JP2006287757A - 下りリンクチャネル用の送信装置及び送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 下りリンクチャネル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、制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルを送信する。本装置は、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する手段と、マルチビーム又は可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信する手段とを備える。
【選択図】 図８

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及び送信方法に関する。

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、移動端末の低消費電力化も必要になる。通信システムにおけるチャネル構成法を改善することで、信号伝送の高品質化を図る技術については、特許文献１に開示されている。
特開２００３−２５９４５４号公報

本発明の課題は、下りリンクチャネルにおける信号品質を向上させる送信装置及び送信方法を提供することである。

本発明では、制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルを送信する送信装置が使用される。本送信装置は、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する手段と、マルチビーム又は可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信する手段とを備える。

本発明によれば、下りリンクチャネル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、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、所定の既知信号がパイロットチャネルとして送信される。データチャネルは、マルチビーム又は可変指向性ビームで送信される。マルチビーム及び可変指向性ビームのようにビームの種類を複数用意し、伝送するチャネルに応じて適切なビームを使い分けることができるので、伝送効率を含む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、所定の既知信号が、可変指向性ビームで、個別パイロットチャネルとして移動端末毎に送信される。可変指向性ビームは、移動端末の位置に応じて指向性が変化するので、その移動端末に高品質の信号を伝送することができる。

本発明の一態様によれば、制御チャネルが、マルチビーム又は可変指向性ビームで送信される。

本発明の一態様によれば、可変指向性ビーム用の重み係数が、移動端末の位置に応じて適応的に算出される。これにより、移動端末の位置に最適に指向するビームで、信号を伝送することができる。

本発明の一態様によれば、可変指向性ビームが、１以上の固定指向性ビームを切り換えることによって生成される。マルチビーム中の固定指向性ビームの重み係数は、固定ウエイトであるので、重み係数を新たに算出せずに、移動端末の位置に応じてビームを簡易に指向させることができる。

本発明の一態様によれば、パイロットチャネル及びデータチャネルが時分割多重化方式又は周波数分割多重化方式で多重化される。

本発明の一態様によれば、制御チャネルとデータチャネルが時分割多重化又は符号分割多重化方式で多重化される。

本発明の一態様によれば、制御チャネルが、パイロットチャネル又はデータチャネルと周波数分割多重化方式で多重化される。

本発明の一態様によれば、データチャネルに含まれる複数のトラフィックデータが、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うちの１以上の方式で多重化される。

本発明の一態様によれば、複数のトラフィックデータが、時間、周波数及び符号の１以上に関してインターリーブされる。これにより、時間、周波数及び符号の１以上に関するダイバーシチ効果が得られ、信号の伝送品質を更に向上させることができる。

［ビーム］
本発明の一実施例では、下りリンクにおける各種のチャネルが、４種類のビームの１つ以上を用いて基地局から移動端末へ伝送される。４種類のビームには、（１）セクタビーム、（２）マルチビーム、（３）スイッチトビーム及び（４）適応指向性ビームが含まれる。

（１）セクタビームは、基地局が担当するセル又はセクタ全域に広がるアンテナ利得パターンを実現する指向性ビームである。図１には、１２０度の広がりを有するセクタ全域に対するセクタビーム（のアンテナ利得パターン）が破線で描かれている。

（２）マルチビームは、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームを含む。それら複数の固定指向性ビームで１つのセクタをカバーするようにビーム数が設定される。図２には、破線で示されるＮ個の固定指向性ビームで１つのセクタがカバーされる様子が示されている。

（３）スイッチトビームは、マルチビームに含まれる１以上の固定指向性ビームを、移動端末の位置に応じて切り換えることによって生成される指向性ビーム（切換指向性ビームと呼んでもよい。）である。例えば、移動端末が、図２の点Ｐから点Ｑに移動したとすると、スイッチトビームは、当初はビーム１に等しいが、後にビーム３に切り換えられる。また、ビーム１とビーム２の双方に同程度に近い移動端末（例えば、点Ｒ）に対しては、ビーム１とビーム２の合成された指向性ビームで、その移動端末に対するスイッチトビームを形成してもよい。

