享的“開放頻譜”的概念、以及頻帶共享、重組。
作為一例，提出了以下方法，即在一定的頻率范圍內(nèi)，把第1頻帶分配給第1無線通信系統(tǒng)，把第2頻帶分配給第2無線通信系統(tǒng)，使上述頻率范圍內(nèi)未進(jìn)行分配的頻帶在這些系統(tǒng)間共享(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
并且，提出了以下方法，即在使用不同的頻帶以本來不同的方式進(jìn)行通信的雙模式通信中，在使用共同的調(diào)制方式的同時(shí)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行參數(shù)控制，根據(jù)環(huán)境分別使用電波資源，以在室外使用沒有電波法限制的2.4GHz頻帶，在室內(nèi)使用5.2GHz頻帶(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
另一方面，以下技術(shù)是公知的，即在以單一頻帶采用自適應(yīng)調(diào)制方式的無線通信系統(tǒng)中，關(guān)于傳輸能力不同的終端間的調(diào)度，為了防止由于終端增加所引起的時(shí)隙缺乏，優(yōu)先把時(shí)隙分配給傳輸能力高的終端，提高整體的吞吐量(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。
日本特表平11-512267號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本特開2003-101506號公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本特開2003-18647號公報(bào)在上述專利文獻(xiàn)1中，通過使用分配給各系統(tǒng)專用的頻帶和在這些系統(tǒng)間共用的非占有頻帶的2種頻帶，提高整體的頻率利用效率。
在專利文獻(xiàn)2中，在根據(jù)環(huán)境，將有使用限制的頻帶和沒有限制的頻帶(供無需許可的服務(wù)用所確保的頻帶)分開使用，并且設(shè)定與使用頻帶對應(yīng)的參數(shù)，避免硬件增大。
無論哪種方法都使用了多個(gè)不同頻帶的并用、共享的概念，然而可使用的頻帶的選擇項(xiàng)是固定的，對考慮用戶要求的QoS和公平性來自適應(yīng)地分配最佳頻帶的手段未作考慮。
并且，無論哪種方法都完全沒有提及在跟隨多個(gè)頻帶間的特性差異(傳播損失、可利用的帶寬等)的同時(shí)，根據(jù)用戶要求QoS使發(fā)送參數(shù)最優(yōu)化的辦法、或者在多個(gè)用戶間使發(fā)送調(diào)度最優(yōu)化的辦法。
專利文獻(xiàn)3由于全面涉及在單一頻帶中考慮了終端能力的資源分配方法，因而與在可利用多個(gè)不同頻帶的情況下，在考慮該頻帶間的特性差異的同時(shí)，根據(jù)要求QoS來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大效率化的方法沒有關(guān)系。
今后，改善電波政策，除了采用容許獨(dú)占使用特定頻帶的許可制以外，還有可能采用準(zhǔn)許滿足某種程度的基準(zhǔn)的運(yùn)營商注冊的注冊制。并且，也預(yù)想了無需許可而能使用的頻帶的進(jìn)一步開放。站在這種觀點(diǎn)上，有必要考慮確立在電視臺、移動(dòng)電話服務(wù)等不同行業(yè)的廣播經(jīng)營者、通信經(jīng)營者之間使系統(tǒng)共存的辦法，減少干擾，以及有效分配頻帶。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題是提供一種可從所有頻帶中自適應(yīng)地分配當(dāng)前時(shí)刻的可用頻帶，從而適當(dāng)?shù)乩枚鄠€(gè)不同頻帶，而且跟隨用戶要求QoS和各頻帶的變動(dòng)特性的差異，控制最佳信號處理參數(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
并且，本發(fā)明的課題是提供一種可適當(dāng)利用多個(gè)不同頻帶，并在頻率方向和時(shí)間方向兩者進(jìn)行最佳用戶調(diào)度的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
為了解決上述課題，在本發(fā)明的第1方面，提供了一種適當(dāng)利用多個(gè)不同頻帶的發(fā)送機(jī)。該發(fā)送機(jī)具有(a)頻帶分配部，其從任意用戶都可利用的多個(gè)頻帶中選擇和分配與相關(guān)用戶的要求QoS對應(yīng)的頻帶；(b)發(fā)送參數(shù)確定部，其根據(jù)前述所分配的頻帶，確定發(fā)送處理所需的發(fā)送參數(shù)；以及(c)多用戶調(diào)度控制部，其針對多個(gè)用戶，考慮分配給前述各用戶的頻帶，確定發(fā)送調(diào)度。
