JP2003524989A - データ伝送方法およびデータ伝送システム - Google Patents

データ伝送方法およびデータ伝送システム

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JP2003524989A JP2001562870A JP2001562870A JP2003524989A JP 2003524989 A JP2003524989 A JP 2003524989A JP 2001562870 A JP2001562870 A JP 2001562870A JP 2001562870 A JP2001562870 A JP 2001562870A JP 2003524989 A JP2003524989 A JP 2003524989A
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    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal

Abstract

(57)【要約】 本発明はデータ伝送方法たとえばＴＤＤモードのＣＤＭＡシステムで使用するためのデータ伝送方法に関する。この場合、データ信号はそれぞれ異なるユーザ（Ｎ１〜ＮＫ）のデータバーストから成るデータ流として第１の局（ＢＳ）と第２の局（ＭＳ）との間で複数のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）を介して伝送され、その際に個々のデータバーストとともに参照信号が送信される。第１のステップで参照信号が第２の局（ＭＳ）から第１の局（ＢＳ）へ送信される。第２のステップでは第１の局（ＢＳ）において、第２の局（ＭＳ）から受信した参照信号に基づきチャネル推定（ＫＳ）が実行される。第３のステップで第１の局（ＢＳ）が第２の局（ＭＳ）へ複数のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）を介してデータバーストを送信し、その際、それぞれ異なるアンテナの送信信号をチャネル推定に応じてそれぞれ異なる振幅係数および位相係数（Ａｎ，φｎ）により変更可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明はデータ伝送方法およびシステムに関し、たとえばＴＤＤモードのＣＤ
ＭＡシステムで使用されるデータ伝送方法に関する。この場合、データ信号がそ
れぞれ異なるユーザのデータバーストから成るデータ流として第１の局から第２
の局へ複数のアンテナを介して伝送され、その際、個々のデータバーストととも
に参照信号が送信される。
【０００２】 本発明は原理的には任意のデータ伝送に適用できるけれども、本発明ならびに
その基礎を成す課題については、参照信号の伝送を必要とする伝送モードを使用
するセルラＣＤＭＡデータ伝送システム（CDMA = Code Division Multiple Acce
ss）に基づき説明する。
【０００３】 符号分割多重接続（CDMA = Code Division Multiple Access）によって、複数
のデータ流を同時に１つの共通の周波周波数を介して伝送することができる。こ
の場合、伝送すべきデータ流のシンボルはいわゆる拡散符号によって変調される
。それぞれ異なる符号によって同時に伝送されるデータ流は一般に互いに干渉し
合う。マルチパス伝播によって、相前後して送信されたデータシンボルのオーバ
ラップが引き起こされる（シンボル間干渉 inter symbol interference, ISI）
。ＣＤＭＡ符号化およびマルチパス伝播は多重アクセス干渉（multiple access
interference, MAI）の原因となる。
【０００４】 これらの干渉をたとえば受信機において除去できるのは、そこにおいてチャネ
ルのインパルス応答が既知であるときであって、これについてはたとえば K. D.
Kammeyer: "Nachrichtenuebertragung", 2. Aufl., Reihe Informationstechni
k, Teubner, Stuttgart, 1996 ならびに A. Klein, G. K. Kaleh, P.W. Baier:
"Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error Equalization for Multiuser D
etection in Code Division Multiple Access Channels", IEEE Trans. Vehic.