（４）適応指向性ビームでは、そのビームを実現するために各アンテナに設定される重み係数が、移動端末の位置に応じて適応的に算出される。スイッチトビームも適応指向性ビームも移動端末の位置に応じて指向方向が変化する点では共通するが、適応指向性ビームは、ビームの重み係数が予め設定されておらず逐次算出される点で、スイッチトビームと異なる。図２では、適応指向性ビームが実線で描かれている。

［装置構成］
図３は、セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その１）を示す。この送信機は典型的には基地局に設けられるが、同様の送信機を移動端末に備えてもよい。基地局は、直交周波数符号分割多重化（ＯＦＣＤＭ）方式の通信システムに使用される。基地局は、Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部３０２−１〜Ｎ_Ｄと、制御チャネル処理部３０４と、多重部３０６と、高速逆フーリエ変換部３０８と、ガードインターバル挿入部３１０と、ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）３１２とを有する。Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部３０２−１〜Ｎ_Ｄは同様な構成及び機能を有するので、３０２−１がそれらを代表して説明される。データチャネル処理部３０２−１は、ターボ符号器３２２と、データ変調器３２４と、インターリーバ３２６と、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３２８と、拡散部３３０とを有する。制御チャネル処理部３０４は、畳込み符号器３４２と、ＱＰＳＫ変調器３４４と、インターリーバ３４６と、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３４８と、拡散部３５０とを有する。尚、符号拡散を行わない直交周波数多重化（ＯＦＤＭ）方式が採用される他の実施例では、拡散部３３０，３５０は省略される。

Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部３０２−１〜Ｎ_Ｄは、トラフィック情報データをＯＦＣＤＭ方式で伝送するためのベースバンド処理を行う。ターボ符号器３２２は、トラフィック情報データの誤り耐性を高めるための符号化を行う。データ変調器３２４は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等のような適切な変調方式で、トラフィック情報データを変調する。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。インターリーバ３２６は、トラフィック情報データの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３２８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、サブキャリア数に応じて決定されてもよい。拡散部３３０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。

制御チャネル処理部３０４は、制御情報データをＯＦＣＤＭ方式で伝送するためのベースバンド処理を行う。畳込み符号器３４２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３４４は、制御情報データを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。インターリーバ３４６は、制御情報データの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３４８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、サブキャリア数に応じて決定されてもよい。拡散部３５０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３０６は、処理済みのトラフィック情報データと、処理済みの制御情報データとを多重化する。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３０６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、図中破線で示されるように、パイロットチャネルが直並列変換部３４８に入力され、パイロットチャネルが周波数軸方向に多重化される（これについては、後述される。）。

高速逆フーリエ変換部３０８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３１０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。

ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）３１２は、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換する。

図４は、セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その２）を示し、図３のディジタルアナログ変換部３１２以降の部分（ＲＦ送信部）を示す。ＲＦ送信部は、直交変調器４０２と、局部発振器４０４と、バンドパスフィルタ４０６と、ミキサ４０８と、局部発振器４１０と、バンドパスフィルタ４１２と、電力増幅器４１４とを有する。

直交変調器４０２は、そこに入力された信号から、中間周波数の同相成分（Ｉ）及び直交成分（Ｑ）を生成する。バンドパスフィルタ４０６は、中間周波数帯域に対する余分な周波数成分を除去する。ミキサ４０８は、局部発振器４１０を用いて、中間周波数の信号を高周波数の信号に変換（アップコンバート）する。バンドパスフィルタ４１２は余分な周波数成分を除去する。電力増幅器４１４は、アンテナ４１６から無線送信を行うために、信号の電力を増幅する。