作為頻帶分配的一例，頻帶分配部在沒有滿足用戶要求QoS的頻帶的情況下，針對1個(gè)用戶，在多個(gè)不同頻帶內(nèi)分配頻帶。在此情況下，發(fā)送參數(shù)確定部根據(jù)所分配的多個(gè)頻帶的間隔控制發(fā)送參數(shù)。
例如，在所分配的多個(gè)頻帶的間隔比預(yù)定間隔寬的情況下，控制最適于各頻帶的發(fā)送參數(shù)，在前述頻帶的間隔比預(yù)定間隔窄的情況下，一并控制發(fā)送參數(shù)。
并且，在針對1個(gè)用戶，在多個(gè)不同頻帶內(nèi)分配頻帶的情況下，多用戶調(diào)度控制部根據(jù)所分配的多個(gè)頻帶的間隔，進(jìn)行多個(gè)用戶的發(fā)送調(diào)度。
通過使用這種發(fā)送機(jī)，可跟隨用戶要求QoS和多個(gè)頻帶各自的變動(dòng)特性的差異，進(jìn)行最佳參數(shù)確定和多用戶調(diào)度。
在本發(fā)明的第2方面，提供了一種可利用多個(gè)不同頻帶的通信系統(tǒng)。在該通信系統(tǒng)中，移動(dòng)站和基站中的至少一方具有可進(jìn)行上述多個(gè)不同頻帶的分配控制的發(fā)送機(jī)。
通過把上述發(fā)送機(jī)配備在移動(dòng)站和基站中的至少一方內(nèi)，可大幅提高系統(tǒng)整體的頻率利用效率。
由于可同時(shí)利用多個(gè)頻帶，因而頻率利用效率提高。
可以根據(jù)用戶要求QoS和自適應(yīng)分配的頻帶的變動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)信號處理參數(shù)的有效控制。
而且，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間和頻帶的雙方向的多用戶調(diào)度。


圖1是用于對本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多頻帶利用技術(shù)進(jìn)行說明的圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)送機(jī)的功能方框圖。
圖3是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多頻帶選擇/分配例的圖。
圖4是用于對按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多頻帶分配的最佳參數(shù)設(shè)定和多用戶調(diào)度進(jìn)行說明的圖。
圖5是表示在進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)的與利用頻帶的間隔對應(yīng)的交織處理的流程圖。
圖6是表示在進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)的與利用頻帶的間隔對應(yīng)的調(diào)制處理的流程圖。
圖7是表示在把多頻帶復(fù)用應(yīng)用于自適應(yīng)編碼/調(diào)制時(shí)的與利用頻帶的間隔對應(yīng)的自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制以及自適應(yīng)發(fā)送功率控制的圖。
圖8是表示在進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)的與利用頻帶的間隔對應(yīng)的多用戶調(diào)度的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是用于對本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的頻帶利用技術(shù)進(jìn)行說明的圖。在本說明書和權(quán)利要求書中，“頻帶”的情況意味著一定范圍的頻率段，例如包含準(zhǔn)許各經(jīng)營者獨(dú)占使用的專用頻帶、被準(zhǔn)許基于注冊而使用的注冊制頻帶、無需許可的無需許可頻帶等。這里，“頻帶”要與對所提供的頻帶進(jìn)行細(xì)分而得到的信道區(qū)別開。
在圖1中，橫軸表示頻率，縱軸表示頻率利用效率。假定各個(gè)單獨(dú)的頻帶或者電波(1)～(4)被獨(dú)占地分配給已有的系統(tǒng)。在此情況下，未獨(dú)占的頻帶、以及雖被獨(dú)占但從利用效率方面考慮還有余量的部分等應(yīng)該可用于新的系統(tǒng)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，完全地使用這種可用頻帶(5)，把頻帶分配給新系統(tǒng)，以使頻帶利用效率最大。
