WO2006106619A1

WO2006106619A1 - 送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法

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Publication number: WO2006106619A1
Application number: PCT/JP2006/306116
Authority: WO
Inventors: Mamoru Sawahashi; Kenichi Higuchi; Hiroyuki Atarashi
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2007-10-01
Also published as: JP2006287756A; US8477706B2; KR101276191B1; TWI309513B; BRPI0609657A2; CN103036600A; US20110211544A1; RU2007137543A; CN101176287A; RU2407174C2; KR20070114386A; EP2660993A3; US20090201849A1; EP2660993A2; TW200703970A; EP1865643A4; EP1865643A1; CN103036600B

Abstract

　上りリンク及び下りリンクにおける信号品質の向上を図る送信装置は、複数のアンテナの各々から異なる信号を同時に無線送信する。本装置は、時分割多重化方式、周波数分割多重化方式及び符号分割多重化方式の内の１以上の方式で、各アンテナから送信するパイロットチャネルを多重化するパイロット多重化手段と、パイロットチャネル及びデータチャネルを時間多重するデータ多重化手段と、空間分割多重化（ＳＤＭ）方式及び時空送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ）方式の少なくとも一方の方式で信号を送信する手段とを備える。

Description

明細書

送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に下りリンクチャネル用の送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法に関する。

背景技術

[0002] IMT-2000(International Mobile Telecommunications- 2000)に代表されるような第 3世代の通信方式では特に下りリンクの高速大容量ィ匕が求められ、一例として 5MHz の周波数帯域を用いて 2Mbps以上の情報伝送レートが実現されて、る。しかしながら、更なる伝送レートの高速化、大容量ィ匕及び低コストィ匕が今後の通信システムには要求される。また、移動局の低消費電力ィ匕も必要になる。多入力多出力 (MIMO: Mu ltiple Input Multiple Output)方式を採用することで、伝送品質を向上させようとする技術にっ、ては、例えば非特許文献 1に記載されて、る。

非特干文献 1 :A.Van Zelst,"bpace division multiplexing algorithm ,Proc.l0th M ed.Electrotechnical Conference 2000,pp.1218— 1221

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 本発明の課題は、上りリンク及び下りリンクにおける信号品質を向上させる送受信装置及び送受信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0004] 本発明では、複数のアンテナの各々力異なる信号を同時に無線送信する送信装置が使用される。本装置は、時分割多重化方式、周波数分割多重化方式及び符号分割多重化方式の内の 1以上の方式で、各アンテナ力送信するパイロットチャネルを多重化するパイロット多重化手段と、パイロットチャネル及びデータチャネルを時間多重するデータ多重化手段と、空間分割多重化（SDM)方式及び時空送信ダイバーシチ (STTD)方式の少なくとも一方の方式で信号を送信する手段とを備える。発明の効果 [0005] 本発明により、上りリンク及び下りリンクにおける信号品質を向上させることができる

図面の簡単な説明

[0006] [図 1]ΜΙΜΟ多重方式の送信機のブロック図を示す。

[図 2]直並列変換部とインターリーバの位置関係を変更した様子を示す図である。

[図 3]MIMO多重方式の受信機のブロック図を示す。

[図 4]MIMOダイバーシチ方式の送信機のブロック図を示す。

[図 5]MIMOダイバーシチ方式の受信機のブロック図を示す。

[図 6]MIMOダイバーシチ方式の動作を説明するための説明図である。

[図 7]MIMO多重方式と MIMOダイバーシチ方式を結合させた方式の概念図を示す。

[図 8]1つの送信アンテナから信号を送信する場合の概念図を示す。

[図 9A]1つの送信アンテナカゝらパイロットチャネルを送信する場合の多重化の一例を示す図である。

[図 9B]1つの送信アンテナ力パイロットチャネルを送信する場合の多重化の一例を示す図である。

[図 10A]4つの送信アンテナカゝら送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 1)である。

[図 10B]4つの送信アンテナカゝら送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 1)である。

[図 10C]4つの送信アンテナ力送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 1)である。

[図 11A]4つの送信アンテナ力送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 2)である。

[図 11B]4つの送信アンテナ力も送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 2)である。

[図 11C]4つの送信アンテナ力送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 2)である。 [図 12A]4つの送信アンテナ力送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 3)である。

[図 12B]4つの送信アンテナ力も送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 3)である。

[図 12C]4つの送信アンテナ力送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 3)である。

符号の説明

[0007] 102 ターボ符号器； 104 データ変調部； 106, 107 直並列変換部； 108— 1〜N, 105 インターリーバ； 110— 1〜N 拡散多重部 110— 1〜N ; 112 拡散部； 114 多重部； 116 高速逆フーリエ変換部； 118 ガードインターバル挿入部； 122 畳込み符号器； 124 QPSK変調部； 126 直並列変換部； 128— 1 〜N ; 132 拡散部；

502— 1〜N 受信アンテナ； 504 低雑音増幅器； 506 ミキサ； 508 局部発振器； 510 帯域通過フィルタ； 512 自動利得制御部； 514 直交検波器； 51 6 局部発振器； 518 アナログディジタル変換部； 520 シンボルタイミング検出部； 522 ガードインターバル除去部 524 高速フーリエ変換部； 526 デマルチプレクサ； 528 チャネル推定部； 530 逆拡散部； 532 並直列変換部（PZS) ； 534 逆拡散部； 536 ディンタリーバ； 538 ターボ符号器 540 ビタビデコーダ