トラフィック情報データは、ターボ符号器３２２で符号化され、データ変調部３２４で変調され、インターリーバ３２６で並べ換えられ、直並列変換器３２８で並列化され、拡散部３３０でサブキャリア成分毎に拡散される。制御情報データも同様に、符号化され、変調され、インターリーブされ、並列化され、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３２６でサブキャリア毎に多重化され、高速逆フーリエ変換部３０８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ＯＦＤＭシンボルが出力される。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て無線送信される。

図５は、セクタビームを受信する受信機の概略ブロック図を示す。このような受信機は、典型的には移動端末に設けられるが、基地局に備えられてもよい。受信機は、説明の便宜上セクタビームを受信するように説明されるが、このような受信機は、他のビームの受信に使用されてもよい。受信機は、アンテナ５０２と、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、シンボルタイミング検出部５２０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、デインタリーバ５３６と、ターボ符号器５３８と、ビタビデコーダ５４０とを有する。

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、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３の多重部３０６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３の３２６）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５２６で、インターリーバで施された並べ換えと逆パターンで並べ換えられ、ターボ復号器５３８で復号される。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。

図６は、マルチビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。このような送受信機は、典型的には基地局に設けられるが、移動端末に設けられてもよい。図３で説明済みの要素については同じ参照番号が付され、更には説明されない。図６では、制御チャネルに関する処理要素は省略されている。図６には、送信ウエイト設定部６０２と、アンテナ数（Ｎ）個の多重部６０４−１〜Ｎと、Ｎ個のＲＦ送信部６０６−１〜Ｎと、Ｎ個のＲＦ受信部６１２−１〜Ｎと、Ｎ個の分離部６１４−１〜Ｎと、Ｌ個の受信ウエイト設定部６１６−１〜Ｌとが描かれている。

送信ウエイト設定部６０２は、Ｎ個のアンテナから送信される信号に送信ウエイト（重み係数）をそれぞれ乗算する。この送信ウエイトは、マルチビームを実現するように予め用意された固定ウエイトである。

Ｎ個の多重部６０４−１〜Ｎは、送信する信号をアンテナ毎に合成する。例えば、多重部６０４−１は、第１のアンテナから送信する信号を、Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部から収集し、合成する。多重部６０４−２は、第２のアンテナから送信する信号を、Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部から収集し、合成する。

Ｎ個のＲＦ送信部６０６−１〜Ｎは、信号を無線周波数で送信するための処理をアンテナ毎に行う。処理内容は、概して図４に関して説明されてものと同様であり、周波数変換、帯域制限、電力増幅等が行われる。

Ｎ個のＲＦ受信部６１２−１〜Ｎは、ＲＦ送信部と概ね逆の動作を行い、Ｎ個のアンテナで受信した信号をベースバンドでの処理に相応しい信号に変換する。

Ｎ個の分離部６１４−１〜Ｎは、上記の多重部と概ね逆の動作を行い、そこに入力された信号をＮ_Ｄ個のデータチャネル処理部にそれぞれ分配する。

Ｌ個の受信ウエイト設定部６１６−１〜Ｌは、Ｎ個のアンテナから受信された信号の各々に受信ウエイトを乗算し、合成する。この処理はパス毎に行われ、本実施例ではＬ個のマルチパス伝搬経路が想定されている。パス毎の合成後の信号は、不図示のレーク合成器（Ｒａｋｅ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）へ与えられる。これらの処理は、サブキャリア毎に行われる。受信ウエイトは、送信ウエイトと同様に、マルチビームを実現するように予め用意された固定ウエイトである。送信ウエイト及び受信ウエイトは同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、送受信に同じ周波数が使用される場合は、上り及び下りリンクの伝搬路状況は同様であることが予想されるので、送受に同じウエイトが使用されてもよい。逆に、上下リンクに異なる周波数が使用される場合には、上り及び下りリンクの伝搬路状況が異なるかもしれないので、異なるウエイトが使用されてもよい。

