JP2011109661A - 上りデータ再送時の中継方法及び移動通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、上りデータ再送時の中継方法及び移動通信システムを提供する。
【解決手段】該中継方法において、基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信し、基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した上りデータ又はプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信し、基地局は、上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算し、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出する。本発明は、正確な制御情報と上りデータ伝送を実現する上で、協力ダイバーシティゲインを取得している。
【選択図】図４

Description

本発明は、透過中継技術分野に関し、特に、上りデータ再送時の中継方法及び移動通信システムに関する。

図１に示すように、透過中継が上りデータ再送を補助する流れとして、次のステップを含む。

ステップ１１において、ユーザ端末は、上りデータを基地局に送信する。無線チャネルの開放性のため、中継局も、ユーザ端末の上りデータと制御情報を受信できる。通常は中継局がユーザ端末に近いため、中継局がユーザ端末のデータを正しく受信する確率は、基地局より大きい。

ステップ１２において、基地局は、ユーザ端末から受信した上りデータを検出し、正しいのであれば、ＡＣＫをユーザ端末にフィードバックするが、正しくない場合、ＮＡＣＫをユーザ端末にフィードバックする。

ステップ１３において、ユーザ端末は、基地局のＮＡＣＫ信号を受信した後、上りデータを再送する。

この場合、中継局は、ユーザ端末データの再送を補助できる。即ち、中継局は、基地局のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を監視し、ユーザ端末のデータ再送に用いる資源位置情報を取得する。ユーザ端末がデータ再送を行う際に、中継局は同時に同一資源において同一のデータを送信して、それによって協力ダイバーシティゲインを取得する。

中継局の位置が最適化されているため、通常は中継局から基地局までのチャネルは、ユーザ端末から基地局までのチャネルより優れている。こうして中継局の補助によって、再送されるデータが基地局に正しく受信される確率は、大きく向上する。

しかし、上記方法がＬＴＥ（Long Term Evolution）とＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution-Advanced）システムに適用する際に、下記のような、ある程度の問題が存在する。

ＬＴＥシステムにおいて、ユーザが上りデータの送信を行う際に、制御情報がある場合、制御情報をデータチャネルに埋め込んで送信することが要求される。即ち、ステップ１１において、ユーザ端末は、制御情報Ａ１を上りデータに埋め込んで同時送信する必要がある。ステップ１３において、ユーザ端末は、制御情報Ａ２をデータに埋め込んで同時送信する必要がある（即ちデータに付加して送信する）。中継局がステップ１３において、ユーザ端末がステップ１１において送信した上りデータを送信する場合、基地局は、ユーザ端末からの制御信号Ａ２と中継局からの制御信号Ａ１との重ね合わせた２つの制御信号を受信することになり、制御情報Ａ２を正しく検出することができない。中継局は、ユーザ端末がステップ１１において送信した制御情報Ａ１に対してドリリングを行って（即ち制御情報Ａ１の位置を０にリセットする）、それからステップ１３において送信するのであっても、ユーザ端末制御信号Ａ２に対する基地局の検出は、依然として問題がある。ユーザ端末と中継局の両方が参考信号を送信する必要があるため、基地局がチャネル推定を行う際に一つの重ね合わせたチャネル応答、即ち、ユーザ端末から基地局までのチャネルと中継局から基地局までのチャネルのチャネル応答の重ね合わせを推定して得ることになる。しかし、制御情報Ａ２の場合、ユーザ端末のみから送信されるため、その真のチャネル応答は、ユーザ端末から基地局までのチャネルであるべきである。基地局が推定して得た重ね合わせたチャネル応答を利用して制御情報Ａ２を検出すると、検出性能が非常に悪い。

ＬＴＥ−Ａシステムにおいて、ユーザ端末は、上りデータ送信と同時に制御チャネルを占用して制御情報を送信可能な方式と、上りデータ再送と同時に制御情報をデータチャネルに埋め込まなければならない方式の二種類の方式がある。ユーザ端末がどの方式を利用するかは、基地局によって設定される。ユーザ端末が後者の方式に設定される場合、ＬＴＥシステム同様の問題が存在する。

この問題を解決するために、現在２つの解決案がある。

解決案１（Always PHICH ACK）：図２に示すように、次のステップを含む。

ステップ２１において、ユーザ端末は、上りデータを基地局に送信する。無線チャネルの開放性のため、中継局も、ユーザ端末の上りデータと制御情報を受信できる。通常は中継局がユーザ端末に近いため、中継局がユーザ端末のデータを正しく受信する確率は、基地局より大きい。