Tech., Bd. 45 (1996), 276-287 に記載されている。チャネルインパルス応答は
、たとえば受信機において受信した参照信号から推定できる。
【０００５】 常に良好な伝送を保証する目的で、複数の移動無線チャネルを介して同時にデ
ータを伝送することもできる。これは複数の送信アンテナによって達成できる（
送信アンテナダイバシティ）。この種の送信アンテナダイバシティによって移動
無線チャネル伝送の品質が格段に改善される。
【０００６】 ＴＤＤモードのＣＤＭＡ移動無線システムに関して、ダウンリンクつまりたと
えば基地局から移動局への区間のために、以下のような送信アンテナダイバシテ
ィパターンが知られている。
【０００７】 Motorola による Transmit Adaptive Array (TxAA): "Transmit Diversity Sc
hemes applied to the TDD mode (II)", 3GPP TSG RAN WG1 document TSGR1#5(9
9)632 の場合、個々のユーザの信号が合成される前にベースバンドで位相係数お
よび振幅係数により変えられる。これらの係数はユーザおよびアンテナに固有で
ある。
【０００８】 Motorola による Selection Transmit Diversity (STD): "Transmit Diversit
y Schemes applied to the TDD mode (II)", 3GPP TSG RAN WG1 document TSGR1
#5(99)632 の場合、個々のユーザの信号が常に１つのアンテナだけによって放射
される。それぞれ異なるユーザのためにそれぞれ異なるアンテナを選択できる。
【０００９】 Motorola による Phase Alignment Transmit Diversity (PATD): "Transmit D
iversity Schemes applied to the TDD mode", 3GPP TSG RAN WG1 document TSG
R1#3(99)186 の場合、全アンテナ信号はベースバンドで１つの位相係数により変
えられる。この係数はそれぞれ異なるアンテナについてそれぞれ異ならせること
ができる。これは１つのアンテナにおけるすべてのユーザについて同一である。
【００１０】 これらすべてのパターンにおいて、移動無線チャネルの伝送品質は対向区間で
送信機において求められる。そして測定された品質に基づきパターンのパラメー
タが選択される（閉ループ技術）。
【００１１】 TxAA または STD によって送られるデータをジョイントデテクション方式（Ｊ
Ｄ）によって検出できるようにするためには、受信機において各ユーザごとに固
有のチャネル推定を行う必要がある。
【００１２】 PATD を使用した場合には、ダウンリンクにおいてＪＤ受信機で１つのチャネ
ルを推定すればよい。しかし TxAA や STD とは異なり PATD の欠点は、伝送最
適化のために振幅変更が用いられないことである。
【００１３】 したがってＴＤＤモードにおいてダウンリンクでＣＤＭＡ伝送するための通常
のダイバシティ方式は、受信機におけるチャネル推定が煩雑になってしまい（Tx
AA = Transmit Adaptive Array, STD = Selection Transmit Diversity）、ある
いは品質をもっと改善しなければならない（PATD = Phase Alignment Transmit
Diversity）。
【００１４】 発明の利点 本発明の基礎とする着想は、個々のアンテナの送信信号を位相についても振幅
についても変更する点にある。
【００１５】 請求項１の特徴部分に記載の本発明による方法もしくはこれに対応する請求項
６記載の装置のもつ利点とは、ＪＤ受信にあたりダウンリンクで複数のチャネル
推定をする必要なく複数のアンテナを介した送信によるデータ伝送の改善を達成
できることである。ダウンリンクにおいてこの方法を適用する場合、ＪＤ受信機
において１つのチャネル推定を行うだけでよい。たとえばＰＡＴＤを使用した場
合、伝送をいっそう改善することができる。
【００１６】 従属請求項には本発明の個々の構成の有利な実施形態が示されている。
【００１７】 １つの有利な実施形態によれば、位相係数と振幅係数は相前後する期間にわた
り一定に保持される。
【００１８】 別の有利な実施形態によれば位相係数φｎ と振幅係数Ａｎ は、積の最大化
【００１９】
【数５】
【００２０】 がアンテナ固有の位相φｎ と振幅Ａｎ の変更により付随条件
【００２１】
【数６】
【００２２】 のもとで達成されるように選定され、ここでｎ番目のアンテナからｋ番目のユー
ザへのチャネルにおける最大電力のチャネル推定係数をαｎ ｋで表し、ｎ＝１〜
Ｎでありｋ＝１〜ＫただしＮはアンテナ数、Ｋはユーザ数である。
【００２３】 別の有利な実施形態によれば、第１の局はＴＤＤモードにおける移動無線シス
テムたとえばＵＭＴＳ移動無線システムの基地局であり第２の局はその移動局で
ある。
【００２４】 さらに別の有利な実施形態によれば伝送はＣＤＭＡ方式により実行される。
【００２５】 図面 次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００２６】 図１は、複数のアンテナを介してデータを送信するための本発明による装置の