402 送信ダイバーシチコーディング部；

52 送信ダイバーシチデコーディング部； 54 ディンタリーバ；

702 データ変調部； 704 直並列変換部； 706- 1, 2 送信ダイバーシチコ一デイング部； 711, 712, 721, 722 送信アンテナ

発明を実施するための最良の形態

[0008] 本発明の一態様によれば、 MIMO方式で信号を送信する場合に、 TDM方式、 F DM方式及び CDM方式の内の 1以上の方式で、各アンテナから送信するパイロットチャネルが多重化される。パイロットチャネル及びデータチャネルは時間多重化される。信号は、空間分割多重化（SDM)方式及び時空送信ダイバーシチ（STTD)方式の一方又は双方を利用して送信される。

[0009] MIMO方式を採用することで、情報伝送レートを向上させる或いはダイバーシチ効果を向上させることができ、信号品質の向上に貢献することができる。ノィロットチヤネルをアンテナ毎に区別しながら送信するので、伝搬路の推定を正確に行うことができる。

[0010] 本発明の一態様によれば、時分割多重化方式によらず、周波数分割多重化又は符号分割多重化方式で、各アンテナ力も送信するパイロットチャネルが多重化される。これにより、 1つの TTI (Transmission Time Interval)に収容されるユー数が最大ユーザ数に満たない期間が生じても、リソースの使用効率を向上させることができる。

[0011] 本発明の一態様によれば、直交周波数符号分割多重化 (OFCDM)方式で信号が送信される。

[0012] 本発明の一態様によれば、送信する信号系列が、直並列変換手段によってアンテナの各々に分配され、直並列変換手段の 1以上の出力信号系列中の信号の並び方力インターリーブ手段によって変更される。アンテナから送信する信号の並び方を変えることで、伝送品質を向上させることができる。

[0013] 本発明の一態様によれば、送信する信号系列が、直並列変換手段によってアンテナの各々に分配され、その直並列変換手段の入力信号系列中の信号の並び方が、インターリーブ手段によって変更される。これにより、複数のアンテナ間にわたって信号の並び方を変えることができるので、大きなインターリーブ効果が得られる。

[0014] 本発明の一態様によれば、 MIMO方式の受信機で信号を受信する場合に、時間多重されたノィロットチャネル及びデータチャネルが分離され、時間多重、周波数多重及び符号多重方式の内の 1以上の方式で多重化された、各送信アンテナに関するパイロットチャネルが分離される。制御チャネルは、 1つのアンテナで送信された信号の復調方式及び時空送信ダイバーシチ（STTD)方式の双方で復調される。これにより、新旧何れの形式の基地局力でも制御チャネルを速やかに復調できる。実施例 1

[0015] [MIMO多重]

図 1は、本発明の一実施例に使用可能な MIMO方式の送信機のブロック図を示す。 MIMO多重化（Multiplexing)方式は、 MIMO空間分割多重化 (MIMO-SDM: MI MO- Space Division Multiplexing)方式ともばれる。このような送信機は、典型的には基地局に設けられるが、移動局に設けられてもよい。本実施例で使用される送信機は、直交周波数符号拡散分割多重アクセス（OFCDM: Orthogonal Frequency Co de Division Multiple Access)方式の送信機である力他の実施例では他の方式が採用されてもよい。送信機は、ターボ符号器 102と、データ変調部 104と、直並列変換部 106と、送信アンテナ数（N 〉1)個のインターリーノ 108— 1〜Nと、送信アンテ

TX

ナ数個の拡散多重部 110— 1〜Nとを有する。拡散多重部はそれぞれ同様の構成及び機能を有するので、第 1のものがそれらを代表して説明される。拡散多重部 110 — 1は、拡散部 112と、多重部 114と、高速逆フーリエ変換部 116と、ガードインターバル挿入部 118と、拡散部 132とを有する。また、送信機は、畳込み符号器 122と、 QPSK変調部 124と、直並列変換部 126と、送信アンテナ数個のインターリーバ 128 — 1〜Nとを有する。

[0016] ターボ符号器 102は、送信されるデータチャネルの誤り耐性を高めるための符号ィ匕を行う。

[0017] データ変調器 104は、 QPSK、 16QAM、 64QAM等のような適切な変調方式で、データチヤネノレを変調する。適応変調符号化（AMC: Adaptive Modulation and C oding)が行われる場合には、この変調方式は適宜変更される。

[0018] 直並列変換部 (S/P) 106は、直列的な信号系列 (ストリーム)を並列的な信号系列に変換する。並列的な信号系列数は、送信アンテナ数及びサブキャリア数に応じて決定されてもよい。

[0019] インターリーバ 108— 1〜Nは、データチャネルの並ぶ順序を所定のパターンに従つて並べ換える。並べ換えは、図示の例ではアンテナ毎に行われる。

[0020] 拡散多重部 110— 1〜Nは、データチャネルをアンテナ毎に処理し、ベースバンドの OFCDMシンボルをそれぞれ出力する。拡散部 112は、並列的な信号系列の各々に所定の拡散符号を乗算することで、符号拡散を行う。本実施例では 2次元拡散が行われ、時間方向及び Z又は周波数方向に信号が拡散される。