ステップ２２において、基地局は、ユーザ端末から受信した上りデータが正しいか否かに関わらず、ＡＣＫをユーザ端末に送信するが、ユーザ端末から受信した上りデータが正しくない場合、ＮＡＣＫを中継局に送信する。

ステップ２３において、ユーザ端末は、ＡＣＫ信号を受信した後、ステップ２１におけるデータ送信が正しいであると見なして、データ信号を再送せず、上り制御チャネルのみにおいて制御情報Ａ２を送信する。制御チャネルには自身の参考信号を有するため、基地局は、制御情報Ａ２を正しく検出できる。

ステップ２４において、中継局は、ＮＡＣＫ信号を受信した後、ユーザ端末から受信した上りデータを基地局に再送する。

しかし、上記解決案には、少なくとも下記の問題が存在する。

１.新しいシグナリングが必要となる。
基地局がステップ２２において送信したＡＣＫは、基地局がユーザ端末のデータを正しく受信したか否かを反映できないため、中継局は、該ＡＣＫを監視した後、再送が必要か否かを決定できない。従って、基地局は、データを真に正しく受信したか否かを中継局に通知するための新しいシグナリングを必要とする。

２.復元できない再送ミラー。
ユーザ端末がＡＣＫを受信した後、自身のバッファにおけるデータをクリアする。中継局がユーザ端末のデータを正しく受信しなかった場合、中継局は、幾度再送しても初期の正しいデータを復元することもできない。

３.上り制御チャネル資源を占用する必要がある。
ユーザ端末は、制御情報Ａ２を送信するには、所定外の制御チャネル資源を占用する必要がある。

４.協力ダイバーシティゲインがない。
中継局のみがデータの再送を行うため、協力ダイバーシティゲインを取得することができない。

解決案２（富士通による解決案）：図３に示すように、次のステップを含む。

ステップ３１において、ユーザ端末は、上りデータを基地局に送信する。無線チャネルの開放性のため、中継局も、ユーザ端末の上りデータと制御情報を受信できる。通常は中継局がユーザ端末に近いため、中継局がユーザ端末のデータを正しく受信する確率は、基地局より大きい。

ステップ３２において、基地局は、ユーザ端末から受信した上りデータを検出し、正しいのであれば、ＡＣＫをユーザ端末にフィードバックするが、正しくない場合、ＮＡＣＫをユーザ端末にフィードバックする。

ステップ３３において、ユーザ端末は、基地局のＮＡＣＫ信号を受信した後、上りデータを再送する。

ステップ３４において、中継局は、受信したユーザ端末の信号を検出し、受信した信号が正しい場合、ＡＣＫ信号を基地局に送信する。

ステップ３５において、基地局は、中継局のＡＣＫ信号を受信した後、受信したユーザ端末のデータの検出結果が正しいか否かに関わらず、ＡＣＫ信号をユーザ端末に送信する。その後の再送に際して、中継局のみが再送する。

解決案２は、解決案１の復元できない再送ミラーという問題を解決でき、制御チャネルの資源も必要としない。

しかし、解決案２には、依然として下記の問題が存在する。

１.所定外のシグナリングが必要となる。
例えば、中継局は、受信したユーザ端末のデータが正しいか否かを基地局に報告しなければならない。

２.協力ダイバーシティゲインがない。
ユーザ端末又は中継局のみがデータの再送を行うため、協力ダイバーシティゲインを取得することもできない。

また、ユーザ端末から基地局までのチャネルが比較的に悪く、中継局から基地局までのチャネルが比較的によい場合、富士通による解決案は、ユーザ端末の再送を優先的に行うため、通常比較的に大きなデータ正確受信遅延をもたらす。

本発明は、ＬＴＥシステム又はＬＴＥ−Ａシステムにおける上りデータ再送に協力ダイバーシティゲインを取得可能とする、上りデータ再送時の中継方法及び移動通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を実現するために、本発明の実施例は、上りデータ再送時の中継方法を提供する。該方法において、基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信し、基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて上記第１資源において送信した上りデータ又は上記上りデータに対してプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信し、基地局は、上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算し、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出する。

