JP2009522847A - 共有チャネル化符号を有するmimo制御チャネル - Google Patents

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Abstract

HS−DSCHシステムとともに動作するMIMOユーザ用の制御チャネルが、HS−SCCH制御チャネルとチャネル化符号を共有する。MIMO制御チャネル情報は、対象受信者が作成した情報に基づき選択された送信アンテナから信号で送られてもよい。MIMO制御チャネルが使用する変調フォーマットは、対応するMIMOデータ送信のアンテナストリーム数に基づき選択され得る。

Description

本発明は、一般に無線通信に関し、より詳細には、無線通信の制御チャネルに関する。
以下の文献について、本願に引用して援用する。
[1] S.T.Chung、A.Lozano、H.Huang著"Approaching eigenmode BLAST channel capacity using V−BLAST with rate and power feedback(レートおよび電力フィードバックを有するV−BLASTを使用した固有モードBLASTチャネル容量アプローチ)"、IEEE Veh.Technol.Conf.、2001年9月、p.915‐919。
[2] S.Grant、J.−F.Cheng、L.Krasny、K.Molnar、Y.−P.E.Wang著"Per−antenna rate control(PARC) in frequency selective fading with SIC−GRAKE Receiver(SIC−GRAKE受信機を有する周波数選択フェーディングにおけるPARC(Per−Antenna Rate Control)"、IEEE Veh.Technol.Conf.、2004年9月。
[3] H.Zheng、A.Lozano、H.Huang著"Multiple ARQ processes for MIMO systems(MIMOシステム用複数ARQプロセス"、Proc. IEEE Personal、Indoor and Mobile Commun.、2002年9月15〜18日、p.1023‐1026。
[4] 米国特許出願10/841,911、2004年5月7日出願、発明の名称"Base station, mobile terminal device and method for implementing a selective−per−antenna rate−control (S−PARC) technique in a wireless communications network(無線通信ネットワークにおけるS−PARC(Selective−Per−Antenna Rate−Control)技術実施の基地局、携帯端末装置および方法)"。
MIMO(Multiple−Input−Multiple−Output)技術は、WCDMA規格の高速ダウンリンク共有チャネル(HS−DSCH、High-Speed Downlink Shared Channel)設備などの第3世代セルラシステムおいて、データ転送速度を高めるために検討された。最近、HS−DSCHとともにPARC(Per−Antenna−Rate−Control)と呼ばれるMIMO技術を使用することが提案された(非特許文献1参照)。PARC方式は、異なるレートでアンテナストリームの個別の符号化を実行する結合送信/受信アーキテクチャに基づき、受信機において一連の干渉打ち消し(SIC、Successive Interference Cancellation)および復号化を適用する。選択的PARC(S−PARC)は、PARCの拡張であり、アンテナ選択を有する(文献[1]参照)。S−PARCでは、物理レイヤトランスポートフォーマットは、選択したアンテナ、復号化順序、チャネル化符号割り当て、変調フォーマットおよび符号化率を有する。
WCDMA(広帯域CDMA)リリース5では、高速共有制御チャネル(HS−SCCH、High-Speed Shared Control Channel)と呼ばれるダウンリンク制御チャネルが、関連する送信時間間隔(TTI)にどのユーザがHS−DSCH伝送を受信するようにスケジュールされているかの信号を送るために使用される。HS−SCCHは、関連するTTIに関するトランスポートフォーマット情報およびHARQ(ハイブリッドARQ)情報も信号で送る。図1は、HS−SCCHとHS−DSCHとの間のタイミング関係を示す。図示のように、各HS−DSCHサブフレームは、その関連するHS−SCCHサブフレームより2タイムスロット遅く送信される。それ故、宛先のユーザ装置(例えば、携帯端末)は、HS−DSCHで関連データを受信する前に、HS−SCCHでパートIの全部を受信する。パートIでは、宛先のユーザ装置に、そのRAKE受信機の構成を可能にするために十分な情報(例えば、チャネル化符号割り当ておよび変調フォーマット)と一緒にユーザ装置識別情報を信号で送る。2タイムスロットオフセットにより、データがHS−DSCHで到着する前に、ユーザ装置は、RAKE受信機構成を完了するために十分な処理時間が与えられる。HS−SCCHサブフレームのパートIIは、RAKE出力を処理し、HS−DSCHで伝送された情報ビットを回収するために必要な符号化情報およびHARQ関連情報を運ぶ。同様に、WCDMAリリース5では、最大4つのHS−SCCHを提供し、所与のTTIに最大4つの異なるユーザに信号を送れるようにしている。各HS−SCCHは、拡散率128のチャネル化符号(channelization code)を割り当てられる。WCDMAリリース5によれば、HS−DSCHは、常に1つのデータストリーム用に構成される(非MIMO)。従って、WCDMAリリース5によるHS−SCCHは、非MIMOモードで動作しているユーザに信号を送るためだけに使用される。