[0021] 制御チャネルについてもデータチャネルと同様な処理が行われる。畳込み符号器 1 22は、制御情報データの誤り耐性を高めるための符号ィ匕を行う。 QPSK変調器 124 は、制御チャネルを QPSK変調方式で変調する。適切ないかなる変調方式が採用されてもよいが、制御情報データの情報量は比較的少ないので、本実施例では、変調多値数の少ない QPSK変調方式が採用されている。直並列変換部（SZP) 126は、直列的な信号系列を並列的な信号系列に変換する。並列的な信号系列数は、サブキャリア数及び送信アンテナ数に応じて決定されてもよい。インターリーバ 128— 1〜 Nは、制御チャネルの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。拡散部 132 は、並列的な信号系列の各々に所定の拡散符号を乗算することで、符号拡散を行う

[0022] 多重部 114は、拡散済みのデータチャネルと、拡散済みの制御チャネルとを多重化する。多重化は、時間多重、周波数多重及び符号多重の何れの方式でもよい。本実施例では、多重化部 114に、パイロットチャネルが入力され、これも多重化される。他の実施例では、図中破線矢印で示されるように、パイロットチャネルが直並列変換部 106又は 126に入力され、パイロットチャネル力データチャネル又は制御チヤネルと周波数多重されてもよい。高速逆フーリエ変換部 116は、そこに入力された信号を高速逆フーリエ変換し、 OFDM方式の変調を行う。ガードインターバル揷入部 11 8は、変調済みの信号にガードインターバルを付加することで、 OFDM方式におけるシンボルを作成する。周知のように、ガードインターバルは、伝送するシンボルの先頭又は末尾の一部を複製することによって得られる。

[0023] なお、直並列変換部及びインターリーバの位置関係（106と 108, 126と 128)は、図 2のように変更されてもよい。図 1に示される例では、 SZPによって各アンテナ毎に信号を分けた後に個々のインターリーバでインターリーブを施すので、並べ換えは 1 つのアンテナ力送信される信号の範疇で行われる。これに対して、図 2に示されるようにすると、インターリーバ 107による並べ換えの影響は複数のアンテナ間にも及ぶので、より大きなインターリーブ効果を期待することができる。

[0024] データチャネルは、図 1のターボ符号器 102で符号ィ匕され、データ変調部 104で変調され、直並列変 l06で並列化され、インターリーバ 108で並べ換えられ、拡散部 112でサブキャリア成分毎に拡散される。制御チャネルも同様に、符号化され、変調され、並列化され、インターリーブされ、サブキャリア成分毎に拡散される。拡散後のデータチャネル及び制御チャネルは、多重部 114でサブキャリア毎に多重化され、高速逆フーリエ変換部 116で OFDM方式の変調が行われ、変調後の信号にガードインターバルが付カ卩され、ベースバンドの OFCDMシンボルが、アンテナ毎に出力される。ベースバンドの信号は、アナログ信号に変換され、 RF処理部の直交変調器 40 2で直交変調され、帯域制限の後に適切に増幅され、各アンテナから無線送信される。この場合において、各アンテナ力もそれぞれ異なる信号が同じ無線リソースで同時に送信される。無線リソースは、周波数、時間及び符号の 1以上によって区別することができる。従って、送信アンテナ数に比例して、情報伝送レートを増やすことができる。このようにして送信された信号を受信し、復調及び復号するには、受信側 (典型的には移動局）は、少なくとも送信アンテナ数 (送信データ系列数)を把握している必要がある。

[0025] 図 3は、本発明の一実施例に使用することの可能な受信機のブロック図を示す。この受信機は、典型的には基地局に設けられるが、移動局に設けられてもよい。受信機は、 N (〉1)個の受信アンテナ 502— 1〜N を有し、各アンテナ毎に、低雑音増

RX RX

幅器 504と、ミキサ 506と、局部発振器 508と、帯域通過フィルタ 510と、自動利得制御部 512と、直交検波器 514と、局部発振器 516と、アナログディジタル変換部 518 と、ガードインターバル除去部 522と、高速フーリエ変換部 524と、デマルチプレクサ 526と、チャネル推定部 528と、逆拡散部 530と、並直列変換部（PZS) 532と、逆拡散部 534とを有する。各アンテナ毎の処理要素及び動作は同様であるので、 1つのアンテナに関する構成及び動作がそれらを代表して説明される。受信機は、シンポルタイミング検出部 520と、ディンタリーノ 536、ターボ符号器 538及びビタビデコーダ 540も有する。

[0026] 低雑音増幅器 504は、アンテナ 502で受信した信号を適切に増幅する。増幅後の信号は、ミキサ 506及び局部発振器 508により中間周波数に変換される（ダウンコンバート)。帯域通過フィルタ 510は、不要な周波数成分を除去する。自動利得制御部 512は、信号レベルが適切に維持されるように、増幅器の利得が制御される。直交検波器 514は、局部発振器 516を用いて、受信した信号の同相成分 (I)及び直交成分 (Q)に基づいて、直交復調する。アナログディジタル変換部 518は、アナログ信号をディジタル信号に変換する。

[0027] シンボルタイミング検出部 520は、各アンテナからのディジタル信号に基づいて、シンボル (シンボル境界）のタイミングを検出する。

[0028] ガードインターノレ除去部 522は、受信した信号力もガードインターバールに相当する部分を除去する。

[0029] 高速フーリエ変換部 524は、入力された信号を高速フーリエ変換し、 OFDM方式の復調を行う。

[0030] デマルチプレクサ 526は、受信した信号に多重化されて!/、るパイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルを分離する。この分離方法は、送信側の多重化（図 1 の多重部 114での処理内容）に対応して行われる。

