JP2006287756A - 送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 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信装置を提供すること。
【解決手段】 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。
【選択図】 図１

Description

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。

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、下りリンクで５ＭＨｚの周波数帯域を用いて、２Ｍｂｐｓの情報伝送レートを実現している。しかしながら、更なる伝送レートの高速化、大容量化及び低コスト化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化も必要になる。多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ 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ついては、例えば非特許文献１に記載されている。
Ａ．Ｖａｎ Ｚｅｌｓｔ，"Ｓｐａｃｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ"，Ｐｒｏｃ．１０ｔｈ Ｍｅｄ．Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２０００，ｐｐ．１２１８−１２２１

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。

本発明では、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。

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。

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、ＦＤＭ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。

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。パイロットチャ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。

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、各アンテナから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。

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。

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が、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。

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。

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、時間多重されたパイ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からでも制御チャネルを速やかに復調できる。

［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（ＭＩＭＯ−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 Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の送信機であるが、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_ＴＸ＞１）個のインターリーバ１０８−１〜Ｎと、送信アンテ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。

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化を行う。

データ変調器１０４は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等のような適切な変調方式で、データチャネルを変調する。適応変調符号化（ＡＭＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ）が行われる場合には、この変調方式は適宜変更される。

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。

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って並べ換える。並べ換えは、図示の例ではアンテナ毎に行われる。

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／又は周波数方向に信号が拡散される。

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１２２は、制御情報データの誤り耐性を高めるための符号化を行う。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（Ｓ／Ｐ）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。

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が、データチャネル又は制御チャ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挿入部１１８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。

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、Ｓ／Ｐ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つのアンテナから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。

データチャネルは、図１のターボ符号器１０２で符号化され、データ変調部１０４で変調され、直並列変換器１０６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加され、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４０２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、各アンテナから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。

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_ＲＸ（＞１）個の受信アンテナ５０２−１〜Ｎ_ＲＸを有し、各アンテナ毎に、低雑音増幅器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（Ｐ／Ｓ）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、シンボルタイミング検出部５２０と、デインタリーバ５３６、ターボ符号器５３８及びビタビデコーダ５４０も有する。

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。

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。

ガードインターバル除去部５２２は、受信した信号からガードインターバールに相当する部分を除去する。

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。

デマルチプレクサ５２６は、受信した信号に多重化されてい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。

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、チャ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。

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_ｍｕｘであるとする。

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。

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。

デインタリーバ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バ（図１の１０８）で行われる並べ換えの逆パターンに相当する。

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。

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から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、デインタリーバ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からの信号の各々は、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_ＴＸ（送信データ系列数）を把握している必要がある。

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：Ｍｉｎｉｍｕｍ 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ウエイトを導出し、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。

［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（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ 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、各送信アンテナから送信される信号が、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。

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、送信ダイバーシチデコーディング（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）部５２と、デインタリーバ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いて、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。デインタリーバ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。

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_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４で示される４つのシンボルのシーケンスが、データチャネルとしてターボ符号器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_ＴＸ＝２）。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ーケンスと同様に、４つのシンボルが、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４の順に送信される。第２の送信アンテナからは、−Ｓ_２ ^＊，Ｓ_１ ^＊，−Ｓ_４ ^＊，Ｓ_３ ^＊のようなシンボルが順に送信される。記号“−”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４０２は、入力されたシンボルシーケンスから、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４ のようなシーケンスと、−Ｓ_２ ^＊，Ｓ_１ ^＊，−Ｓ_４ ^＊，Ｓ_３ ^＊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処理部にそれぞれ与える。従って、送信機は、時刻ｔ_１〜ｔ_２の間にＳ_１−Ｓ_２ ^＊で表現される信号を無線送信し、時刻ｔ_２〜ｔ_３の間にＳ_２＋Ｓ_１ ^＊で表現される信号を無線送信し、時刻ｔ_３〜ｔ_４の間にＳ_３−Ｓ_４ ^＊で表現される信号を無線送信し、時刻ｔ_４〜ｔ_５の間にＳ_４＋Ｓ_３ ^＊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。これに応じて、受信機は、最初にＲ_１＝Ｓ_１−Ｓ_２ ^＊で表現される信号を受信し、次の時点でＲ_２＝Ｓ_２＋Ｓ_１ ^＊で表現される信号を受信し、次の時点でＲ_３＝Ｓ_３−Ｓ_４ ^＊で表現される信号を受信し、次にＲ_４＝Ｓ_４＋Ｓ_３ ^＊で表現される信号を受信し、以後同様な信号を受信する。受信機の送信ダイバーシチデコーディング部５２は、Ｒ_１＝Ｓ_１−Ｓ_２ ^＊の関係式と、Ｒ_２＝Ｓ_２＋Ｓ_１ ^＊の関係式とに基づいて、送信シンボルＳ_１及びＳ_２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。

Ｓ_１＝（Ｒ_１＋Ｒ_２ ^＊）／２
Ｓ_２＝（−Ｒ_１ ^＊＋Ｒ_２）／２
同様に、受信信号Ｒ_３，Ｒ_４に基づいて送信シンボルＳ_３，Ｓ_４を求めることができる。