基地局が、スイッチトビームを送受信に使用する場合も、図６に示される処理要素が使用される。但し、送信及び受信ウエイトや多重部及び分離部等が異なる。冒頭で説明したように、スイッチトビームは、マルチビームに含まれる１以上の固定指向性ビームである。従って、ある移動端末＃１に対するスイッチトビームを実現する送信ウエイトは、その移動端末＃１に対応する固定指向性ビーム（例えば、指向方向がθ_１）に関する送信ウエイトである。その送信ウエイトが、第１のデータチャネル処理部３０２−１内の送信ウエイト乗算部６０２で設定される。別の移動端末＃２に対するスイッチトビームを実現する送信ウエイトは、その移動端末＃２に対応する固定指向性ビーム（例えば、指向方向がθ_２）に関する送信ウエイトである。その送信ウエイトが、第２のデータチャネル処理部３０２−２内の送信ウエイト乗算部６０２で設定される。スイッチトビームが使用される場合には、移動端末毎にスイッチトビームを切り換える。従って、多重部６０４−１〜Ｎは、ある時点では第１の移動端末に関する信号のみを出力し、別の時点では第２の移動端末に関する信号のみを出力する、以下同様に、他の移動端末に関しても同様の処理が行われる。これにより、ある時点では第１の移動端末に関するスイッチトビームが送信され、別の時点では第２の移動端末に関するスイッチトビームが送信され、以下同様に、スイッチトビームが時分割で切り換えられる。

受信の場合は、上記の送信に関する処理と概ね逆の処理が行われる。即ち、分離部は、ある時点でそれらに入力された信号を第１の移動端末に関する処理を行う部分（典型的には、データチャネル処理部３０２−１）に与え、別の時点では第２の移動端末に関する処理を行う部分（典型的には、データチャネル処理部３０２−２）に与え、以下同様な処理が行われる。データチャネル処理部内では、各アンテナで受信された信号に、受信ウエイトが乗算される。この受信ウエイトは、移動端末に対応するスイッチトビームを実現するウエイトである。

図７は、適応指向性ビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。図６の送受信機と同様に、このような送受信機は、典型的には基地局に設けられるが、移動端末に設けられてもよい。図３及び図６で説明済みの要素については同様の参照番号が付され、更には説明されない。冒頭で説明したように、適応指向性ビームでは、移動端末の位置に応じて指向方向等が適応的に変化する。その変化は、複数の固定指向性ビーム間の離散的な切換ではなく、連続的なものである。図７には、信号測定部７０２と、送信ウエイト制御部７０４と、受信ウエイト制御部７０６とが示されている。

信号測定部７０２は、各アンテナから受信した信号の受信電力や到来方向等を測定し、測定値を送信及び受信ウエイト制御部７０４，７０６に出力する。

送信ウエイト制御部７０４は、測定値に基づいて、信号品質を更に良好にするように送信ウエイトを調整する。この調整を行うアルゴリズムは、適応アレーアンテナ（ＡＡＡ：ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ）に関する適切ないかなる最適化アルゴリズムでもよい。例えば、受信信号品質に関する何らかの評価関数が最小値に到達するように、送信ウエイトが逐次的に更新されてもよい。

受信ウエイト制御部７０６でも同様に、測定値に基づいて、信号品質を更に良好にするように受信ウエイトが調整される。

［送信方法］
図３乃至図７に関して説明された装置を用いることで、信号の送受信に各種のビームを使用することができる。本実施例では、（１）共通制御チャネル、（２）付随制御チャネル、（３）共有パケットデータチャネル、（４）個別パケットデータチャネル、（５）第１共通パイロットチャネル、（６）第２共通パイロットチャネル及び（７）個別パイロットチャネルの全部又は一部が、下りリンクで伝送される。