在此情況下，當(dāng)然也會發(fā)生使現(xiàn)有系統(tǒng)和新系統(tǒng)在相同頻帶內(nèi)共存的情況。這種共存不僅包含不同行業(yè)的系統(tǒng)在相同頻帶內(nèi)共存的情況，而且包含相同經(jīng)營者提供的不同代的系統(tǒng)(例如第2代系統(tǒng)和第3代系統(tǒng))共存的情況。反之，也會發(fā)生某一系統(tǒng)在針對各用戶或各通信內(nèi)容而不同的多個(gè)頻帶內(nèi)使用的情況。
因此，需要不僅從當(dāng)前空的頻帶中分配最佳頻帶，而且根據(jù)用戶要求QoS和所分配的各頻帶的變動(dòng)特性差異，高效地進(jìn)行信號處理。以下對這種高效的頻帶分配控制進(jìn)行說明。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的具有頻帶分配功能的發(fā)送機(jī)100的概略結(jié)構(gòu)圖。發(fā)送機(jī)100可以裝入用戶終端內(nèi)，也可以設(shè)定在基站內(nèi)。只要配備在用戶終端和基站中的至少一方的發(fā)送側(cè)，就能進(jìn)行移動(dòng)通信系統(tǒng)中的頻帶的高效分配控制。
發(fā)送機(jī)100包含相互連接的發(fā)送裝置102和控制裝置105。發(fā)送裝置102具有與應(yīng)用執(zhí)行裝置101連接的基帶信號處理部103，以及與基帶信號處理部103連接的多頻帶RF(射頻)部104。在發(fā)送機(jī)100被裝入用戶終端內(nèi)的情況下，當(dāng)該用戶終端與服務(wù)器或?qū)Ψ浇K端進(jìn)行通信時(shí)，應(yīng)用執(zhí)行裝置101進(jìn)行發(fā)送請求。應(yīng)用執(zhí)行裝置101對于各個(gè)終端執(zhí)行各種應(yīng)用，把數(shù)字化后的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入到發(fā)送裝置102的基帶信號處理部103中。另一方面，在發(fā)送機(jī)100被設(shè)定在基站內(nèi)的情況下，服務(wù)器或用戶終端的應(yīng)用執(zhí)行裝置101執(zhí)行后的數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)被輸入到基站的發(fā)送裝置102的基帶信號處理部103中。
基帶信號處理部103根據(jù)控制裝置105的控制，在針對各用戶進(jìn)行信號發(fā)送用的頻帶和時(shí)間設(shè)定(多用戶調(diào)度)之前，使用根據(jù)所分配的頻帶而選擇的合適的編碼率、交織尺寸、調(diào)制方式、發(fā)送功率等的參數(shù)，進(jìn)行糾錯(cuò)編碼、交織、調(diào)制、以及發(fā)送功率控制。關(guān)于這種發(fā)送參數(shù)的優(yōu)化、以及多個(gè)頻帶內(nèi)的多用戶調(diào)度的詳情，在后面描述。使用所選擇的參數(shù)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)所生成的基帶信號被提供給多頻帶RF部104。多頻帶RF部104把所輸入的基帶信號變換成多個(gè)頻帶的RF，使用所變換的RF進(jìn)行信號收發(fā)。
控制裝置105具有頻率/發(fā)送功率分配部106，電波環(huán)境認(rèn)知部107，用戶要求QoS判定部108，發(fā)送參數(shù)確定部111，電波瞬時(shí)變動(dòng)測量部109，以及多用戶調(diào)度控制部110?？刂蒲b置105還具有分別與頻率/發(fā)送功率分配部106連接的電波利用DB112和用戶DB113。用戶DB113還與多用戶調(diào)度控制部110連接。發(fā)送參數(shù)確定部111的輸出與發(fā)送裝置102的基帶信號處理部103的輸入連接。用戶要求QoS判定部108把來自應(yīng)用執(zhí)行裝置10的輸出作為輸入。
控制裝置105的頻率/發(fā)送功率分配部106選擇和分配最適于各用戶的頻帶、帶寬以及發(fā)送功率。在此情況下，如后所述，可按上下鏈路分配不同頻帶，也可針對各控制信號和數(shù)據(jù)信號分配不同頻帶。
電波環(huán)境認(rèn)知部107檢測各用戶可利用的頻率的當(dāng)前狀態(tài)。例如，進(jìn)行以下的至少一項(xiàng)的檢測，即可利用的頻帶及其帶寬，其它系統(tǒng)的參數(shù)，自系統(tǒng)的干擾功率和來自其它系統(tǒng)的干擾功率，傳播損失以及遮蔽(shadowing)等。
用戶要求QoS判定部108根據(jù)從應(yīng)用執(zhí)行裝置101所輸入的QoS信息，判定各應(yīng)用所需的平均傳輸速度、延遲(平均延遲、最大延遲、抖動(dòng)等)、幀錯(cuò)誤率、發(fā)送功率、最大傳輸速度、最低保證傳輸速度等中的至少一項(xiàng)。
電波瞬時(shí)變動(dòng)測量部109在所利用的信道中，測量由期望波和干擾波的頻率、時(shí)間方向的衰落等引起的瞬時(shí)變動(dòng)。