[0031] チャネル推定部 528は、パイロットチャネルを用いて伝搬路の状況を推定し、チヤネル変動を補償するように、振幅及び位相を調整するための制御信号を出力する。この制御信号は、サブキャリア毎に出力される。

[0032] 逆拡散部 530は、チャネル補償済みのデータチャネルをサブキャリア毎に逆拡散する。コード多重数は C であるとする。

mux

[0033] 並直列変換部 (P/S) 532は、並列的な信号系列を直列の信号系列に変換する。

[0034] 逆拡散部 534は、チャネル補償済みの制御チャネルを逆拡散する。

[0035] ディンタリーバ 536は、信号の並ぶ順序を所定のパターンに従って変更する。所定のパターンは、送信側のインターリーノ（図 1の 108)で行われる並べ換えの逆パターンに相当する。

[0036] ターボ符号器 538及びビタビデコーダ 540は、トラフィック情報データ及び制御情報データをそれぞれ復号する。

[0037] アンテナで受信された信号は、 RF受信部内で増幅、周波数変換、帯域制限、直交復調等の処理を経てディジタル信号に変換される。ガードインターバルの除去されたディジタル信号に対して、高速フーリエ変換部 524によって OFDM方式の復調が行われる。復調後の信号は、分離部 526でパイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルにそれぞれ分離される。パイロットチャネルは、チャネル推定部に入力され、伝搬路の変動を補償する制御信号がそこ力サブキャリア毎に出力される。データチャネルは制御信号を用いて補償され、サブキャリア毎に逆拡散され、直列的な信号に変換される。変換後の信号は、ディンタリーノ 536で所定のパターンで並べ換えられ、ターボ復号器 538で復号される。所定のパターンは、インターリーバで施された並べ換えと逆パターンである。制御チャネルも同様に、制御信号によりチャネル変動が補償され、逆拡散され、ビタビデコーダ 540で復号される。以後、復元されたデータ及び制御チャネルを利用する信号処理が行われる。この場合において、送信側の各アンテナ力の信号の各々は、何らかの信号分離法によって受信信号から導出される。但し、受信した信号を適切に復調及び復号するには、受信機は、少なくとも送信アンテナ数 N (送信データ系列数)を把握して!/ヽる必要がある。

TX

[0038] 信号分離法には、例えば、ブラスト（BLAST)法、 MMSE法及び MLD法等がある。ブラスト法は、送信アンテナ毎の受信レベルを測定し、最大レベルの送信信号から順に復号及び判定を行い、干渉信号 (干渉レプリカ)を推定し、受信信号から干渉レプリカを減算することで、順次送信信号を推定する。最小二乗誤差 (MMSE: Minimu m Mean Square Error)法は、各送信アンテナからのチャネルゲインに基づいて、 MMSEウェイトを導出し、受信信号を重み付け合成することで、送信信号を求める。最尤推定（MLD: Maximum Likelihood Detection)法は、各送信アンテナからのチャネルゲインを推定し、送信データの変調候補と受信信号との二乗平均誤差を最小にする変調候補を選択することで、送信信号を推定する。本発明では、これら及び他の信号分離法が使用されてもよい。

[0039] [MIMOダイバーシチ]

図 4は、 MIMOダイバーシチ方式の送信機のブロック図を示す。図 1で説明済みの要素には同様な参照番号が付され、それらの重複的な説明は省略される。図 4には、インターリーバ 108と符号多重部 110との間に送信ダイバーシチコーディング (tran smission diversity coding)部 402が描かれている。送信ダイバーシチコーディング部 402は、各送信アンテナ力も送信される信号が、互いに所定の対応関係を有するように、信号の内容や順序等を調整する。送信ダイバーシチコーディング部 402は、時空送信ダイバーシチ（STTD: Space Time Transmission Diversity)処理部又は STTDエンコーダとも呼ばれる。

[0040] 図 5は、 MIMOダイバーシチ方式の受信機のブロック図を示す。図 3で説明済みの要素には同様な参照番号が付され、それらの重複的な説明は省略される。図 5には、送 1§ダイノく一シチテコーケイング (transmission diversity decoding)咅 |552と、ディンタリーバ 54とが描かれている。送信ダイバーシチでコーディング部 52は、逆拡散された受信信号及びチャネル推定結果に基づ!/ヽて、受信信号から各送信アンテナからの信号に分離する。分離法は、送信側の送信ダイバーシチコーディング部で施された処理内容に依存して決定される。ディンタリーバ 54は、デコードされた信号を、所定の順序に並べ換える。所定の順序は、送信側のインターリーバで施された順序の逆パターンに相当する。

[0041] 図 6は、図 4の送信機で行われる信号処理の前後の内容を示す。簡単のため、 S , S , S , Sで示される 4つのシンボルのシーケンス力データチャネルとしてターボ符

2 3 4

号器 102に順に入力されるものとする。送信アンテナ数は 2であるとする（N = 2)。

TX

図示されているように、第 1の送信アンテナからは、符号器に入力されたシンボルシ一ケンスと同様に、 4つのシンボル力 S , S , S , Sの順に送信される。第 2の送信