MIMO技術をHS−DSCHとともに効果的に使用するためには、HS−SCCHに関して前述の制御情報と同じ一般的種類のMIMO関連制御情報を、ユーザ装置に送信する必要がある。
本発明の実施形態例は、HS−DSCHシステムとともに動作する、MIMOユーザ用の制御チャネルを提供する。これらの実施形態例では、送信時間間隔中にMIMOユーザまたは非MIMOユーザへのデータ送信のために、例えば電力および利用可能なチャネル化符号などの固定的な無線リソースを割り当て得る。このようなデータ送信をサポートするために、データ送信の前に、関連データの送信対象のユーザ装置識別情報、トランスポートフォーマットおよびHARQ関連情報などの情報を提供する制御信号が送信される。非MIMOユーザが対象のときは、非MIMO制御チャネルが送信されるのに対して、MIMOユーザが対象のときは、MIMO制御チャネルが送信される。MIMO制御チャネルは、非MIMO制御チャネルとチャネル化符号を共有する。すなわち、チャネル化符号は、固定的な無線リソースが非MIMOユーザにデータ送信を提供するために使用されるか、それともMIMOユーザにデータ送信を提供するために使用されるかに応じて、非MIMO制御チャネルかまたはMIMO制御チャネルを送信するために使用される。いくつかの実施形態では、MIMO制御チャネル情報を、対象受信者が作成した情報に基づき選択された送信アンテナから信号で送り得る。いくつかの実施形態では、MIMO制御チャネルが使用する変調フォーマットを、対応するMIMOデータ送信のアンテナストリーム数に基づき選択し得る。
本発明の実施形態例は、ユーザ装置識別情報、チャネル化符号割り当て、MIMOデータストリーム数および変調およびトランスポートブロックサイズもしくは符号化率を含むトランスポートフォーマット、ならびにHARQ関連情報などのシグナリング制御情報用の制御チャネルを、HS−DSCHシステムとともに動作するMIMOユーザに提供する。この制御チャネルは、本明細書では一般にMIMO−SCCHと呼び、関連するデータ送信チャネルは、本明細書では一般にMIMO−DSCHと呼ぶ。MIMO−SCCH制御チャネルは、HS−SCCH制御チャネルとチャネル化符号を共有する。従って、MIMO−SCCHには、追加のチャネル化符号は必要ない。MIMO−SCCH制御チャネルには、対象受信者のチャネル品質報告に示される利用可能な最善の送信アンテナから信号を送り得る。MIMO−SCCH制御チャネルが使用する変調フォーマットは、対応するMIMOデータ送信に使用されるアンテナストリーム数に基づき調整し得る。
図2は、本発明によるWCDMA送信装置の実施形態例を図式的に示す。いくつかの実施形態では、図2の送信装置は、固定基地局に装備される。送信機は、図示の4つのMIMO−SCCH制御チャネルの各々が、それぞれ対応する図示の4つのHS−SCCH制御チャネルの1つと、図示の4つのチャネル化符号の1つを共有するように構成された送信制御装置23を有する。送信制御装置23は、4つのセレクタ25を有し、各セレクタは、関連データ送信がMIMOユーザ向けかそれとも非MIMOユーザ向けかに応じて、対応するMIMO−SCCH制御情報入力か、または対応するHS−SCCH制御情報入力を選択的に受信し得る。一般的に27で示すように、送信制御装置23は、それぞれのセレクタ25によって選択された制御情報入力にそれぞれのチャネル化符号を適用する。
伝送制御装置23は、各チャネル化符号を対応するMIMO−SCCH制御情報かまたは対応するHS−SCCH制御情報のどちらかに選択的に適応し得るように、セレクタ25を制御する。より具体的には、n=1、2、3、4で定義されるグループが有する各チャネル化符号#nは、制御チャネルMIMO−SCCH#nで伝送に提供される制御情報かまたは制御チャネルHS−SCCH#nで伝送に提供される制御情報のどちらか一方に適用し得る。この手法で、HS−DSCHユーザまたはMIMO−DSCHユーザに制御チャネル情報を信号で送るために任意の1つのチャネル化符号を使用することができ、MIMO−SCCHを実施するために追加の符号は必要ない。所与の受信端末(ユーザ装置)は、HS−DSCH受信モードで動作しているかそれともMIMO受信モードで動作しているかに応じて、HS−SCCHまたはMIMO−SCCHをリッスンする。