多用戶調(diào)度控制部110與發(fā)送裝置102的基帶信號處理部103連接，針對多個(gè)用戶的各方，控制與頻率方向和時(shí)間方向兩者相關(guān)的用戶調(diào)度。
發(fā)送參數(shù)確定部111確定在把用戶數(shù)據(jù)變換成發(fā)送序列的基帶信號處理中使用的參數(shù)。在本實(shí)施方式中，確定編碼率、交織尺寸、調(diào)制方式、發(fā)送功率控制方式等。
電波利用DB112存儲有頻帶的類別信息。具體地說，存儲有以下的類別信息，即分配給各經(jīng)營者專用的頻帶(以下稱為“專用頻帶”)，多個(gè)進(jìn)行了注冊的經(jīng)營者可使用的頻帶(以下稱為“注冊制頻帶”)，以及只要滿足法定的條件誰都可自由使用的頻帶(以下稱為“無需許可頻帶”)。作為無需許可頻帶的例子，具有例如2.4GHz頻帶的ISM(IndustryScience and Medical工業(yè)科學(xué)醫(yī)療)頻帶。電波利用DB112還存儲有在使用注冊制頻帶和無需許可頻帶方面的制約，例如與發(fā)送功率有關(guān)的使用限制等的信息。
電波利用DB112還不停地更新和存儲在哪個(gè)地域哪個(gè)時(shí)間段可使用哪個(gè)頻帶的信息。
用戶DB113存儲用戶類別、各頻帶的使用優(yōu)先級信息、使用方案、用戶終端的傳輸能力、發(fā)送功率的限制、信號處理能力、可用RF等的用戶信息。
下面，對頻率/發(fā)送功率分配部106的頻帶分配動(dòng)作進(jìn)行說明。頻率/發(fā)送功率分配部106從電波利用DB112和用戶DB113中讀出必要信息，選擇可用頻率的候選。然后，參照電波環(huán)境認(rèn)知部107和用戶要求QoS判定部108的信息對候選進(jìn)行縮減，確定最適于各用戶的頻帶和帶寬以及必要的平均發(fā)送功率。通過這種候選的選擇和縮減，可在考慮用戶要求QoS的同時(shí)，在地域上和時(shí)間上不與其它通信經(jīng)營者發(fā)生干擾的情況下分配頻帶，從而可實(shí)現(xiàn)可用頻率資源的共享。
更具體地說，首先，從圖3(a)所示的全部頻帶中，根據(jù)電波利用DB112和用戶DB113的信息，選擇在該地域該時(shí)間、在用戶終端能力內(nèi)可用頻帶的候選。例如，在分配給廣播經(jīng)營者的頻帶中具有在深夜、清晨等的特定時(shí)間不使用的頻帶。并且，具有在某個(gè)地域使用而在其它地域不使用的信道。而且，還具有分配給防災(zāi)無線等重要度高的系統(tǒng)而通常幾乎不使用的頻帶。通過適當(dāng)利用這種頻帶和空信道，應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的頻率利用效率的提高。
另一方面，在泛在(ubiquitous)通信中用戶具有的移動(dòng)站是多種多樣的，各個(gè)移動(dòng)站具有的性能/能力大不相同。處理能力高的移動(dòng)站可進(jìn)行寬帶寬的無線區(qū)間的信號處理，發(fā)送功率也會增大。并且，可同時(shí)使用各種RF。反之，像傳感器那樣小型且處理能力低的移動(dòng)站，由于信號處理能力也低，因而不能處理寬帶寬的信號，可發(fā)送的功率也小。由于也有無線電路的制約，因而可使用的RF也受到限定。
因此，根據(jù)電波的空閑狀況和用戶終端的能力，如圖3(b)所示，對于用戶終端，選擇該時(shí)間和該場所的可用頻帶的候選。在圖3(b)的例子中，選擇300MHz頻帶、800MHz頻帶、2GHz頻帶、2.4GHz頻帶以及5GHz頻帶作為候選。
而且，如圖3(c)所示，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的電波環(huán)境、以及用戶要求的QoS，從候選中進(jìn)行縮減，確定最佳的頻帶、帶寬以及發(fā)送功率。例如，由于注冊制頻帶和無需許可頻帶存在因預(yù)料不到的干擾而使通信環(huán)境劣化的可能性，因而把這些頻帶分配給盡力而為(best effort)的應(yīng)用和使用優(yōu)先級低的用戶、以及低價(jià)的使用方案的用戶。把專用頻帶優(yōu)先分配給正在使用音頻/視頻等的實(shí)時(shí)應(yīng)用的用戶、使用優(yōu)先級高的用戶、使用費(fèi)用高的使用方案的用戶等。
可以把不同頻帶和帶寬分配給上行鏈路和下行鏈路，也可以針對數(shù)據(jù)信號和控制信號的各方選擇不同的頻帶和帶寬。在訪問服務(wù)器時(shí)等、下行鏈路的通信量數(shù)倍大的情況下，通過把非對稱的帶寬分配給上下鏈路，可高效地收容非對稱的通信量。
并且，由于存在移動(dòng)站的可用發(fā)送功率小的情況，因而也存在以下情況，即通過把傳播損失小的低頻帶分配給上行鏈路，在把可使用區(qū)域保持較寬的狀態(tài)下，抑制移動(dòng)站的消耗功率。
而且，針對要求低延遲傳輸?shù)目刂菩盘?，選擇可獲得充分減小誤差率所需要的信噪比的低頻帶，對于盡管容許某種程度延遲然而要求高速傳輸速度的數(shù)據(jù)信號，確保使用高頻帶處的寬帶。對于使用高頻帶的數(shù)據(jù)發(fā)送，通過使用重發(fā)控制來容許延遲發(fā)生，達(dá)到高的傳輸速度。