1 2 3 4

アンテナからは、 s 2*, s 1*，一 s 4*, s *のようなシンボルが順に送信される。記号

3

"一 "は負の符号を表し、上付の記号" * "は共役複素数を表す。 STTDエンコーダ 4 02は、入力されたシンボルシーケンスから、 S , S , S , S のようなシーケンスと、

1 2 3 4

— s *, s *，一 s *, s *のようなシーケンスとを用意し、それらを送信アンテナ毎の

2 1 4 3

処理部にそれぞれ与える。従って、送信機は、時刻 t〜tの間に s 1 -s *で表現さ

1 2 2 れる信号を無線送信し、時刻 t

2〜tの間に S +S *で表現される信号を無線送信し 3 2 1

、時刻 t〜tの間に s -s *で表現される信号を無線送信し、時刻

3 4 3 4 t 4〜tの間に

5 s 4

+ S *で表現される信号を無線送信し、以下同様な合成信号を送信する。これに応

3

じて、受信機は、最初に R =S -S *で表現される信号を受信し、次の時点で R =

1 1 2 2

S +S *で表現される信号を受信し、次の時点で R =S S *で表現される信号を

2 1 3 3 4

受信し、次に R =S +S *で表現される信号を受信し、以後同様な信号を受信する

4 4 3

。受信機の送信ダイバーシチデコーディング部 52は、 R =S -S *の関係式と、 R

1 1 2 2

=S +S *の関係式とに基づいて、送信シンボル S及び Sを求める。これらの関係式は、所定の対応関係として、受信機で事前に把握されている必要がある。

[0042] S = (R +R *) /2

1 1 2

S = ( -R * +R ) /2

2 1 2

同様に、受信信号 R , Rに基づいて送信シンボル S , Sを求めることができる。

3 4 3 4

[0043] 図 6に示される例では、簡単のため、 2つの送信シンボルに所定の対応関係を付けて送信し、その対応関係に基づいて受信側で送信シンボルを求めている。しかしながら、より一般的には、 2より多くの送信シンボルに何らかの対応関係を付けてもよい。どのような対応関係を採用するにせよ、一定期間の間に 2以上の送信アンテナから実質的に同一内容の情報が送信されればよい（上記の例では、 t〜tの時間の間に

1 5

、第 1及び第 2の送信アンテナの双方から、実質的に S , S , S , Sに等しい情報が

1 2 3 4

送信されている。 ) oこのように、送信ダイバーシチ方式では、情報の伝送効率は増えないが、送信アンテナ数が増える程ダイバーシチ効果が大きくなり、信号品質の向上や所要送信電力の軽減ィ匕を図ることができる。その結果、周辺セルに与える干渉レベルを減らし、結果としてシステム容量を増やすことに寄与できる。但し、受信機は、送信アンテナ数だけでなく、送信シンボルの間にどのような対応関係があるかを少なくとも復調前に把握している必要がある。

[0044] [MIMO多重及びダイバーシチ]

図 7は、 MIMO多重方式と MIMOダイバーシチ方式を結合させた方式の概念図を示す。図 7には、データ変調部 702と、直並列変換部 704と、第 1の送信ダイバーシチ部 706— 1と、第 2の送信ダイバーシチ部 706— 2と、送信アンテナ 711〜722と力描かれている。

[0045] データ変調部 702は、図 1, 4のデータ変調部 104に相当し、直並列変換部 704は図 1, 4の直並列変換部 106等に相当する。

[0046] 第 1及び第 2の送信ダイバーシチ部 706— 1, 2は、それぞれ図 4の送信ダイバーシチコーデイング部 402と同様な構成及び機能を有する。

[0047] 動作時にあっては、データ変調部 702で変調されたデータチャネルは、直並列変換部 704で、互いに異なるシンボルシーケンスに分けられ、第 1及び第 2の送信ダイバーシチコーディング部 706— 1, 2にそれぞれ入力される。例えば、変調後のシンボルシーケンスが S , S , S , Sがであったとすると、 S , Sは第 1の送信ダイバーシ

1 2 3 4 1 2

チコーデイング部 706— 1へ入力され、 S , Sは第 2の送信ダイバーシチコ

3 4 一ディング部 706— 2へ入力されてもよ!、。第 1の送信ダイバーシチコーデイング部 706— 1は、入力されたシンボルを複製し、所定の対応関係を有する 2つのシンボルシーケンスを作成し、それらを送信アンテナからそれぞれ送信する。例えば、第 1の送信アンテナ 711から S , Sを順に無線送信し、— S *, S *を第 2の送信アンテナ 712から無

1 2 2 1

線送信する。同様に、第 2の送信ダイバーシチコーディング部 706— 2も、入力されたシンボルを複製し、所定の対応関係を有する 2つのシンボルシーケンスを作成し、それらを送信アンテナからそれぞれ送信する。例えば、第 1の送信アンテナ 721から S

3

, Sを順に無線送信し、 -S *, S *を第 2の送信アンテナ 722から無線送信する。そ

4 4 3

の結果、この送信機は、最初に s 1 -s2 *+s 3 -s * を無線送信し、次の時点で

4 S 2

+s *+s *+s * を無線送信する。

1 4 3

[0048] 受信機は、最初に R = S —S * + S —S * を受信し、次の時点で R = S + S *

1 1 2 3 4 2 2 1

+ S * + S * を受信する。受信機は、第 1の受信信号 Rに基づいて、何らかの信号

4 3 1

分離法を実行し、 4つの送信アンテナの各々カゝら送信された一群のシンボルを推定する。その結果、最初の時点で、 4つの送信アンテナ力も S , — S *, S , — S *がそ