上記方法において、上記第１参考信号と上記第２参考信号との位相差は、πである。

上記方法において、下記式が成り立つ。

N_cs ^UE：第１参考信号に対応する循環シフト値
N_cs ^RN：第２参考信号に対応する循環シフト値
Ｍ：循環シフト値の総数

上記方法において、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて上記第１資源において上りデータを送信するときに、基地局は、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算し、基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答及び第２チャネル応答を利用して上記上りデータを検出する。

上記方法において、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて上記第１資源において上記プリコーディング後の上りデータを送信するときに、基地局は、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算し、基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答、第２チャネル応答及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用して上記上りデータを検出する。

上記方法において、上記プリコーディングは、空間周波数符号化又は位相回転である。

上記方法において、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信し、上記プリコーディングが位相回転であり、位相回転角度が2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/M（N_cs ^UEは第１参考信号に対応する循環シフト値、N_cs ^RNは第２参考信号に対応する循環シフト値、Ｍは循環シフト値の総数）の差分である場合、基地局は、上記第１参考信号を利用して等価チャネル及び基地局とユーザ端末との間の第１チャネル応答を計算し、基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記等価チャネルを利用して上記上りデータを検出する。

上記目的を実現するために、本発明の実施例は、基地局と中継局とを含む移動通信システムを更に提供する。該移動通信システムにおいて、上記基地局は、ユーザ端末から受信した上りデータが正しくない場合、ＮＡＣＫ信号をユーザ端末に送信する送信モジュールと、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する第１受信モジュールと、を含み、上記中継局は、上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において上りデータ又はプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を送信する再送モジュールを含み、上記基地局は、更に、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した上りデータ又は上記上りデータに対してプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、第２参考信号を受信する第２受信モジュールと、上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算し、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出する処理モジュールと、を含む。

上記移動通信システムにおいて、上記第１参考信号と上記第２参考信号との位相差は、πである。

上記移動通信システムにおいて、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において上りデータを送信するときに、上記処理モジュールは、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する第１のチャネル応答計算ユニットと、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答及び第２チャネル応答を利用して上記上りデータを検出する第１の検出ユニットと、を含む。

上記移動通信システムにおいて、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信するときに、上記処理モジュールは、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する第１のチャネル応答計算ユニットと、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答、第２チャネル応答及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用して上記上りデータを検出する第２の検出ユニットと、を含む。

上記移動通信システムにおいて、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信し、上記プリコーディングが位相回転であり、位相回転角度が2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/M（N_cs ^UEは第１参考信号に対応する循環シフト値、N_cs ^RNは第２参考信号に対応する循環シフト値、Ｍは循環シフト値の総数）の差分である場合、上記処理モジュールは、上記第１参考信号を利用して等価チャネル及び基地局とユーザ端末との間の第１チャネル応答を計算する第２のチャネル応答計算ユニットと、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記等価チャネルを利用して上記上りデータを検出する第３の検出ユニットと、を含む。

本発明の実施例によれば、下記の有益な効果を奏することができる。

本発明の実施例の上りデータ再送時の中継方法において、ユーザ端末と中継局は、いずれもＮＡＣＫ信号に基づいて同一資源において上りデータと参考信号の送信を行う。ユーザ端末と中継局において異なる参考信号が用いられるため、基地局は、参考信号を利用してチャネル応答を推定して、制御情報と上りデータを検出することができる。

ユーザ端末と中継局とは同時に再送するため、協力ダイバーシティゲインを取得することができる。

本発明の実施例において、中継局が上りデータに対してプリコーディングを行った後に送信をするため、基地局側において検出をする際に、対応するゲインを取得することができる。更に、プリコーディングが位相回転であり、且つ位相回転角度が2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/Mとの差分である場合、基地局は、H_MBとH_RBを単独で推定するのではなく、重ね合わせたチャネルに対してチャネル推定を行うことができる。単独のH_MBとH_RBより、重ね合わせたチャネルのほうが高いＳＮＲを有するため、より高いチャネル推定正確性を取得することができる。

従来の透過中継が上りデータ再送を補助する流れを示す。 従来のＬＴＥシステムとＬＴＥ−Ａシステムにおいて透過中継が上りデータ再送を補助する流れを示す。 従来のＬＴＥシステムとＬＴＥ−Ａシステムにおいて別の透過中継が上りデータ再送を補助する流れを示す。 上りデータ再送時の中継方法の第１の実施例の流れを示す。 上りデータ再送時の中継方法の第２の実施例の流れを示す。 上りデータ再送時の中継方法の第３の実施例の流れを示す。 第３の実施例のシミュレーション結果を示す。 第３の実施例のシミュレーション結果を示す。 第３の実施例のシミュレーション結果を示す。