在圖3(c)的例子中，300MHz頻帶中的200kHz被分配給上下行控制信號，800MHz頻帶中的1MHz被分配給上行數(shù)據(jù)信號，2GHz頻帶中的10MHz和5GHz頻帶中的40MHz被分配給下行數(shù)據(jù)信號。
在沒有滿足用戶所需帶寬的頻帶的情況下，也可以把多個(gè)可用頻帶內(nèi)的頻帶分配給1個(gè)用戶。
這樣，在滿足用戶要求QoS(傳輸速度、延遲、誤差率等)、以及終端能力、通信環(huán)境的同時(shí)，使系統(tǒng)整體的頻率利用效率最大化。
下面，參照圖4對多頻帶中的基帶信號處理中的最佳參數(shù)選擇和多用戶調(diào)度進(jìn)行說明。
圖4是用于對本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)送參數(shù)優(yōu)化和多用戶調(diào)度進(jìn)行說明的圖。以往，進(jìn)行使用單一頻帶的自適應(yīng)編碼、調(diào)制、多用戶調(diào)度等，然而如本實(shí)施方式那樣，在進(jìn)行多頻帶的利用以及特定的頻帶共享的情況下，有必要除了用戶要求QoS以外，還跟隨各頻帶的變動(dòng)特性差異，進(jìn)行多頻帶對應(yīng)的最佳參數(shù)設(shè)定和多用戶調(diào)度。
控制裝置105的發(fā)送參數(shù)確定部111接受頻率/發(fā)送功率分配部106所選擇的使用頻帶、帶寬、以及發(fā)送功率的信息。發(fā)送參數(shù)確定部111根據(jù)所接受的使用頻帶、帶寬、以及發(fā)送功率的信息，確定把用戶數(shù)據(jù)變換成發(fā)送序列的基帶信號處理部103所使用的參數(shù)。在圖4的例子中，發(fā)送參數(shù)確定部111確定在糾錯(cuò)編碼處理中使用的編碼率、在交織中使用的交織尺寸、在調(diào)制處理中使用的調(diào)制參數(shù)(多值數(shù)、擴(kuò)頻率、副載波數(shù)等)、在發(fā)送功率控制處理中使用的發(fā)送功率等，提供給基帶信號處理部103。
在使用多個(gè)頻帶(多頻帶)的情況下，由于最佳編碼、交織、調(diào)制、以及功率控制方式因使用的頻帶和帶寬而不同，因而確定最適于各方的方式。也可采用根據(jù)通信路徑的狀態(tài)自適應(yīng)地改變編碼和調(diào)制多值數(shù)的自適應(yīng)調(diào)制編碼。而且，如圖3(c)所示，在進(jìn)行對多個(gè)頻帶的信號進(jìn)行復(fù)用的多頻帶復(fù)用的情況下，根據(jù)多個(gè)使用頻帶的間隔，改變利用方式。例如，在頻帶隔開的情況下，由于各自特性不同，因而使用不同的調(diào)制方式，然而在頻帶接近的情況下，可使用相同的參數(shù)(調(diào)制多值數(shù)、擴(kuò)頻率、副載波數(shù)等)，一并進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)處理的效率化和控制信號的削減。同樣情況也適用于交織和自適應(yīng)編碼、接入方式。
圖5是進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)的交織控制的流程圖。在頻率/發(fā)送功率分配部106針對1位用戶或者一個(gè)應(yīng)用的執(zhí)行分配了多個(gè)頻帶的情況下(多頻帶復(fù)用)，發(fā)送參數(shù)確定部111判斷所分配的頻帶的間隔是否比與交織處理相關(guān)的預(yù)定間隔Fth1寬(S101)。在使用頻帶的間隔比預(yù)定間隔Fth1窄的情況下(在S101為“否”)，由于各頻帶的衰落變動(dòng)的相關(guān)度高，因而為了隨機(jī)化而增大交織尺寸(變深)，實(shí)現(xiàn)誤差減少(S102)。反之，當(dāng)使用頻帶的間隔隔開時(shí)(在S101為“是”)，由于各個(gè)頻帶的相關(guān)度低，因而即使一并使交織變淺，比特誤差的隨機(jī)化也有效果，因此把交織尺寸設(shè)定為較小來減少處理延遲(S103)。
圖6是進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)的調(diào)制方式設(shè)定的流程圖。在進(jìn)行多頻帶復(fù)用的情況下，發(fā)送參數(shù)確定部111判斷所分配的頻帶的間隔是否比與調(diào)制相關(guān)的預(yù)定間隔Fth2寬(S201)。在使用頻帶的間隔比預(yù)定間隔Fth2窄的情況下(在S201為“否”)，例如使用OFDM等一并進(jìn)行調(diào)制，減少在未使用頻帶內(nèi)產(chǎn)生的干擾功率(S202)。當(dāng)使用頻帶的間隔隔開大于等于預(yù)定間隔Fth2時(shí)(在S201為“是”)，獨(dú)立地選擇最適于各個(gè)頻帶的調(diào)制方式(S203)。