1 2 3 4 れぞれ送信されたことが推定できる。また、受信機は、第 2の受信信号 Rに基づいて

2

、何らかの信号分離法を実行し、 4つの送信アンテナの各々カゝら送信された一群のシンボルも推定する。その結果、次の時点で、 4つの送信アンテナから S , S *, S *

2 1 4

, S *がそれぞれ送信されたことも推定できる。これら 2種類の一群のシンボルは、実

3

質的に同じ内容であるので (符号が相違したり、共役複素数であったりするに過ぎない）、受信機はこれらを用いて力も 4つのシンボル S , S , S , Sを高精度に推定す

1 2 3 4

ることができる。送信アンテナ数、並列的な信号系列数、ダイバーシチコーディング方法等は、上記以外に様々に変更されてもよい。

[0049] [チャネル]

上述した MIMO多重方式、 MIMOダイバーシチ方式及びそれらの組み合わせ方式を利用して、様々なチャネルを上りリンク又は下りリンクで伝送することができる。伹し、通信の大容量化、高速化、高品質ィ匕等は、主に下りリンクで要請される。下りリンクでは、（D1)共通制御チャネル、（D2)付随制御チャネル、（D3)共有パケットデータチャネル及び（D4)個別パケットデータチャネル力トラフィックデータを含むチヤネルとして伝送される。上りリンクでは、（U1)共通制御チャネル、（U2)付随制御チヤネル、（U3)共有パケットデータチャネル及び (U4)個別パケットデータチャネル力トラフィックデータを含むチャネルとして伝送される。下り及び上りリンクにおいて、トラフィックデータを含まな、パイロットチャネルも必要に応じて伝送される。ノィロットチヤネルは、送信側及び受信側に予め既知の既知信号を含み、特に、伝搬路の推定等に使用される。

[0050] (D1)下りリンクの共通制御チャネルは、報知チャネル（BCH)、ページングチヤネル（PCH)及び下りリンクアクセスチャネル（FACH)を含む。共通制御チャネルは、リンク設定や呼制御等の比較的高いレイヤでの処理に関する制御情報を含む。

[0051] (D2)付随制御チャネルは、比較的低!、レイヤでの処理に関する制御情報を含み、共有パケットデータチャネルを復調するのに必要な情報を含む。必要な情報には、例えば、パケット番号、変調方式、符号化方式、送信電力制御ビット、再送制御ビット等が含まれてもよい。

[0052] (D3)共有パケットデータチャネルは、複数のユーザ間で共有される高速の無線リソースである。無線リソースは、周波数、符号、送信電力等で区別されてもよい。無線リソースの共有は、時間分割多重化 (TDM)、周波数分割多重化 (FDM)及び Z又は符号分割多重化 (CDM)方式で行われてもよ!/、。多重化の具体的な態様につ!、ては、図 14以降の図を参照しながら後述される。高品質なデータ伝送を実現するため、適応変調符号化 (AMC)方式、自動再送（ARQ： Automatic Repeat Reque st)方式等が採用される。

[0053] (D4)個別パケットデータチャネルは、特定のユーザに専用に割り当てられる無線リソースである。無線リソースは、周波数、符号、送信電力等で区別されてもよい。高品質なデータ伝送を実現するため、適応変調符号化 (AMC)方式、自動再送 (ARQ) 方式等が採用される。

[0054] (U1)上りリンクの共通制御チャネルは、ランダムアクセスチャネル (RACH)及び予約チャネル (RCH)を含む。共通制御チャネルは、リンク設定や呼制御等の比較的高いレイヤでの処理に関する制御情報を含む。

[0055] (U2)付随制御チャネルは、比較的低!、レイヤでの処理に関する制御情報を含み、共有パケットデータチャネルを復調するのに必要な情報を含む。必要な情報には、例えば、パケット番号、変調方式、符号化方式、送信電力制御ビット、再送制御ビット等が含まれてもよい。

[0056] (U3)共有パケットデータチャネルは、複数のユーザ間で共有される高速の無線リソースである。無線リソースは、周波数、符号、送信電力等で区別されてもよい。無線リソースの共有は、時間分割多重化 (TDM)、周波数分割多重化 (FDM)及び Z又は符号分割多重化 (CDM)方式で行われてもよ!/ヽ。

[0057] (U4)個別パケットデータチャネルは、特定のユーザに専用に割り当てられる無線リソースである。無線リソースは、周波数、符号、送信電力等で区別されてもよい。高品質なデータ伝送を実現するため、適応変調符号化 (AMC)方式、自動再送 (ARQ) 方式等が採用される。

[0058] [下りリンクでの送信]

以下、下りリンクでの各チャネルの送信方法を説明する。共通制御チャネルは、セル番号のような報知情報を含むので、総ての移動局で受信できる必要がある。この要請に、簡易に応じるため、基地局に備わる複数の送信アンテナの内、図 8に示されるように、 1つの送信アンテナから共通制御チャネルを送信することが考えられる。この場合、他の送信アンテナはそのチャネルを送信するためには使用されない。上述したように、 MIMO多重方式や MIMOダイバーシチ方式で送信された信号を適切に復調するには、送信アンテナ数のような付加的な情報を必要とするが、 1つの送信ァンテナカ送信されるならば、そのような情報を必要とせずに受信信号を直ちに復調できる。一方、共通制御チャネルは呼制御等に関する情報を含むので、高速化よりもむしろ、確実に通信されることが望まれる。このような観点からは、何らかの方法で移動局に送信アンテナ数等の付加情報を与えて、共通制御チャネルを MIMOダイバーシチ方式で送信することが望ましヽ。