本発明の実施例において、上りデータ再送時に、ユーザ端末と中継局が同一資源において循環シフト値が異なる参考信号を送信することで、基地局は、ユーザ端末と中継局から送信された異なる参考信号に基づいて信号の検出を行うことができる。

本発明の実施例の上りデータ再送時の中継方法は、下記の第１の受信ステップ、第２の受信ステップ、チャネル応答計算ステップ、検出ステップを含む。

第１の受信ステップにおいて、基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する。

第２の受信ステップにおいて、基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した上りデータ又は上記上りデータに対してプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信する。

チャネル応答計算ステップにおいて、基地局は、上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算する。

検出ステップにおいて、基地局は、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出する。

以下、異なる実現方式で本発明を詳しく説明する。

図４に示すように、本発明の第１の実施例の上りデータ再送時の中継方法は、下記のステップ４１〜４４を含む。

ステップ４１において、基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する。

ステップ４２において、基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信する。

ステップ４３において、基地局は、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する。

ステップ４４において、基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答及び第２チャネル応答を利用して上記上りデータを検出する。

以下、上記フローについて詳しく説明する。

ユーザ端末が上りデータと制御情報Ａ１を基地局に送信した後、中継局は、ユーザ端末の上りデータと制御情報Ａ１を監視して取得する。

基地局は、受信したユーザ端末のデータを検出して正常のＡＣＫとＮＡＣＫの送信を行う。正しいのであれば、ＡＣＫをユーザ端末にフィードバックし、正しくない場合、ＮＡＣＫをユーザ端末にフィードバックする。

ユーザ端末と中継局は、基地局から送信されたＡＣＫとＮＡＣＫに基づいて、データの再送を行うか否かを決定する。再送する必要がある場合、ユーザ端末は、正常のデータ再送を行う。即ち、制御信号Ａ２を上りデータに埋め込み、基地局に送信する。

ＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａシステムにおいて、データチャネルと制御チャネルは、チャネル応答を推定するための対応する参考信号を有するため、データ又は制御情報の検出を行う。データチャネルの参考信号について、同一のベースシーケンス（Base Sequence）に対して循環シフトを行う方式で生成し、即ち、上り参考信号は、一つの循環シフトパラメータで示すことができる。ユーザ端末がどの循環シフトパラメータを使用するかは、基地局からシグナリングを介して知らされる。

本発明の具体的な実施例において、ユーザ端末と中継局は、異なる参考信号を使用する。詳しくは下記のように説明する。

ユーザ端末が使用する循環シフトパラメータが基地局から通知されるため、中継局は、基地局の通知を監視することで、ユーザ端末がデータ再送時に使用する参考信号を取得し、ユーザ端末がデータ再送時に使用する参考信号に基づいて別の参考信号を選択することができる。

本発明の具体的な実施例において、中継局が参考信号を選択するルールが基地局との間に予め定められるため、基地局は、ユーザ端末がデータ再送時に使用する参考信号に基づいて、中継局が選択した参考信号を特定することができる。従って、該フローにおいて、新しいシグナリングを定義する必要がない。

中継局が参考信号を選択する選択ルールについて、システムの性能要求に従い設定することができる。例えば、システムの性能要求が最もよいチャネル推定性能である場合、下記方式で選択を行うことで、ユーザ端末と中継局が選択した参考信号の間の位相差をπとすることができる。

ユーザ端末参考信号の循環シフト値をN_cs ^UEとすると、中継局参考信号の循環シフト値N_cs ^RNは、下記式に従い計算できる。

上記計算は、参考信号の数が１２として説明したが、参考信号の数が変わる場合、上記式は次のように対応的に変更する。

Ｍは、循環シフト値の数である。
ただし、後続の説明において、参考信号の数が１２として説明する。

N_cs ^UEとN_cs ^RNの値に基づいて、ユーザ端末と中継局は、それぞれ下記の参考信号を選択する。

上記式において、r_u,v(n)：ベース参考信号シーケンス、α_UE＝2πN_cs ^UE/12，α_RN＝2πN_cs ^RN/12、Ｎ：ベース参考信号シーケンスの長さ。