前述のPARCシステムなどのシステムでは、異なる送信アンテナは異なるトランスポートフォーマットを使用し得る。それ故、MIMO−SCCH制御チャネルは、1つを超えるアンテナを通じたデータ送信を設定するために、1つを超えるトランスポートフォーマットを信号で送る必要があり得る。他方では、HS−SCCHは、シングルアンテナだけを使用するHS−DSCHデータ送信を設定するので、1つのトランスポートフォーマットを信号で送る必要があるだけである。それ故、MIMO−SCCHは、時にはHS−SCCHより多くの情報を信号で送る必要があり得る。しかし、MIMO−SCCHがHS−SCCHと同じチャネル化符号を使用するということは、両方のチャネルがQPSK変調を使用する場合、両方のチャネルに対して、チャネル化符号は同数の符号化ビットに割り当てられることを意味する。それ故、MIMO−SCCHがHS−SCCHより多くの情報ビットを使用するとき、MIMO−SCCHチャネルに対する符号化率は、HS−SCCHチャネルの符号化率より高いだろう。
HS−SCCHの符号化スキームを図3に示す。31で、パートI情報が40ビットに符号化される。33で、符号化された40ビットは、拡散率128を使用して1スロット内の20のQPSKシンボルにマッピングされる。35で、パートII情報が(CRC情報と一緒に)80ビットに符号化される。37で、80の符号化ビットは、1スロット内の40のQPSKにマッピングされる。従って、HS−SCCHと同じチャネル化符号を再使用するために、MIMO−SCCHは、パートI情報に関して20シンボルに、パートII情報に関して40シンボルに限定される。
MIMO技術に対するストリーム対応HARQ(per-stream HARQ)方式も提案されており(文献[2]参照)、TTI対応HARQ(per-TTI HARQ)より優れたスループットを与えることが示されている。しかし、ストリーム対応HARQ処理をサポートするためには、パートIIの情報のすべて(図1と3参照)を、各アンテナストリームに提供しなければならない。4×4のMIMOシステムを例にとり、図3を参照して、パートII情報の完全なセットは、(6+3+3+1)×4=52ビットを収容する。この場合、これらの52ビットに加えてCRCの16ビットが、符号化される必要があるだろう。また、各HARQプロセスを識別するために必要なビット数(図3の39参照)も、ストリーム対応HARQでは所与の時間における未確認のHARQプロセス数が増加するので、増加する必要が有り得る。
上記の理由や他の理由のために、多くの場合において、MIMO−SCCHチャネルがHS−SCCHによって課された符号化ビットの制限(パートIに関しては40ビット、パートIIに関しては80ビット)によって制約されている場合、符号化利得は著しく少なくなることがある。本発明のいくつかの実施形態例では、前述の符号化利得問題の軽減に役立たせるために高次変調を使用する。例えばいくつかの実施形態では、アンテナストリーム数が閾値を超えるとき、高次変調を使用する。種々の実施形態例において、アンテナストリーム数が少なくとも3または4であるとき、符号化されたパートIIのビットを変調するために、QPSKの代わりに16QAMを使用する。16QAM変調では、パートIIに関して利用可能な符号化ビット数は160であり、すなわち符号化は、当技術分野では周知のように、変調調整に対応して調節し得る。それに対応して、FEC符号化利得は、高次変調の使用により大幅に改善し得る。
しかし、高次変調は、一般により低次の変調よりエネルギー効率が低いと予想し得る。いくつかの実施形態例では、MIMO−SCCHシグナリングに利用可能な最善の送信アンテナを使用することにより、これに対する補償を試みる。いくつかの実施形態では、ユーザ装置から受信する利用可能チャネル品質報告は、そのユーザへの送信のためにどのアンテナが最善かを決定するために調べられる。留意することは、通常、比較的多いアンテナストリーム数で、ユーザ端末は、それに相応する比較的大きい信号対干渉雑音比(SNIR)を享受する。このようなシナリオでは、最善の送信アンテナは、高次変調の使用を正当化するに十分な大きい容量をしばしば達成する。
図4は、本発明によるWCDMA送信装置の別の実施形態例を図式的に示す。図4の送信機構造は図2の構造とおおむね同様であるが、図4の送信制御装置40は、前述のものなどの最善の送信アンテナ選択と高次変調選択とを追加で組み込んでいる。図4に示す構成例では、チャネル化符号#1と#4がHS−SCCHを信号で送るために使用され、チャネル化符号#2と#3がMIMO−SCCHを信号で送るために使用される。HS−SCCH#1チャネルとHS−SCCH#4チャネルは、両方ともアンテナ1から信号で送られる(これは、非MIMOシステムへの下位互換性を維持する)。MIMO−SCCH#2チャネルとMIMO−SCCH#3チャネルは、それぞれアンテナ4と3から信号で送られる。MIMO−SCCH#2チャネルとMIMO−SCCH#3チャネルの伝送用のアンテナは、それぞれスケジュールされたユーザによって提供されたチャネル品レポート49に基づき、アンテナセレクタ41で決定される。比較器43は、MIMOストリーム数Nを閾値THと比較し、ストリーム数が閾値を満たす場合、高次変調(例えば16QAM)を使用するようにトランスポートフォーマット器47に信号を送り、そうでない場合、いつものHS−SCCH変調(例えばQPSK)を使用するようにトランスポートフォーマット器47に伝える制御信号45を出力する。PARCでは、異なるアンテナは異なるトランスポートフォーマットを使用し得ることも思い起こすと、ユーザのチャネル品質レポートもトランスポートフォーマット器47に提供され、トランスポートフォーマット器47は、伝送フォーマッティングを選択したアンテナに適切にマッチし得るようにする。