[0059] 付随制御チャネルについても同様に、複数の送信アンテナの内の 1つ力それが送信されてもよいし、 MIMOダイバーシチ方式でそれが送信されてもよい。或いは、複数の送信アンテナから同一の内容が同時に送信されてもよい。

[0060] データチャネルについても同様に、複数の送信アンテナの内の 1つからそれが送信されてもよいし、 MIMOダイバーシチ方式でそれが送信されてもよい。データチヤネルは、リンクの確立された状態で、基地局により、移動局の性能に合わせて送信される。従って、データチャネルは、 MIMO多重方式で送信されてもよいし、 MIMOダイバーシチ方式及び MIMO多重方式の組み合わせ方式で送信されてもよ!、。 MIMO 多重方式を少なくとも部分的に利用することで、伝送レートを向上させることができる

[上下リンクでの送受信]

移動局は、受信した共通制御チャネルに基づいて、基地局の送信アンテナ数、各種のチャネルの送信方法等に関する情報を取得する。

[0061] 共通制御チャネルが、 1つの送信アンテナから送信されていた場合、移動局は、受信した共通制御チャネルを直ちに復調することができる。これにより、 BCH, PCH, F ACHの内容を把握することができる。移動局は、上りリンクの共通制御チャネル (RA CH)を用いて、移動局の性能 (受信アンテナ数、送信アンテナ数等)や、要求するサ一ビス (要求する伝送レート)等に関する情報を基地局に送信する。基地局は、下りリンクの共通制御チャネル (FACH)を用いて、付随制御チャネルの送信方法 (送信ァンテナ数等）を移動局に通知する。データチャネルの送信方法は、共通制御チヤネル (FACH)によって移動局に通知されてもよいし、付随制御チャネルによって移動局に通知されてもよい。後者の場合は、各移動局の送信スロットに関する変調方式や符号化率に加えて、送信方法 (MIMO多重方式、 MIMOダイバーシチ方式、それらの組み合わせ方式）が移動局に通知される。

[0062] 次に、共通制御チャネルが、 MIMOダイバーシチ方式で送信されていた場合を考察する。この場合に、 MIMOダイバーシチ方式のコーディング方法 (例えば、送信ァンテナ数は 2つであり、図 6に示されるような処理内容で信号が送信されていること。 ) 力移動局に既知であるとする。総ての基地局が、同じ MIMOダイバーシチ方式で送信していれば、そのような事前の取り決めに基づいて、移動局は、受信した共通制御チャネル力必要な情報を抽出し、上記と同様に信号処理を進めることができる。しかしながら、 1つの送信アンテナし力備えていない旧式の基地局力地域によっては、存在するかもしれない。このような場合に MIMOダイバーシチ方式で信号を復調しょうとしても良好に復調できない。本実施例の移動局は、 2種類の方式の双方で共通制御チャネルを復調しょうとする。 2種類の方式の一方は、 1つの送信アンテナから共通制御チャネルが送信されて!ヽる場合の復調方式であり、他方は MIMOダイバーシチ方式でそれが送信されて、る場合の復調方式である。これら 2通りの方式のうち、良好に復調できたチャネル力必要な情報が抽出される。両方式で復調する順序は同時もよいし、何れか一方が先に行われてもよい。以後は、上記と同様の処理が行われる。即ち、移動局は、上りリンクの共通制御チャネル (RACH)を用いて、移動局の性能 (受信アンテナ数、送信アンテナ数等)や、要求するサービス (要求する伝送レート)等に関する情報を基地局に送信する。基地局は、下りリンクの共通制御チャネル (FACH)を用いて、付随制御チャネルの送信方法 (送信アンテナ数等）を移動局に通知する。

実施例 2

[0063] 上述したように、パイロットチャネルは伝搬路を推定する等の用途に使用される。 Ml MO方式では、送信アンテナ毎に伝搬路が異なるので、ノィロットチャネルは、各送信アンテナ毎に区別されながら送信される必要がある。従って、送信機から、ノイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルが多重化されて送信される場合に、パィロットチャネルが送信アンテナ毎に区別されている必要がある。以下、パイロットチャネルの多重化に関する様々な例が示される力それらは例示であり、限定的に列挙されたものでないことに留意を要する。

[0064] 図 9A— Bは、複数の送信アンテナの内の 1つの送信アンテナ力も信号が送信される場合の多重化の例を示す。制御チャネルは簡単のため図示されていない。この場合は、信号を送信する送信アンテナは 1つしかない。図 9Aはパイロットチャネルとデータチャネルを時間多重した様子を示す。図 9Bはパイロットチャネルとデータチヤネルを周波数多重した様子を示す。