（１）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。

（２）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。

（３）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。

（４）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。

（５）第１共通パイロットチャネルは、送信側及び受信側で既知の既知信号を含み、セクタビームで伝送される。既知信号は、パイロット信号、参照信号、トレーニング信号等と呼ばれてもよい。第１共通パイロットチャネルは、セクタビームの伝搬路の推定等に使用される。

（６）第２共通パイロットチャネルは、送信側及び受信側で既知の既知信号を含み、マルチビームで伝送される。即ち、複数の固定指向性ビームの各々で、既知信号を送信することによって、第２共通パイロットチャネルが伝送される。第２共通パイロットチャネルは、ある固定指向性ビームの伝搬路の推定等に使用される。

（７）個別パイロットチャネルは、送信側及び受信側で既知の既知信号を含み、適応指向性ビームで伝送される。個別パイロットチャネルは、適応指向性ビームの伝搬路の推定等に使用される。

概して、（１）〜（４）の信号の内容は、送信側及び受信側の少なくとも一方で未知であるが、（５）〜（７）のパイロットチャネルの内容は、通信開始前に送受双方で既知である。

図８は、本発明の一実施例により実現される下りリンクの伝送方式を示す。この図表は、４通りの送信方式１〜４を示し、各送信方式は、上記の７種類のチャネルをどのようなビームで送信するかを定める。送信方式１では、共通制御チャネル、第１共通パイロットチャネル及び付随制御チャネルが、セクタビーム（図１）で送信される。共通パケットデータチャネル、個別パケットデータチャネル及び第２共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスイッチトビーム（図２）で送信される。第１共通パイロットチャネルは、共通制御チャネル及び付随制御チャネルに関する伝搬路を推定するために使用される。第２共通パイロットチャネルは、共有パケットデータチャネル及び個別パケットデータチャネルに関する伝搬路を推定するために使用される。個別パイロットチャネルは伝送されない。従って、送信方式１によれば、送信ウエイトを適応的に演算する必要がないので、これは、簡易な基地局に有利である。

送信方式２では、共通制御チャネル、第１共通パイロットチャネル及び付随制御チャネルが、セクタビームで送信される。共通パケットデータチャネルは、マルチビーム、スイッチトビーム又は適応指向性ビームで送信される。個別パケットデータチャネル及び個別パイロットチャネルは、適応指向性ビームで送信される。第２共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスイッチトビームで送信される。第１共通パイロットチャネルは、共通制御チャネル及び付随制御チャネルに関する伝搬路を推定するために使用される。第２共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスイッチトビームで伝送される共有パケットデータチャネルの伝搬路を推定するために使用される。個別パイロットチャネルは、個別パケットデータチャネル及び適応指向性ビームで送信される共有パケットデータチャネルの伝搬路を推定するために使用される。送信方式２は、個別パケットデータチャネルを適応指向性ビームで送信するので、その特定のユーザに更に高品質のサービスを提供することができる。

送信方式３では、第１共通パイロットチャネル及び個別パイロットチャネルが送信されず、送信される他のチャネルは総てマルチビーム又はスイッチトビームで送信される。共通制御チャネル、付随制御チャネル、共有パケットデータチャネル及び個別パケットデータチャネルの伝搬路の総てに関して、第２共通パイロットチャネルによるチャネル推定が行われる。何れのチャネルの伝搬路も、マルチビーム中の固定指向性ビームに関するものだからである。この方式によれば、送信ウエイトを適応的に演算する必要がないことに加えて、パイロットチャネルを１種類に減らすことができる。パイロットチャネルのためのリソース及び／又はオーバーヘッドが少なくて済むので、この方式は、情報の伝送効率等の観点から有利である。