いくつかの実施形態では、MIMO−SCCHは、低擬態確率、すなわち、MIMO−SCCHメッセージがHS−SCCHとして受信されることがかなり低い確率になるように設計される。これは、例えばパートI、パートIIおよびCRCの符号化ビットに、スケジュールしたユーザに特に関連するスクランブリングマスクを適用するような実施形態で実現される。同様のマスクは、先行技術のHS−SCCHシステムで知られており使用されている。
本発明の実施形態例についてこれまで詳細に説明したが、このことは、種々の実施形態で実践し得る本発明の範囲を限定しない。
従来のWCDMAシステムにおけるHS−SCCH制御チャネルとHS−SDCHデータチャネルとの間のタイミング関係を示すタイミング図である。 本発明の実施形態例によるCDMA送信装置の概略図である。 先行技術によるHS−SCCHの符号化および変調の概略図である。 本発明の別の実施形態例によるCDMA送信装置の概略図である。

Claims (34)

  1. CDMA送信装置であって、
    関連するMIMO CDMAデータ送信用のパラメータを提供するために使用する第1の制御チャネルで送信される第1の制御情報を提供する入力部と、
    前記入力部に結合し、関連するシングルアンテナCDMAデータ送信用のパラメータを提供するために使用する第2の制御チャネルで送信される第2の制御情報への適用にも利用可能なチャネル化符号を、前記第1の制御情報に適用できる送信制御部と
    を備えることを特徴とする装置。
  2. 前記送信制御部は、前記第1の制御チャネルで前記第1の制御情報を送信するために利用可能な複数のアンテナの中から1つを選択するために、前記第1の制御情報の対象受信者が作成した情報に対応することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記送信制御装置は、前記関連するMIMO CDMAデータ送信が有するアンテナストリーム数に基づき、前記第1の制御チャネルに対する変調フォーマットを選択することを特徴とする請求項2に記載の装置。
  4. 前記送信制御装置は、前記関連するMIMO CDMAデータ送信が有するアンテナストリーム数に基づき、前記第1の制御チャネルに対する変調フォーマットを選択することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  5. 前記第1の制御情報は、受信機識別情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  6. 前記第1の制御情報は、前記MIMOデータ送信に使用するトランスポートフォーマットを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  7. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信が有するアンテナストリーム数を含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
  8. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信に使用する変調次数を有することを特徴とする請求項6に記載の装置。
  9. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信に使用するトランスポートブロックサイズを有することを特徴とする請求項6に記載の装置。
  10. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信に使用する符号化レートを有することを特徴とする請求項6に記載の装置。
  11. 前記MIMOデータ送信は、複数の符号分割多重チャネルを利用し、前記第1の制御情報はチャネル化符号情報を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
  12. 無線送信装置であって、
    MIMOデータ送信の対象受信者が作成した情報を提供する入力部と、
    前記入力部に結合し、前記MIMOデータ送信用のパラメータを提供するために使用する制御チャネルで制御情報を送信するために、利用可能な複数のアンテナの中から1つを選択するために前記情報に対応する送信制御部と
    を備えることを特徴とする装置。
  13. 前記対象受信者が作成した前記情報は、前記アンテナの1つに関連する通信品質を示す情報を有することを特徴とする請求項12に記載の装置。
  14. 前記対象受信者はCDMA受信装置であることを特徴とする請求項12に記載の装置。
  15. 前記伝送制御部は、前記関連するMIMOデータ送信が有するアンテナストリーム数に基づき、前記制御チャネル用の変調フォーマットを選択することを特徴とする請求項12に記載の装置。