なお、本発明を実現する際に、最もよいチャネル推定性能を実現できるが、N_cs ^UEとN_cs ^RNは、取得可能範囲内の任意の値であってもよい。

上記記載から分かるように、ユーザ端末から送信される参考信号、データ及び制御情報は、それぞれ下記のように示される。

一方、中継局は、制御情報を送信しない。中継局から送信される参考信号及びデータは、それぞれ下記のように示される。

上記場合、基地局が受信した参考信号は、

となる。
ただし、H_MB：ユーザ端末と基地局との間のチャネル応答
H_RB：中継局と基地局との間のチャネル応答

基地局が受信したデータ信号は、y_data=H_MBd(n)＋H_RBd(n)＋noiseとなる。

基地局が受信した制御情報は、y_control=H_MBs(n)＋noiseとなる。

本発明の具体的な実施例において、N_cs ^UEとN_cs ^RNとは値が異なるため、ユーザ端末と中継局が選択する参考信号もそれぞれ異なるので、基地局は、ユーザ端末が選択した参考信号と中継局が選択した参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネル応答H_MBと、基地局と中継局との間のチャネル応答H_RBをそれぞれ計算することができる。

H_MBとH_RBを取得すると、該取得したH_MBとH_RBを利用してd(n)及びs(n)を計算することができる。

本発明の第１の実施例において、ユーザ端末と中継局とは同時に再送するため、協力ダイバーシティゲインを取得することができる。また、中継局が参考信号を選択するルールが基地局との間に予め定められるため、基地局は、ユーザ端末がデータ再送時に使用する参考信号に基づいて、中継局が選択した参考信号を特定することができる。従って、本発明の実施例の再送に際して、新しいシグナリングを定義する必要がない。

図５に示すように、本発明の第２の実施例の上りデータ再送時の中継方法は、下記のステップ５１〜５４を含む。

ステップ５１において、基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する。

ステップ５２において、基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信したプリコーディング後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信する。

ステップ５３において、基地局は、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する。

ステップ５４において、基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答、第２チャネル応答及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用して上記上りデータを検出する。

以下、上記フローについて詳しく説明する。

本発明の第２の具体的な実施例において、ユーザ端末と中継局が利用する異なる参考信号は、第１の実施例とはまったく同じであるため、ここでは詳しく説明しない。

本発明の第２の実施例において、ユーザ端末が送信する参考信号、データ及び制御情報は、それぞれ下記のように示される。

一方、中継局は制御情報を送信しない。中継局が送信する参考信号及びデータは、それぞれ下記のように示される。

上記式において、F(.)は、プリコーディング関数である。

上記の場合、基地局が受信した参考信号は、

となる。
ただし、H_MB：ユーザ端末と基地局との間のチャネル応答
H_RB：中継局と基地局との間のチャネル応答

基地局が受信したデータ信号は、y_data=H_MBd(n)＋H_RBF(d(n))＋noiseとなる。

基地局が受信した制御情報は、y_control=H_MBs(n)＋noiseとなる。

本発明の具体的な実施例において、N_cs ^UEとN_cs ^RNとは値が異なるため、ユーザ端末と中継局が選択する参考信号もそれぞれ異なるので、基地局は、ユーザ端末が選択した参考信号と中継局が選択した参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネル応答H_MBと、基地局と中継局との間のチャネル応答H_RBをそれぞれ計算することができる。

本発明の第２の実施例において、中継局において、上りデータに対してプリコーディングを行う。以下、可能なプリコーディング方式の一つである空間周波数符号化について説明する。

ユーザ設備が送信するデータは、次のように仮定する。
d(1),d(2),……,d(m),d(m＋1)……

すると、中継局が送信する空間周波数符号化後の信号は、次のようになる。
-d^*(2),d^*(1),……,-d^*(m＋1),d^*(m)……

H_MBとH_RBを取得すると、該取得したH_MB、H_RB及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用してd(n)を計算し、H_MBに基づいてs(n)を計算することができる。

本発明の第２の実施例において、ユーザ端末と中継局とは同時に再送するため、協力ダイバーシティゲインを取得することができる。また、中継局が参考信号を選択するルールが基地局との間に予め定められるため、基地局は、ユーザ端末がデータ再送時に使用する参考信号に基づいて、中継局が選択した参考信号を特定することができる。従って、本発明の実施例の再送に際して、新しいシグナリングを定義する必要がない。