圖7是表示把多頻帶的分配控制應(yīng)用于自適應(yīng)調(diào)制/編碼的示例圖。在進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制、以及發(fā)送功率控制的情況下，基帶信號處理部103如圖7(a)所示，針對所輸入的信息(用戶數(shù)據(jù)等)進(jìn)行自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)交織、以及自適應(yīng)調(diào)制，發(fā)送功率控制也自適應(yīng)地進(jìn)行。自適應(yīng)調(diào)制采用適于所分配的頻帶(例如RF1和RF2)的各方的方式進(jìn)行，進(jìn)行與各方對應(yīng)的發(fā)送功率控制。
發(fā)送參數(shù)確定部111根據(jù)傳輸路徑的狀態(tài)，使調(diào)制信號/編碼的組合針對所分配的各頻帶和各帶寬瞬時(shí)最優(yōu)化。當(dāng)多頻帶復(fù)用時(shí)，如圖7(b)所示，可構(gòu)成為根據(jù)使用頻帶的間隔，選擇進(jìn)行一并控制或單獨(dú)控制。
圖7(b)是在進(jìn)行多頻帶復(fù)用的情況下的自適應(yīng)編碼/調(diào)制的流程圖。發(fā)送參數(shù)確定部111判斷所分配的頻帶間隔是否比與自適應(yīng)編碼/調(diào)制相關(guān)的預(yù)定間隔Fth3寬(S301)。在使用頻帶的間隔比預(yù)定間隔Fth3窄的情況下(在S301為“否”)，視為一個(gè)頻帶，一并進(jìn)行自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制、以及發(fā)送功率控制，實(shí)現(xiàn)處理的效率化(S302)。當(dāng)使用頻帶的間隔隔開大于等于預(yù)定間隔Fth3時(shí)(在S301為“是”)，針對各頻帶獨(dú)立地進(jìn)行自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制、以及發(fā)送功率控制(S303)。
除了上述調(diào)制方式、交織、以及自適應(yīng)編碼/調(diào)制以外，在多頻帶復(fù)用時(shí)，可根據(jù)使用頻帶的間隔，進(jìn)行接入方式和干擾的控制。由于當(dāng)頻帶和帶寬不同時(shí)，最佳接入方式也不同，因而可根據(jù)所使用的頻帶和帶寬選擇最佳的接入方式，使得在寬帶信號的情況下，作為一例使用基于OFDM的TDMA或FDMA，在中等程度的帶寬的情況下使用CDMA，以及在窄帶寬的情況下，使用單載波的TDMA或FDMA。關(guān)于發(fā)送功率控制，在頻帶間的相關(guān)度高的情況下一并進(jìn)行控制，在低的情況下分別進(jìn)行控制。
為了在多頻帶復(fù)用中實(shí)現(xiàn)干擾減少，發(fā)送參數(shù)確定部111選擇與使用頻帶的干擾特性對應(yīng)的方式。例如，由于對于經(jīng)營者專用的頻帶，在同一經(jīng)營者內(nèi)發(fā)生干擾，因而經(jīng)營者可以進(jìn)行控制，然而對于注冊制的頻帶，由于發(fā)生其它經(jīng)營者的干擾，因而為了實(shí)現(xiàn)與其它經(jīng)營者的共享，采用盡可能地減少所施加的干擾、并且增強(qiáng)對所受到的干擾的抵抗能力，即具有干擾消除功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對于無需許可頻帶，由于任意用戶都可使用，因而根據(jù)干擾電波來確定所使用的參數(shù)是困難的。因此，在多頻帶復(fù)用時(shí)，進(jìn)行消除對這種未知信號的干擾的參數(shù)設(shè)定。
回到圖4，多用戶調(diào)度控制部110根據(jù)來自電波瞬時(shí)變動(dòng)測量部109和用戶要求QoS判定部108的信息、以及來自接收側(cè)的控制信息，進(jìn)行多用戶調(diào)度。多用戶調(diào)度控制部111接受由電波瞬時(shí)變動(dòng)測量部109所檢測的使用信道的期望波和干擾波的瞬時(shí)變動(dòng)，并從用戶要求QoS判定部108接受平均傳輸速度、延遲(平均延遲、最大延遲、抖動(dòng)等)、幀錯(cuò)誤率、發(fā)送功率等。而且，從用戶DB113中讀出各用戶的優(yōu)先級、終端傳輸能力等。
接收功率因衰落而在頻率方向和時(shí)間方向的兩個(gè)方向上變動(dòng)，然而該變動(dòng)因各用戶位置而不同。因此，通過優(yōu)先選擇通信路徑狀態(tài)良好的用戶進(jìn)行發(fā)送，可提高系統(tǒng)整體的效率。然而，由于用戶要求的QoS不同，因而需要與要求QoS對應(yīng)的調(diào)度。例如，在所要求的傳輸速度不同的情況下，有必要按照該傳輸速度比分配分組發(fā)送。如果是使用實(shí)時(shí)應(yīng)用的用戶，則通過優(yōu)先發(fā)送重發(fā)分組，來減少延遲。并且，有必要在一定程度上確保用戶間的公平性。例如，進(jìn)行調(diào)度，使得只有位于基站附近的用戶才優(yōu)先使用。