送信方式４では、共通制御チャネル及び付随制御チャネルが、マルチビーム又はスイッチトビームで送信される。共有パケットデータチャネル、個別パケットデータチャネル及び個別パイロットチャネルは、適応指向性ビームで送信される。第１共通パイロットチャネルは送信されない。第２共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスイッチトビームで送信される。共通制御チャネル及び付随共通制御チャネルの伝搬路に関して、第２共通パイロットチャネルによるチャネル推定が行われる。共有パケットデータチャネル及び個別パケットデータチャネルの伝搬路の総てに関して、個別パイロットチャネルによるチャネル推定が行われる。この方式も、第１共通パイロットチャネルを送信しなくて済む点で有利である。共有及び個別パケットデータチャネルは適応指向性ビームで送信されるので、データチャネルを高品質に伝送することができる。なお、適応指向性ビームの伝搬路が、何れかの固定指向性ビームの伝搬路で近似することにするならば、個別パイロットチャネルの代わりに、その固定指向性ビームで伝送された第２共通パイロットチャネルが利用されてもよい。その場合は、送信方式３と同様に、パイロットチャネルを１種類に減らすことができる。

次に、（第１共通、第２共通又は個別）パイロットチャネル、（共通又は付随）制御チャネル及び（共通又は個別）データチャネルの多重化方式が説明される。多重化は、時間分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）及び符号分割多重化（ＣＤＭ）の１つ以上を用いて行われる。ＴＤＭ及びＣＤＭは、図３，６，７の送信機中の多重部３０６等で行われる。これに応じて、受信機における多重化された信号の分離は、図５の分離部５２６等で行われる。ＦＤＭは、図３，６，７の送信機中の直並列変換部３２８，３４８等で行われる。これに応じて、受信機では図５の並直列変換部５３２等で、多重化された信号の分離が行われる。ＴＤＭは、多重化される複数の信号を１つずつ切り換えることで行われるが、ＦＤＭ及びＣＤＭは、多重化される複数の信号を加算することで行われる。以下に多重化の様々な態様が説明されるが、これらは単なる一例であり、限定的に列挙されたものではないことに留意を要する。

図９は、パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す。図９（Ａ）は、パイロット及びデータチャネルが時間多重される様子を示す。周波数選択性フェージングの影響が強い場合は、このように、パイロットチャネルを周波数方向に沿って挿入した方が有利である。周波数方向にインターリーブを施すことで、伝送品質の劣化を軽減できるからである。図９（Ｂ）は、パイロット及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。

図９（Ｃ）〜（Ｄ）は、第１又は第２共通パイロットチャネルと、個別パイロットチャネルと、データチャネルとの多重化の一例を示す。図９（Ｃ）は、共通及び個別パイロットチャネル並びにデータチャネルが、時間多重される様子を示す。このような多重化は、下りチャネルに符号拡散を行わない（符号拡散率ＳＦが１の）マルチキャリア方式を採用するホットスポット（孤立セル）のような通信環境に特に有利である。孤立セルでは、隣接するセルからの干渉（他セル干渉）は考慮しなくてよく、自セル内の干渉は、サブキャリア間の直交性によって非常に小さくできる。従って、このような通信環境では、符号拡散を行わない方が有利である。符号拡散を行うと（符号拡散率ＳＦを１より大きく設定すると）、自セル内の干渉が大きくなるからである。また、フェージングは、時間軸及び周波数軸の双方で生じる可能性があるが、周波数方向のフェージングは、時間方向のそれより変化が激しいことが多い。従って、周波数多重を行うよりも、時間多重した方が、伝送品質の劣化を抑制できる。

図９（Ｄ）は、共通及び個別パイロットチャネルを符号多重し、且つそれらとデータチャネルを時間多重する様子を示す。この例でも、データチャネルは符号多重されていないので、図９（Ｃ）に関して説明したのと同様に、データチャネルで符号拡散率ＳＦを１にする動作モードを採用することができる。周波数軸方向のフェージングは比較的大きく変動するので、個別及び共通パイロットチャネルの拡散は、なるべく時間方向に沿って行われることが望ましい。このため、図示の例では、（Ｃ）の場合よりも、個別及び共通パイロットチャネルの持続時間が幾分長くなっている。