[0065] 図 10A— Cは、 4つの送信アンテナ力も送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 1)である。パイロットチャネルとデータチャネルは時間多重される。図 10Aでは、 # 1〜# 4の 4つの送信アンテナに関するパイロットチヤネルが時間多重される様子を示す。図 10Bでは、 4つの送信アンテナに関するパイ口ットチャネルが符号多重される様子を示す。何れも周波数方向に沿ってパイロットチャネルが連続的に挿入されるので、周波数方向にインターリーブを行うことで、周波数ダイバーシチ効果を向上させることができる。図 10Cには、第 1及び第 2の送信ァンテナから送信される信号の概念図を示す。図示されているように、第 1の送信アンテナ力も送信されるパイロットチャネルは、 1, 1, 1, 1 より成る符号で区別され、第 2 の送信アンテナ力も送信されるパイロットチャネルは、 1, 1, —1, —1 より成る符号で区別される様子が示されている。これらの符号は一例であり、適切ないかなる直交ノ《ターンが使用されてもよい。

[0066] 図 11A— Cは、 4つの送信アンテナ力送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 2)である。パイロットチャネルとデータチャネルは時間多重される。図 11Aでは、 4つの送信アンテナに関するパイロットチャネルが周波数多重される様子を示す。サブキャリア毎のチャネル推定を簡易且つ良好に行う観点からは、このような手法が好ましい。図 11Bでは、 4つの送信アンテナに関するパイロットチャネルが符号多重される様子を示す。図 11Cでは、 4つの送信アンテナに関するパイロットチャネルが周波数多重及び符号多重される様子を示す。 4つを符号多重する場合に比べて、符号長を短くすることができる。 (A) , (B) , (C)何れの場合も、周波数領域での多重化を利用することで、情報の伝送効率を改善することができる。図 10A— Cに示される例では、時間方向に多重化するので、 1送信時間間隔 (TTI )内で伝送するシンボル数が少ない場合は、最大シンボル数に合わせて用意されたリソースの一部し力使用されなくなり、リソースの使用効率が低くなつてしまう。

[0067] 図 12A— Cは、 4つの送信アンテナ力も送信されるパイロットチャネルを区別しながら多重化する様子を示す図（その 3)である。パイロットチャネルとデータチャネルは、周波数多重される。図 12Aは、パイロットチャネル内で送信アンテナ毎に時間多重がなされている様子を示す。図 12Bは、パイロットチャネル内で送信アンテナ毎に符号多重がなされている様子を示す。図 12Cは、パイロットチャネル内で送信アンテナ毎に時間多重及び符号多重がなされている様子を示す。一般に、時間方向の変動は少な、ので、パイロットチャネルの送信アンテナ間の直交性を良好に維持することができる。

[0068] 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなぐ本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されてきたが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなぐ 1以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。

[0069] 本国際出願は 2005年 4月 1日に出願した日本国特許出願第 2005-106910号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims

請求の範囲

[1] 複数のアンテナの各々から異なる信号を同時に無線送信する送信装置であって、時分割多重化方式、周波数分割多重化方式及び符号分割多重化方式の内の 1以上の方式で、各アンテナ力送信するパイロットチャネルを多重化するパイロット多重化手段と、

ノィロットチャネル及びデータチャネルを時間多重するデータ多重化手段と、空間分割多重化（SDM)方式及び時空送信ダイバーシチ（STTD)方式の少なくとも一方の方式で信号を送信する手段と、

を備えることを特徴とする送信装置。

[2] 時分割多重化方式によらず、周波数分割多重化又は符号分割多重化方式で、各アンテナカゝら送信するパイロットチャネルが多重化される

ことを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[3] 前記信号を送信する手段が、直交周波数符号分割多重化 (OFCDM)方式で送信を行う

ことを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[4] 送信する信号系列をアンテナの各々に分配する直並列変換手段と、

直並列変換手段の 1以上の出力信号系列中の信号の並び方を変えるインターリーブ手段とを更に備える

ことを特徴とする請求項 3記載の送信装置。

[5] 送信する信号系列をアンテナの各々に分配する直並列変換手段と、

直並列変換手段の入力信号系列中の信号の並び方を変えるインターリーブ手段を更に備える

ことを特徴とする請求項 3記載の送信装置。

[6] 複数の送信アンテナの各々から同時に無線送信された信号を複数の受信アンテナで受信する受信装置であって、

時間多重されたパイロットチャネル及びデータチャネルを分離するデータ分離手段と、

時間多重、周波数多重及び符号多重方式の内の 1以上の方式で多重化された、各送信アンテナに関するパイロットチャネルを分離するパイロット分離手段と、

1つのアンテナから送信され受信された信号を復調する手段と、

時空送信ダイバーシチ (STTD)方式で信号を復調する手段と、

を備えることを特徴とする受信装置。

[7] 複数のアンテナの各々力異なる信号を同時に無線送信する送信方法であって、時分割多重化方式、周波数分割多重化方式及び符号分割多重化方式の内の 1以上の方式で、各アンテナ力送信するパイロットチャネルを多重化し、

ノィロットチャネル及びデータチャネルを時間多重化し、

1つのアンテナから又は時空送信ダイバーシチ（STTD)方式により複数のアンテナから信号を送信する

ことを特徴とする送信方法。

[8] 複数の送信アンテナの各々から同時に無線送信された信号を複数の受信アンテナで受信する受信方法であって、

時間多重されたパイロットチャネル及びデータチャネルを分離し、

時間多重、周波数多重及び符号多重方式の内の 1以上の方式で多重化された、各送信アンテナに関するパイロットチャネルを分離し、

1つのアンテナから送信され受信された信号を復調する方式及び時空送信ダイバーシチ（STTD)方式の双方で信号を復調する

ことを特徴とする受信方法。