実施形態を示す図であり、図２は、図１に示した装置を使用して複数のアンテナ
を介してデータを送信するための本発明による方法の時間的な流れを示す図であ
る。
【００２７】 実施例の説明 図中、同じ素子または同じ機能をもつ素子には同じ参照符号が付されている。
【００２８】 図１および図２によれば参照符号Ｎ１〜ＮＫは装置の個々のユーザを表し、１
０１〜１０Ｋは個々の加算器、２０１〜２０Ｋは個々の乗算器、Ａ１〜ＡＮおよ
びＡＭは個々のアンテナ、ＢＳは基地局、ＭＳは移動局、Ｓは送信ステップ、Ｋ
Ｓはチャネル推定ステップ、ＳＤＩＶはアンテナダイバシティによる送信ステッ
プ、Ｅは受信ステップを表している。
【００２９】 この実施形態はＴＤＤモードのＵＭＴＳ（Universal Mobile Telephone Syste
m）システムであり、この場合、データ信号はそれぞれ異なるユーザのデータバ
ーストから成るデータ流として基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で複数のアンテナ
Ａ１〜ＡＮを介して伝送され、その際に個々のデータバーストとともに参照信号
が送信される。
【００３０】 この場合、送信アンテナダイバシティによる送信は以下のようにして実現され
る。
【００３１】 まずはじめにアップリンクにおけるすべてのユーザＮ１〜ＮＫのチャネルの推
定が、移動局から送信された参照信号に基づき基地局ＢＳにより通常のようにし
て行われる。
【００３２】 その後、各ユーザチャネルについてそれぞれ最大電力のチャネルパスが決定さ
れる。この場合、ｎ番目のアンテナからｋ番目のユーザに対するチャネルの対応
するチャネル推定係数がαｎ ｋで表されており、ここでｎ＝１〜Ｎでありｋ＝１
〜ＫただしＮはアンテナ数でありＫはユーザ数である（それぞれ自然数）。
【００３３】 次に積の最大化
【００３４】
【数７】
【００３５】 がアンテナ固有の係数φｎ と振幅Ａｎ の変更により付随条件
【００３６】
【数８】
【００３７】 のもとで実行される。
【００３８】 ついで位相φｎ と振幅Ａｎ により変更された全体ＣＤＭＡ信号Ａｎ・ｅｉφ ｎ ・ｓ（ｔ）により、図１に示されているようにダウンリンクのｎ番目の送信ア
ンテナを介して移動局へ送信が行われ、ここでｓ（ｔ）は全体ＣＤＭＡ信号であ
る。
【００３９】 図２には、このデータ伝送方法の時間的な流れが示されている。ＰＡＴＤとは
異なりこの方法によれば、アンテナ固有の位相φｎ だけでなく振幅Ａｎ も変更
される。
【００４０】 まずはじめ移動局ＭＳはデータバーストを参照信号データブロックとともに基
地局ＢＳへ送信し、基地局ＢＳはそれをチャネル推定に利用する。チャネル推定
の結果に基づき基地局はチャネル推定ＫＳを実行する。ついで上述のように、ア
ンテナダイバシティＳＤＩＶにより基地局から移動局へのデータ送信が行われ、
移動局において受信Ｅが行われる。
【００４１】 これまで有利な実施例に基づき本発明について説明してきたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、様々なかたちで変形可能である。
【００４２】 たとえば本発明による方法はあらゆるデータ伝送システムにも適用可能であり
、ＴＤＤモードにおけるＣＤＭＡデータ伝送に限られるものではない。
【００４３】 また、振幅と位相の求め方を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 複数のアンテナを介してデータを送信するための本発明による装置の実施形態
を示す図である。
【図２】 図１に示した装置を使用して複数のアンテナを介してデータを送信するための
本発明による方法の時間的な流れを示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年３月２３日（２００２．３．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【数１】 がアンテナ固有の位相φｎ と振幅Ａｎ の変更により付随条件
【数２】 のもとで達成されるように選定し、ここでｎ番目のアンテナからｋ番目のユーザ
へのチャネルにおける最大電力のチャネル推定係数をαｎ ｋ で表し、ｎ＝１〜
Ｎでありｋ＝１〜ＫただしNはアンテナ数、Ｋはユーザ数である、 請求項１または２記載の方法。
【数３】 がアンテナ固有の位相φｎ と振幅Ａｎ の変更により付随条件
【数４】 のもとで達成されるよう選定し、ここでｎ番目のアンテナからｋ番目のユーザへ
のチャネルにおける最大電力のチャネル推定係数がαｎ ｋ で表され、ｎ＝１か
らＮでありｋ＝１からＫただしＮはアンテナ数、Ｋはユーザ数である、請求項５
または６記載の装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーゼフ ラウメン ドイツ連邦共和国 ヒルデスハイム ハン ゼリング 56 (72)発明者 グナー シュミット ドイツ連邦共和国 ヴォルフェンビュッテ ル ツィーゲンベルク ８ (72)発明者 ジークフリート ベーア ドイツ連邦共和国 プフォルツハイム ベ ルヒェンシュトラーセ ９ (72)発明者 マーク ベックマン ドイツ連邦共和国 ブラウンシュヴァイク ファザーネンシュトラーセ 12 Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE11 EE21 5K059 CC02 DD39 5K067 AA14 CC04 CC10 CC24 EE02 EE10 GG01 GG11 HH21 KK03