また、中継局において上りデータに対してプリコーディング処理を行ったため、対応するゲインを取得することができる。例えば、プリコーディング方式が空間周波数符号化である場合、ダイバーシティゲインを取得することができ、プリコーディング方式が位相回転である場合、循環遅延ダイバーシティゲインを取得することができる。

本発明の第２の実施例において、プリコーディング方式が位相回転である場合、循環遅延ダイバーシティゲインを取得することができるが、位相回転というプリコーディング方式について、位相回転の角度を制御することで、より高いチャネル推定正確性を取得することができる。詳しくは次のように説明する。

図６に示すように、本発明の第３の実施例の上りデータ再送時の中継方法は、下記のステップ６１〜６４を含む。

ステップ６１において、基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する。

ステップ６２において、基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した位相回転後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信する。上記位相回転の角度は、2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/Mの差分である。N_cs ^UEは第１参考信号に対応する循環シフト値、N_cs ^RNは第２参考信号に対応する循環シフト値、Ｍは循環シフト値の総数である。

ステップ６３において、基地局は、受信した参考信号及び上記第１参考信号を利用して等価チャネル及び基地局とユーザ端末との間の第１チャネル応答を計算する。

ステップ６４において、基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記等価チャネルを利用して上記上りデータを検出する。

以下、上記フローについて詳しく説明する。

本発明の第３の実施例において、ユーザ端末と中継局が利用する異なる参考信号は、第１の実施例とはまったく同じであるため、ここでは詳しく説明しない。

本発明の第２の実施例において、空間周波数符号化をプリコーディング方式の例として、最も優れた性能を取得できることを詳しく説明したが、中継局のデータ伝送時のピーク対平均電力比が大きくなる。ピーク対平均電力を維持するために、本発明の第３の実施例において、ユーザ端末が送信する参考信号、データ及び制御情報は、それぞれ次のように示される。

一方、中継局は、制御情報を送信しない。中継局が送信する参考信号及びデータは、それぞれ次のように示される。

即ち、ステップ６２で述べたプリコーディングは、上りデータにおけるデータシンボルに対して周波数域の位相回転を行うことであり、このようなプリコーディング方式は、データ伝送時のピーク対平均電力比を変更させることがなく、中継局の電力アンプの電力効率を低下させることもない。

上記の場合、基地局が受信した参考信号は、次のようになる。

ただし、H_MB：ユーザ端末と基地局との間のチャネル応答
H_RB：中継局と基地局との間のチャネル応答

基地局が受信した参考信号、及び、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した第１参考信号

に基づいて、下記のような等価チャネル

を計算して得ることができ、もちろん同時にH_MBを計算することもできる。

基地局が受信したデータ信号は、下記のようになる。

従って、上記計算して得た等価チャネル

に基づいて、上りデータd(n)を直接的に検出して得ることができる。

基地局が受信した制御情報は、下記のようになる。
y_control=H_MBs(n)＋noise

上記計算して得たH_MBに基づいて、制御情報s(n)を検出して得ることができる。

本発明の第３の実施例において、ユーザ端末と中継局とは同時に再送するため、協力ダイバーシティゲインを取得することができる。また、中継局が参考信号を選択するルール及びプリコーディング方式が基地局との間に予め定められるため、基地局は、ユーザ端末がデータ再送時に使用する参考信号に基づいて、中継局が選択した参考信号を特定することができる。従って、本発明の実施例の再送に際して、新しいシグナリングを定義する必要がない。

また、中継局において上りデータに対してプリコーディング処理を行ったため、循環遅延ダイバーシティゲインを取得することができる。

また、プリコーディングが上りデータにおけるデータシンボルに対して周波数域の位相回転を行うことであるため、このようなプリコーディング方式は、データ伝送時のピーク対平均電力比を変更させることがなく、中継局の電力アンプの電力効率を低下させることもない。

プリコーディングすることにより、基地局は、H_MBとH_RBを単独で推定するのではなく、重ね合わせたチャネルに対してチャネル推定を行うことができる。単独のH_MBとH_RBより、重ね合わせたチャネルのほうが高いＳＮＲを有するため、より高いチャネル推定正確性を取得することができる。