図９（Ｅ）は、個別パイロット及びデータチャネルを符号多重し、それらと共通パイロットチャネルを時間多重する様子を示す。個別パイロットチャネルは、移動端末毎に割り当てられるので、数多く設定できることが望ましい。この例では、個別パイロットチャネルの持続時間が、図９（Ｃ），（Ｄ）に示したものより長い。従って、符号拡散率ＳＦを大きく設定し、多数の拡散符号を確保し、より多くの個別パイロットチャネルを用意することができる。このような多重化は、例えば、隣接するセルからの干渉（他セル干渉）に配慮しなければならないマルチセル構成の通信環境に好都合である。

図１０は、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その１）である。図１０（Ａ）は、パイロット、制御及びデータチャネルが時間多重される様子を示す。上述したように、周波数選択性フェージングの影響に配慮する観点からは、このように多重化するのが好ましい。図１０（Ｂ）は、パイロット及び制御チャネルが周波数多重され、パイロット及びデータチャネルが周波数多重され、制御及びデータチャネルが時間多重される様子を示す。

図１１は、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その２）である。図１１（Ａ）は、パイロット及び制御チャネルが周波数多重され、それらとデータチャネルとが時間多重される様子を示す。図１０（Ａ）ではデータチャネルの前に２シンボル分の期間が必要とされているが、図１１（Ａ）の例ではデータチャネルの前に１シンボル分の期間しか要しない点で有利である。図１１（Ｂ）は、パイロット、制御及びデータチャネルが時間多重され、制御及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。

図１２は、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その３）である。図１２（Ａ）は、パイロットチャネルと、制御及びデータチャネルとが時間多重され、制御及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。図１２（Ｂ）は、パイロット、制御及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。

図１３は、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その４）である。図１３（Ａ）は、パイロットチャネルと、制御及びデータチャネルとが時間多重され、制御及びデータチャネルが符号多重される様子を示す。図１３（Ｂ）は、パイロットチャネルと、制御及びデータチャネルとが周波数多重され、制御及びデータチャネルが符号多重される様子を示す。

図１４は、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その１）である。無線リソースを効率的に使用するため、１つのパケット内のデータチャネルが、複数のユーザによって共用される。１つのパケットを送信する期間は、送信時間間隔（ＴＴＩ：ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）と呼ばれ、ＴＴＩは例えば０．５ミリ秒のような短期間でもよい。また、音声データや画像データ等のような複数の種類のデータチャネルによって、或いは、サービス品質（ＱｏＳ：ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）の異なるトラフィックデータの多重化によって、１パケット内のデータチャネルが共用されてもよい。簡単のため、以下の説明では、複数のユーザによってデータチャネルが共用される例が示される。

図１４（Ａ）は、時間分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。ＴＴＩが短ければ、時間方向のフェージングが少ないので、この方式は、周波数及び時間方向のフェージングの影響を少なくする観点から好ましい。図１４（Ｂ）は、周波数分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図１４（Ｃ）は、符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。

図１５は、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その２）である。図１５（Ａ）は、時間及び周波数分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。パイロットチャネルや制御チャネルは、簡単のため描かれていない点に留意を要する。図では、周波数方向に２種類及び時間方向に８種類のブロックが示されている。例えば、１００個のサブキャリアが、前半及び後半の５０個ずつに分けて使用されてもよい。図１５（Ｂ）は、更に周波数方向にインターリーブを施した様子を示す。各ユーザのデータチャネルは周波数方向に広く分散されるので、大きなインターリーブ効果（ダイバーシチ効果）が得られる。

図１６は、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その３）である。図１６（Ａ）は、時間及び周波数分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図では、時間方向に２種類及び周波数方向に８種類のブロックが示されている。例えば、データチャネルの全期間が、前半及び後半に分けて使用されてもよい。図１６（Ｂ）は、更に時間方向にインターリーブを施した様子を示す（周波数方向の順序は不変にする）。図１６（Ｃ）は、時間及び周波数の２次元領域で、任意のパターンでインターリーブを施した様子を示す。