在多個(gè)頻帶內(nèi)進(jìn)行多用戶調(diào)度的情況下，根據(jù)頻帶間隔改變調(diào)度算法，也能實(shí)現(xiàn)處理的效率化。例如，在使用頻帶的間隔寬的情況下，由于頻帶間的相關(guān)度大，因而針對各頻帶進(jìn)行多用戶調(diào)度，在窄的情況下，由于頻帶間的相關(guān)度小，因而把這些多個(gè)頻帶集中地視為一個(gè)頻帶，進(jìn)行多用戶調(diào)度。
圖8是表示在進(jìn)行多頻帶復(fù)用時(shí)的多用戶調(diào)度處理的流程圖。多用戶調(diào)度控制部110判斷使用頻帶的間隔是否比與調(diào)度相關(guān)的預(yù)定間隔Fth4寬(S401)。在頻帶間隔比預(yù)定間隔Fth4窄的情況下(在S401為“否”)，視為單一頻帶，進(jìn)行多用戶調(diào)度(S402)。該例是把多個(gè)頻帶內(nèi)的頻帶分配給1位用戶的情況下的控制等。在比預(yù)定間隔Fth4寬的情況下(在S401為“是”)，把在某個(gè)時(shí)間內(nèi)分配給一位用戶的頻帶限制為一個(gè)來進(jìn)行調(diào)度。
通過上述使用最佳參數(shù)的基帶信號處理和多用戶調(diào)度，在作為系統(tǒng)整體的情況下，頻率利用效率實(shí)現(xiàn)最大化。
多頻帶RF部104使用所分配的頻帶，把基帶處理后的信號變換成RF信號，根據(jù)發(fā)送調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。例如，在圖4的例子中，在例如4位用戶分別執(zhí)行應(yīng)用的情況下，控制裝置105從與場所、時(shí)間、用戶終端能力對應(yīng)的可用頻帶中，考慮執(zhí)行應(yīng)用所需要的QoS，選擇最適于各應(yīng)用(各用戶)的頻帶。根據(jù)所選擇的多個(gè)頻帶的變動(dòng)特性，在控制部105設(shè)定最佳參數(shù)，在基帶信號處理部103中針對各用戶進(jìn)行基帶處理。在多個(gè)頻帶間，在頻率方向和時(shí)間方向上對基帶處理后的信號進(jìn)行發(fā)送調(diào)度，以確保用戶QoS和公平性，然后提供給多頻帶RF部104。在圖4的例子中，在執(zhí)行各應(yīng)用時(shí)，分別分配頻帶RF1、RF2、RF3、RF4。另外，在圖4中，為了示出各自單獨(dú)地進(jìn)行分配，為方便起見，附有RF1～RF4的符號，其中的幾個(gè)有時(shí)是同一頻帶，也有時(shí)會是同一頻帶中的不同信道。
多頻帶RF部104使用所分配的頻帶進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。因此，多頻帶RF部104有必要具有可使用由基帶信號處理部103所指示的頻帶的RF設(shè)備。在此情況下，可以構(gòu)成為切換針對各個(gè)RF所準(zhǔn)備的多個(gè)設(shè)備，也可以構(gòu)成為像軟件無線機(jī)那樣，使用單一硬件通過軟件的變更實(shí)現(xiàn)多頻帶傳輸。
通過進(jìn)行考慮了這種要求QoS和由頻帶差異引起的變動(dòng)特性的參數(shù)設(shè)定和多用戶調(diào)度，可在多個(gè)不同頻帶的分配后，進(jìn)行靈活且高效的發(fā)送處理，在看作系統(tǒng)整體的情況下，頻率利用效率實(shí)現(xiàn)最大化。
并且，可在滿足用戶要求的QoS的同時(shí)，使系統(tǒng)整體的頻率利用效率最大化，并可在把可使用區(qū)域保持較寬的狀態(tài)下，把移動(dòng)站的消耗功率抑制得較小。因此，可實(shí)現(xiàn)無論哪個(gè)區(qū)域都能使用的移動(dòng)站。
根據(jù)本發(fā)明的頻帶分配裝置和頻帶分配方法可應(yīng)用于在多個(gè)通信系統(tǒng)中利用通信可用頻帶的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)送機(jī)，具有頻率分配部，其被配置為從用戶當(dāng)前可用的多個(gè)分離的頻帶中選擇并分配滿足用戶QoS的頻帶；發(fā)送參數(shù)確定部，其被配置為根據(jù)所分配的頻帶，確定信號發(fā)送所需的發(fā)送參數(shù)；以及多用戶調(diào)度控制部，其被配置為考慮分配給多個(gè)用戶的頻帶，確定這多個(gè)用戶的發(fā)送調(diào)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述頻率分配部在沒有滿足用戶QoS的單個(gè)頻帶的情況下，向1個(gè)用戶分配兩個(gè)或更多個(gè)頻帶；并且所述發(fā)送參數(shù)確定部根據(jù)所分配的頻帶之間