本発明の実施例の移動通信システムは、基地局と中継局とを含む。該移動通信システムにおいて、上記基地局は、ユーザ端末から受信した上りデータが正しくない場合、ＮＡＣＫ信号をユーザ端末に送信する送信モジュールと、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する第１受信モジュールと、を含み、上記中継局は、上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において上りデータ又はプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を送信する再送モジュールを含み、上記基地局は、更に、上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した上りデータ又は上記上りデータに対してプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、第２参考信号を受信する第２受信モジュールと、上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算し、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出する処理モジュールと、を含む。

上記第１参考信号と上記第２参考信号との位相差は、πである。

上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において上りデータを送信するときに、上記処理モジュールは、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する第１のチャネル応答計算ユニットと、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答及び第２チャネル応答を利用して上記上りデータを検出する第１の検出ユニットと、を含む。

上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信するときに、上記処理モジュールは、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する第１のチャネル応答計算ユニットと、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答、第２チャネル応答及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用して上記上りデータを検出する第２の検出ユニットと、を含む。

上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信し、上記プリコーディングが位相回転であり、位相回転角度が2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/M（N_cs ^UEは第１参考信号に対応する循環シフト値、N_cs ^RNは第２参考信号に対応する循環シフト値、Ｍは循環シフト値の総数）の差分である場合、上記処理モジュールは、上記第１参考信号を利用して等価チャネル及び基地局とユーザ端末との間の第１チャネル応答を計算する第２のチャネル応答計算ユニットと、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記等価チャネルを利用して上記上りデータを検出する第３の検出ユニットと、を含む。

以下、テーブルを通して、本発明の実施例の効果について従来技術と比較する。

上記のテーブルから分かるように、従来案に比較して、本発明の実施例の方法は、優れたデータ伝送性能と制御情報伝送性能を取得可能であり、且つ新しいシグナリングの追加を必要としない。また、本発明による解決案は、例えばAlways PHICH ACK案における「復元できない再送ミラー」の問題や、富士通による解決案における「比較的に大きなデータ正確受信遅延」の問題など、他の解決案に存在する問題を解決している。

本発明による解決案の有効性を検証するために、第３の実施例についてシミュレーションを行い、従来案と比較をする。

シミュレーションの設定は、下記のとおり。
チャネルモデル：ＴＵ６チャネル、ブロック減衰（block fading）
資源ブロックの数：データ：３と１０、制御情報：１
変調方式：データ：１６ＱＡＭ、制御情報：ＱＰＳＫ
チャネル符号化：１／２コードレート、データ：turbo符号化、制御情報：畳み込み符号化
中継局参考信号循環シフト値の選択ルール：N_cs ^RN＝(N_cs ^UE＋6)mod12
チャネル推定アルゴリズム：データ：ＭＭＳＥ法、制御情報：DCIR2+windowing
トップラーシフト：１０ヘルツ

図７は、３個の資源ブロックを採用する際のデータ伝送性能を示している。第３の実施例の方法（本発明による解決案）は、取得した性能が最も優れている。Always PHICH ACK案と富士通による解決案に比較して、本発明による解決案は、協力ダイバーシティゲインと循環遅延ダイバーシティゲインを取得でき、中継局におけるドリリング案に比較して、循環遅延ダイバーシティゲインを取得できる。

図８は、１０個の資源ブロックを採用する際のデータ伝送性能を示している。３個の資源ブロックで伝送する場合と似た結論を得ている。これは、本発明による解決案が資源ブロックのサイズと関係なしに優れた性能を取得できることを示している。

図９は、１個の資源ブロックを採用する際の制御情報伝送性能を示している。Always PHICH ACK案の場合、制御情報が制御チャネルにおいて伝送するため、例えばシンボルに対して周波数拡大処理を行うなど、異なる伝送方式を採用する必要がある。一方、中継局におけるドリリング案、本発明による解決案及び富士通による解決案は、制御情報をデータチャネルに埋め込んで伝送するため、周波数拡大処理などがないので、図９には、Always PHICH ACK案の性能が示されていない。図９から分かるように、中継局におけるドリリング案の場合、整合しないチャネル推定を利用して制御情報の検出を行うため、性能が非常に悪く、結果として、正常に稼動することもできない。第３の実施例の方法（本発明による解決案）及び富士通による解決案は、いずれも比較的に優れた性能を取得することができる。