図１７は、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その４）である。図１７（Ａ）は、時間及び符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図では、符号方向に２種類及び時間方向に８種類のブロックが示されている。図１７（Ｂ）は、更にインターリーブを施した様子を示す。図１７（Ｃ）は、周波数及び符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図１７（Ｄ）は、更にインターリーブを施した様子を示す。

図１８は、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その５）である。図１８（Ａ）は、時間、周波数及び符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図では、周波数及び符号方向に２種類ずつ及び時間方向に８種類のブロックが示されている。図１８（Ｂ）は、更に周波数方向にインターリーブを施した様子を示す。

セクタビームを説明するための図である。 マルチビーム及び適応指向性ビームを説明するための図である。 セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その１）を示す。 セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その２）を示す。 セクタビームを受信する受信機の概略ブロック図を示す。 マルチビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。 適応指向性ビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。 本発明の一実施例により実現される下りリンクの伝送方式を示す図表である。 パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図である。 パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その１）である。 パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その２）である。 パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その３）である。 パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その４）である。 データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その１）である。 データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その２）である。 データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その３）である。 データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その４）である。 データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その５）である。

符号の説明

３０２−１〜Ｎ_Ｄ データチャネル処理部； ３０４ 制御チャネル処理部； ３０６多重部； ３０８ 高速逆フーリエ変換部； ３１０ ガードインターバル挿入部； ３１２ ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）； ３２２ ターボ符号器； ３２４ データ変調器； ３２６ インターリーバ； ３２８ 直並列変換部（Ｓ／Ｐ）； ３３０ 拡散部； ３４２ 畳込み符号器； ３４４ ＱＰＳＫ変調器； ３４６ インターリーバ； ３４８ 直並列変換部（Ｓ／Ｐ）； ３５０ 拡散部；
４０２ 直交変調器４０２； ４０４ 局部発振器； ４０６ バンドパスフィルタ； ４０８ ミキサ； ４１０ 局部発振器； ４１２ バンドパスフィルタ； ４１４ 電力増幅器；
５０２ 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；
６０２ 送信ウエイト設定部； ６０４−１〜Ｎ 多重部； ６０６−１〜Ｎ ＲＦ送信部； ６１２−１〜Ｎ ＲＦ受信部； ６１４−１〜Ｎ 分離部； ６１６−１〜Ｌ 受信ウエイト設定部；
７０２ 信号測定部； ７０４ 送信ウエイト制御部； ７０６ 受信ウエイト制御部

Claims (10)

1. 制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルを送信する送信装置であって、
   互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する手段と、
   マルチビーム又は可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信する手段と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 可変指向性ビームで、所定の既知信号を個別パイロットチャネルとして移動端末毎に送信する手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
3. マルチビーム又は可変指向性ビームで前記制御チャネルを送信する手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
4. 可変指向性ビーム用の重み係数が、移動端末の位置に応じて適応的に算出される
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
5. 可変指向性ビームが、１以上の固定指向性ビームを切り換えることによって生成される
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
6. パイロットチャネル及びデータチャネルが時分割多重化方式又は周波数分割多重化方式で多重化される
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。
7. 制御チャネルとデータチャネルが時分割多重化又は符号分割多重化方式で多重化される
   ことを特徴とする請求項６記載の送信装置。
8. 制御チャネルが、パイロットチャネル又はデータチャネルと周波数分割多重化方式で多重化される
   ことを特徴とする請求項６記載の送信装置。
9. データチャネルに含まれる複数のトラフィックデータが、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うちの１以上の方式で多重化される
   ことを特徴とする請求項６記載の送信装置。
10. 制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルを送信する送信方法であって、
    互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信し、
    マルチビーム又は可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する、
    ことを特徴とする送信方法。

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