的間隔，確定發(fā)送參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述發(fā)送參數(shù)確定部在所分配的頻帶之間的間隔大于預(yù)定間隔時(shí)，針對各個(gè)分配頻帶獨(dú)立地調(diào)節(jié)最佳發(fā)送參數(shù)，在所分配的頻帶之間的間隔小于該預(yù)定間隔時(shí)，統(tǒng)一地調(diào)節(jié)最佳發(fā)送參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述發(fā)送參數(shù)包含交織尺寸；所述發(fā)送參數(shù)確定部在所分配的頻帶之間的間隔大于預(yù)定間隔時(shí)，把交織尺寸設(shè)定為較小，在該間隔小于所述預(yù)定間隔時(shí)，把交織尺寸設(shè)定為較大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述頻率分配部在沒有滿足用戶QoS的單個(gè)頻帶的情況下，向用戶分配兩個(gè)或更多個(gè)分離的頻帶；所述多用戶調(diào)度控制部根據(jù)所分配的頻帶之間的間隔，確定多個(gè)用戶的發(fā)送調(diào)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，還具有信號處理部，其被配置為根據(jù)所確定的發(fā)送參數(shù)和發(fā)送調(diào)度，進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)處理和發(fā)送調(diào)度，輸出處理后的數(shù)據(jù)；以及多頻帶射頻部，其被配置為把所述處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合于所分配的頻帶的射頻信號，按照發(fā)送調(diào)度發(fā)送該射頻信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述信號處理部進(jìn)行自適應(yīng)編碼和調(diào)制；當(dāng)所述頻率分配部向用戶分配了多個(gè)分離的頻帶時(shí)，所述發(fā)送參數(shù)確定部在所分配的頻帶之間的間隔大于預(yù)定間隔的情況下，針對各個(gè)分配頻帶獨(dú)立地設(shè)定自適應(yīng)編碼和調(diào)制參數(shù)，在所分配的頻帶之間的間隔小于該預(yù)定間隔的情況下，針對這些分配頻帶統(tǒng)一地設(shè)定自適應(yīng)編碼和調(diào)制參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述多頻帶射頻部具有與可用的多個(gè)分離的頻帶相對應(yīng)的射頻設(shè)備，根據(jù)所述頻率分配部所分配的頻帶切換這些射頻設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)送機(jī)，其特征在于，所述多頻帶射頻部具有一個(gè)射頻設(shè)備，通過重寫軟件而在從多個(gè)分離的頻帶中選擇出來的分配頻帶中進(jìn)行信號發(fā)送。
10.一種多頻帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，其包括移動(dòng)站和基站，其中有多個(gè)分離的頻帶可用于通信，移動(dòng)站和基站中的至少一方具有可進(jìn)行所述多個(gè)分離頻帶的分配的發(fā)送機(jī)，所述發(fā)送機(jī)具有頻率分配部，其被配置為從用戶當(dāng)前可用的多個(gè)分離的頻帶中選擇并分配滿足用戶QoS的頻帶；發(fā)送參數(shù)確定部，其被配置為根據(jù)所分配的頻帶，確定信號發(fā)送所需的發(fā)送參數(shù)；以及多用戶調(diào)度控制部，其被配置為考慮分配給多個(gè)用戶的頻帶，確定這多個(gè)用戶的發(fā)送調(diào)度。
全文摘要
多頻帶移動(dòng)通信系統(tǒng)和發(fā)送機(jī)。在可分配多個(gè)頻帶的通信系統(tǒng)中，進(jìn)行跟隨要求QoS和各頻帶的變動(dòng)特性差異的最佳參數(shù)設(shè)定和多用戶調(diào)度。發(fā)送機(jī)具有頻帶分配部，其從對任意用戶可利用的多個(gè)頻帶中選擇和分配與用戶要求QoS對應(yīng)的頻帶；發(fā)送參數(shù)決定部，其根據(jù)所分配的頻帶，決定發(fā)送處理所需要的發(fā)送參數(shù)；以及多用戶調(diào)度控制部，其針對多個(gè)用戶，考慮分配給前述各用戶的頻帶，決定發(fā)送調(diào)度。
文檔編號H04J4/00GK1753343SQ20051010497
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者的場直人, 白壁將成, 杉山隆利, 吉野仁 申請人:株式會社Ntt都科摩