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ信号をそれぞれ異なるユーザ（Ｎ１〜ＮＫ）のデータ
    バーストから成るデータ流として、第１の局（ＢＳ）と第２の局（ＭＳ）との間
    で複数のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）を介して伝送し、個々のデータバーストととも
    に参照信号を送信する形式の、 データ伝送方法たとえばTDDモードのＣＤＭＡシステムで使用するためのデー
    タ伝送方法において、 ｉ）第１のステップで参照信号を第２の局（ＭＳ）から第１の局（ＢＳ）へ送
    信し、 ｉｉ）第２のステップでは第１の局（ＢＳ）において、第２の局（ＭＳ）から
    受信した参照信号に基づきチャネル推定（ＫＳ）を実行し、 ｉｉｉ）第３のステップで第１の局（ＢＳ）はデータバーストを第２の局（Ｍ
    Ｓ）へ複数のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）を介して送信し、それぞれ異なるアンテナ
    の送信信号をチャネル推定に応じてそれぞれ異なる振幅係数と位相係数（Ａｎ，
    φｎ）によって変化させることを特徴とする、 データ伝送方法。
  2. 【請求項２】 位相係数と振幅係数を相前後する複数の期間にわたり一定に
    保持する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 位相係数φｎ と振幅係数Ａｎ を積の最大化 【数１】 がアンテナ固有の位相φｎ と振幅Ａｎ の変更により付随条件 【数２】 のもとで達成されるように選定し、ここでｎ番目のアンテナからｋ番目のユーザ
    へのチャネルにおける最大電力のチャネル推定係数をαｎ ｋ で表し、ｎ＝１〜
    Ｎでありｋ＝１〜ＫただしNはアンテナ数、Ｋはユーザ数である、 請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 第１の局（ＢＳ）をＴＤＤモードにおける移動無線システム
    たとえばＵＭＴＳ移動無線システムの基地局とし、第２の局（ＭＳ）をその移動
    局とする、請求項１、２または３記載の方法。
  5. 【請求項５】 ＣＤＭＡ方式により伝送を実行する、請求項１から４のいず
    れか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 データ信号がそれぞれ異なるユーザ（Ｎ１〜ＮＫ）のデータ
    バーストから成るデータ流として第１の局（ＢＳ）と第２の局（ＭＳ）との間で
    複数のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）を介して伝送され、個々のデータバーストととも
    に参照信号が送信される形式の、 データ伝送装置たとえばＴＤＤモードのＣＤＭＡシステムで使用するためのデ
    ータ伝送装置において、第１の局（ＢＳ）は、 第２の局（ＭＳ）から第１の局（ＢＳ）へ送信される参照信号を受信する受信
    装置と、 第２の局（ＭＳ）から受信した参照信号に基づきチャネル推定を実行するチャ
    ネル推定装置と、 複数のアンテナ（Ａ１〜ＡＮ）を介して第２の局（ＭＳ）へ送信すべきデータ
    バーストに対するチャネル推定に応じて、それぞれ異なるアンテナの送信信号を
    それぞれ異なる振幅係数および位相係数（Ａｎ，φｎ）により変更する変更装置
    とが設けられていることを特徴とする、 データ伝送装置。
  7. 【請求項７】 前記変更装置は位相係数および振幅係数を相前後する期間に
    わたり一定に保持する、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記変更装置は位相係数φｎ および振幅係数Ａｎ を、積の
    最大化 【数３】 がアンテナ固有の位相φｎ と振幅Ａｎ の変更により付随条件 【数４】 のもとで達成されるよう選定し、ここでｎ番目のアンテナからｋ番目のユーザへ
    のチャネルにおける最大電力のチャネル推定係数がαｎ ｋ で表され、ｎ＝１か
    らＮでありｋ＝１からＫただしＮはアンテナ数、Ｋはユーザ数である、請求項６
    または７記載の装置。
  9. 【請求項９】 第１の局はＴＤＤモードにおける移動無線システムたとえば
    ＵＭＴＳ移動無線システムの基地局（ＢＳ）であり第２の局（ＭＳ）はその移動
    局である、請求項６、７または８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 ＣＤＭＡ方式により伝送が実行される、請求項６から９の
    いずれか１項記載の装置。
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