以上は、本発明の好ましい実施方式に過ぎない。なお、当該分野の一般技術者にとって、本発明の原理を背離しない前提で、若干の改進や修飾が考えられる。ただし、これらの改進や修飾も本発明の保護範囲にあることが理解されよう。

Claims (12)

1. 上りデータ再送時の中継方法において、
   基地局は、ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信し、
   基地局は、中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて上記第１資源において送信した上りデータ又は上記上りデータに対してプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を受信し、
   基地局は、上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算し、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出することを特徴とする上りデータ再送時の中継方法。
2. 上記第１参考信号と上記第２参考信号との位相差は、πであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 下記式が成り立つことを特徴とする請求項２に記載の方法。
   

   

   N_cs ^UE：第１参考信号に対応する循環シフト値
   N_cs ^RN：第２参考信号に対応する循環シフト値
   Ｍ：循環シフト値の総数
4. 上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて上記第１資源において上りデータを送信するときに、
   基地局は、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算し、
   基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答及び第２チャネル応答を利用して上記上りデータを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて上記第１資源において上記プリコーディング後の上りデータを送信するときに、
   基地局は、上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算し、
   基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答、第２チャネル応答及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用して上記上りデータを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
6. 上記プリコーディングは、空間周波数符号化又は位相回転であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信し、上記プリコーディングが位相回転であり、位相回転角度が2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/M（N_cs ^UEは第１参考信号に対応する循環シフト値、N_cs ^RNは第２参考信号に対応する循環シフト値、Ｍは循環シフト値の総数）の差分である場合、
   基地局は、上記第１参考信号を利用して等価チャネル及び基地局とユーザ端末との間の第１チャネル応答を計算し、
   基地局は、上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記等価チャネルを利用して上記上りデータを検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
8. 基地局と中継局とを含む移動通信システムにおいて、
   上記基地局は、
   ユーザ端末から受信した上りデータが正しくない場合、ＮＡＣＫ信号をユーザ端末に送信する送信モジュールと、
   ユーザ端末がＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において再送した上りデータ、第１参考信号及び上記上りデータに埋め込まれた制御情報を受信する第１受信モジュールと、を含み、
   上記中継局は、
   上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において上りデータ又はプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、上記第１参考信号とは異なる第２参考信号を送信する再送モジュールを含み、
   上記基地局は、更に、
   上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において送信した上りデータ又は上記上りデータに対してプリコーディングを行った後の上りデータ、及び、第２参考信号を受信する第２受信モジュールと、
   上記第１参考信号、第２参考信号及び受信した信号を利用してチャネル応答を計算し、上記チャネル応答の計算結果を利用して上記制御情報及び上記上りデータを検出する処理モジュールと、
   を含むことを特徴とする移動通信システム。
9. 上記第１参考信号と上記第２参考信号との位相差は、πであることを特徴とする請求項８に記載の移動通信システム。
10. 上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源において上りデータを送信するときに、上記処理モジュールは、
    上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する第１のチャネル応答計算ユニットと、
    上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答及び第２チャネル応答を利用して上記上りデータを検出する第１の検出ユニットと、
    を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の移動通信システム。
11. 上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信するときに、上記処理モジュールは、
    上記第１参考信号を利用して、基地局とユーザ端末との間のチャネルのチャネル応答である第１チャネル応答を計算し、上記第２参考信号を利用して、基地局と中継局との間のチャネルのチャネル応答である第２チャネル応答を計算する第１のチャネル応答計算ユニットと、
    上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記第１チャネル応答、第２チャネル応答及び中継局で用いられるプリコーディング方式を利用して上記上りデータを検出する第２の検出ユニットと、
    を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の移動通信システム。
12. 上記中継局が上記ＮＡＣＫ信号に基づいて第１資源においてプリコーディング後の上りデータを送信し、上記プリコーディングが位相回転であり、位相回転角度が2πN_cs ^UE/Mと2πN_cs ^RN/Mと（N_cs ^UEは第１参考信号に対応する循環シフト値、N_cs ^RNは第２参考信号に対応する循環シフト値、Ｍは循環シフト値の総数）の差分である場合、上記処理モジュールは、
    上記第１参考信号を利用して等価チャネル及び基地局とユーザ端末との間の第１チャネル応答を計算する第２のチャネル応答計算ユニットと、
    上記第１チャネル応答を利用して上記制御情報を検出し、上記等価チャネルを利用して上記上りデータを検出する第３の検出ユニットと、
    を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の移動通信システム。

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