  16. 前記対象受信者が作成した前記情報は、前記アンテナの1つに関連する信号対干渉雑音比を有することを特徴とする請求項12に記載の装置。
  17. 前記制御情報は受信機識別情報を含むことを特徴とする請求項12に記載の装置。
  18. 無線送信装置であって、
    MIMOデータ送信が有するアンテナストリーム数を示す情報を提供する入力部と、
    前記入力部に結合し、前記MIMOデータ送信用のパラメータを提供するために使用する制御チャネルで制御情報を送信するための変調フォーマットを選択するために、前記情報に対応する送信制御部と
    を備えることを特徴とする装置。
  19. 前記制御チャネルに関連する前記MIMOデータ送信は、アンテナ対応ストリームHARQを使用することを特徴とする請求項18に記載の装置。
  20. 前記送信制御部が選択する前記変調フォーマットの変調次数は、前記アンテナストリーム数の増加に応えて増加し、前記アンテナストリーム数の減少に応えて減少することを特徴とする請求項18に記載の装置。
  21. CDMA伝送の方法であって、
    関連するMIMO CDMAデータ送信用のパラメータを提供するために使用する第1の制御チャネルで送信される第1の制御情報を提供する工程と、
    関連するシングルアンテナCDMAデータ送信用のパラメータを提供するために使用する第2の制御チャネルで送信される第2の制御情報への適用にも利用可能なチャネル化符号を、前記第1の制御情報に適用する工程と
    を有する方法
  22. 前記第1の制御情報の対象受信者が作成した情報に基づき、前記第1の制御チャネルで前記第1の制御情報を送信するために利用可能な複数のアンテナの中から1つを選択する工程を有することを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 前記関連するMIMO CDMAデータ送信が有するアンテナストリーム数に基づき、前記第1の制御チャネルに対する変調フォーマットを選択する工程を有することを特徴とする請求項22に記載の方法。
  24. 前記関連するMIMO CDMAデータ送信が有するアンテナストリーム数に基づき、前記第1の制御チャネルに対する変調フォーマットを選択する工程を有することを特徴とする請求項21に記載の方法。
  25. 前記第1の制御情報は、受信機識別情報を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
  26. 前記第1の制御情報は、前記MIMOデータ送信に使用するトランスポートフォーマットを含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
  27. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信が有するアンテナストリーム数を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
  28. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信に使用する変調次数を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
  29. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信に使用するトランスポートブロックサイズを含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
  30. 前記トランスポートフォーマットは、前記MIMOデータ送信に使用する符号化レートを含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
  31. 前記MIMIOデータ送信は、複数の符号分割多重チャネルを利用し、前記第1の制御情報はチャネル化符号情報を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
  32. 無線データ送信の方法であって、
    MIMIOデータ送信の対象受信者が作成した情報を提供する工程と、
    前記情報に応えて、前記MIMOデータ送信用のパラメータを提供するために使用する制御チャネルで制御情報を送信するために、利用可能な複数のアンテナの中から1つを選択する工程と
    を有することを特徴とする方法。
  33. 前記MIMOデータ送信が有するアンテナストリーム数に基づき、前記制御チャネルに対する変調フォーマットを選択する工程を有することを特徴とする請求項32に記載の方法。
  34. 無線データ送信の方法であって、
    MIMOデータ送信が有するアンテナストリーム数を示す情報を提供する工程と、
    前記情報に応えて、前記MIMOデータ送信用のパラメータを提供するために使用する制御チャネルで制御情報を送信するために、変調フォーマットを選択する工程と
    を有することを特徴とする方法。
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