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_１〜ｔ_５の時間の間に、第１及び第２の送信アンテナの双方から、実質的にＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４に等しい情報が送信されている。）。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化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。

［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とが描かれている。

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。

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ィング部４０２と同様な構成及び機能を有する。

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_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４がであったとすると、Ｓ_１，Ｓ_２は第１の送信ダイバーシチコーディング部７０６−１へ入力され、Ｓ_３，Ｓ_４は第２の送信ダイバーシチコーディング部７０６−２へ入力されてもよい。第１の送信ダイバーシチコーディング部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_１，Ｓ_２を順に無線送信し、−Ｓ_２ ^＊，Ｓ_１ ^＊を第２の送信アンテナ７１２から無線送信する。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_４を順に無線送信し、−Ｓ_４ ^＊，Ｓ_３ ^＊を第２の送信アンテナ７２２から無線送信する。その結果、この送信機は、最初にＳ_１−Ｓ_２ ^＊＋Ｓ_３−Ｓ_４ ^＊ を無線送信し、次の時点でＳ_２＋Ｓ_１ ^＊＋Ｓ_４ ^＊＋Ｓ_３ ^＊ を無線送信する。

受信機は、最初にＲ_１＝Ｓ_１−Ｓ_２ ^＊＋Ｓ_３−Ｓ_４ ^＊ を受信し、次の時点でＲ_２＝Ｓ_２＋Ｓ_１ ^＊＋Ｓ_４ ^＊＋Ｓ_３ ^＊ を受信する。受信機は、第１の受信信号Ｒ_１に基づいて、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か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つの送信アンテナからＳ_１，−Ｓ_２ ^＊，Ｓ_３，−Ｓ_４ ^＊がそ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_２に基づいて、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か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_２，Ｓ_１ ^＊，Ｓ_４ ^＊，Ｓ_３ ^＊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から４つのシンボルＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４を高精度に推定することができる。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。

［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。但し、通信の大容量化、高速化、高品質化等は、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が、トラフィックデータを含むチャ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）付随制御チャネル、（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が、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いパイロットチャネルも必要に応じて伝送される。パイロットチャネルは、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。

（Ｄ１）下りリンクの共通制御チャネルは、報知チャネル（ＢＣＨ）、ページングチャネル（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。

（Ｄ２）付随制御チャネルは、比較的低い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。

（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／又は符号分割多重化（ＣＤＭ）方式で行われてもよい。多重化の具体的な態様については、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 Ｒｅｑｕｅｓｔ）方式等が採用される。

（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。

（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。

（Ｕ２）付随制御チャネルは、比較的低い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。

（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／又は符号分割多重化（ＣＤＭ）方式で行われてもよい。

（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。

［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つの送信アンテナから送信されるならば、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い。

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。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。

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。データチャネルは、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い。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。

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，ＦＡＣＨ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（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。データチャネルの送信方法は、共通制御チャネル（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。

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、送信アンテナ数は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。）が、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から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か備えていない旧式の基地局が、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よ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ようとする。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い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い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から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。

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。ＭＩＭＯ方式では、送信アンテナ毎に伝搬路が異なるので、パイロットチャネルは、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、パイロットチャネル、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、パイ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が、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。

図９は、複数の送信アンテナの内の１つの送信アンテナから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９（Ａ）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９（Ｂ）はパイロットチャネルとデータチャネルを周波数多重した様子を示す。

図１０は、４つの送信アンテナか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。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１０（Ａ）では、＃１〜＃４の４つの送信アンテナに関するパイロットチャネルが時間多重される様子を示す。図１０（Ｂ）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。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１０（Ｃ）には、第１及び第２の送信ア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の送信アンテナから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の送信アンテナから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パターンが使用されてもよい。

図１１は、４つの送信アンテナか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１１（Ａ）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１１（Ｂ）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１１（Ｃ）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１０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か使用されなくなり、リソースの使用効率が低くなってしまう。

図１２は、４つの送信アンテナか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１２（Ａ）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１２（Ｂ）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１２（Ｃ）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いので、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。

ＭＩＭＯ多重方式の送信機のブロック図を示す。 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。 ＭＩＭＯ多重方式の受信機のブロック図を示す。 ＭＩＭＯダイバーシチ方式の送信機のブロック図を示す。 ＭＩＭＯダイバーシチ方式の受信機のブロック図を示す。 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。 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。 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。 １つの送信アンテナか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。 ４つの送信アンテナか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。 ４つの送信アンテナか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２）である。 ４つの送信アンテナか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３）である。

符号の説明

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； ５１６ 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（Ｐ／Ｓ）； ５３４ 逆拡散部； ５３６ デインタリーバ；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 デインタリーバ；
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ーディング部； ７１１，７１２，７２１，７２２ 送信アンテナ

Claims (8)

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、各アンテナか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から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、各アンテナから送信するパイロットチャネルを多重化し、
   パイ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。

Images