JP2012531801A - 適応型巡回遅延ダイバーシティを用いた周波数減衰の補償方法並びにそれを用いた送信装置と送信方法及び受信装置と受信方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、適応型巡回遅延ダイバーシティを用いた周波数減衰の補償方法とそれを用いた送信装置および受信装置を提供する。本発明は、具体的には、受信側で複数の送信アンテナの送信信号の位相差に基づいて巡回遅延を適用するアンテナを選択し、最適な適応型巡回遅延値を算出して送信側に提供し、送信側では、それに基づいて巡回遅延送信を実行することによって、所望の周波数帯域での周波数減衰を補償する装置および方法を提供する。

Description

本発明は、適応型巡回遅延ダイバーシティを用いた周波数減衰の補償方法並びにそれを用いた送信装置／方法及び受信装置／方法に関するものである。

より詳しくは、受信側では遅延対象のアンテナ情報とそのアンテナに適応型巡回遅延値とを送信側にフィードバック転送し、送信側では遅延対象アンテナが適応型巡回遅延値にて信号を遅延送信することによって、特定の周波数帯域での受信周波数の応答特性を改善する技術に関する。

多重転送（Multi-Input Multi-Output：MIMO）アンテナを用いて信号を送信する場合、受信側における一部帯域で非常に低い周波数の応答を見せる問題が発生し、システムが利用可能な帯域幅を減らし、効果的なリソース使用と高速情報送信を困難にする。

このような問題を解決するために、巡回遅延ダイバーシティ（Cyclic Delay Diversity；以下、“ＣＤＤ”という）などの様々な方式が考えられている。

ＣＤＤ方式はＯＦＤＭに基づく無線通信システムなどで使われるダイバーシティ方式であり、シンボル間干渉を避けるために空間ダイバーシティを周波数ダイバーシティに変換する方式である。

ＣＤＤ方式では、多数個の送信アンテナを使用するＯＦＤＭシステムにおける多重経路遅延チャネルを介して信号を送信する場合、各アンテナの信号を巡回遅延値（Cyclic Delay Value）の遅延をさせて送信し、これによりチャネルの周波数の選択的特性を増加させ、チャネル符号化技法により符号化利得（coding gain）を向上することができる。

即ち、ＣＤＤ方式においては、Ｎ個のアンテナから同一な信号を送信するとき、１番目のアンテナについては、本来の信号をそのまま送信し、２番目のアンテナからＮ番目のアンテナまでについては、予め決まった遅延値を用いて巡回遅延（Cyclic Delay）を人為的に発生させることによって、チャネルの周波数の選択特性を向上させるものである。

ＣＤＤ方式により、チャネルの全般的な周波数の選択性を向上させてチャネルコーディングによる処理利得を得ることができるが、これは特定の帯域のチャネル周波数の応答性の向上には対応せず、チャネル全般に亘るチャネルコーディングの処理利得を増加させるにとどまる。

しかしながら、通信システムが複雑になり、ＣｏＭＰ、リレー（Relay）等、統合型な技術が登場し、以前より増して、周波数資源の効率的な使用について論議がされてきている。このような時点で、チャネル全般でなくユーザに必要な特定の周波数帯域の応答特性を向上させて処理利得を得ることができる方法が必要とされている。

前述した問題点を解決するために本発明は、多重転送アンテナシステムにおける特定の周波数帯域の周波数減衰を補償するための装置及び方法を提供する。

また、本発明は、送信側がチャネル情報を使用して適切な巡回遅延値を設定することによって、全般的なチャネルに周波数の選択性を与えて周波数の応答特性も向上させることができ、特定の周波数帯域で発生する大きな周波数減衰現象を補償できる装置及び方法を提供する。

さらに、本発明は、多重転送アンテナシステムにおける受信側で適応型巡回遅延値を算出して送信側にフィードバックすることにより、特定の周波数帯域での周波数減衰を補償する装置及び方法を提供する。

加えて、本発明は、受信側で多数の送信アンテナの送信信号の位相差に基づいて巡回遅延を適用するアンテナを選択し、最適な適応型巡回遅延値を算出して送信側に提供し、送信側では提供された巡回遅延値に基づいて循環遅延送信を実行することによって、所望の周波数帯域での周波数減衰を補償する装置及び方法を提供する。

本発明の一実施側面として、特定の帯域での周波数減衰の補償のためのフィードバック情報処理部を含む受信装置であって、上記フィードバック情報処理部は、各アンテナから転送される基準信号を推定して信号間の位相差を算出する第１セクションと、位相差の補正を通じて周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域を検索する第２セクションと、上記特定の周波数帯域の周波数減衰を補償できる遅延対象のアンテナを選択する第３セクションと、上記検索された特定の周波数帯域の情報を用いて適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を計算する第４セクション、及び上記計算された適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナ情報を含むフィードバック信号を生成して上記送信装置に送信する第５セクションを含むことを特徴とする受信装置を提供する。

本発明の別の一実施側面として、多重アンテナと多重アンテナを構成する各アンテナ全体または一部が、巡回遅延された信号を受信装置に送信するように制御する巡回遅延制御部を含む送信装置であって、巡回遅延制御部は、アンテナからの信号間の位相差と、周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域情報に基づいて上記受信装置が計算した適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）と上記受信装置が選択した遅延対象のアンテナ情報を上記受信装置から受信し、上記遅延対象のアンテナに対し、上記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送信するように制御することを特徴とする、送信装置を提供する。

本発明の別の一実施側面として、多重送信アンテナを備えたシステムにおける受信装置を用いる特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法であって、各アンテナから転送される基準信号を推定して信号間の位相差を算出する位相差算出ステップと、位相差の補正を通じて周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域を検索する特定周波数帯域検索ステップと、上記特定の周波数帯域の周波数減衰を補償できる遅延対象のアンテナを選択する遅延対象アンテナ選択ステップと、上記検索された特定の周波数帯域と推定された基準信号を用いて適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を計算する適応型巡回遅延値計算ステップと、上記計算された適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナ情報を上記送信装置に転送する送信ステップと、上記送信装置から上記遅延対象のアンテナに対して上記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を受信するステップと、を含む周波数減衰の補償方法を提供する。

本発明の他の一実施側面として、多重送信アンテナを備えたシステムにおける送信装置を用いる特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法であって、各アンテナ信号間の位相差と、周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域情報に基づいて上記受信装置が計算した適応型循環遅延値（Cyclic Delay）と上記受信装置が選択した遅延対象のアンテナ情報を上記受信装置から受信し、受信した適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナ情報を用いて、上記遅延対象のアンテナに対して上記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送信するように制御することを含む周波数減衰の補償方法を提供する。

また、本発明の他の一実施側面として、受信される多重アンテナの各信号間の位相差情報と、遅延対象のアンテナ情報、周波数減衰の補償を必要とする特定の周波数帯域情報、上記特定の周波数帯域情報から算出される巡回遅延値を送信側にフィードバックし、送信側の上記遅延対象のアンテナから上記巡回遅延値の遅延をされた信号を受信することを含む信号受信方法を提供する。

本発明の更に他の一実施側面として、受信側からフィードバックされる、多重アンテナの受信信号間の位相差情報とそれから選択される遅延対象のアンテナ情報、周波数減衰の補償を必要とする特定の周波数帯域情報、上記特定の周波数帯域情報から算出される巡回遅延値を受信するステップと、上記遅延対象のアンテナが上記巡回遅延値の遅延をした信号を送信することを含む信号送信方法を提供する。

以上、説明したように、本発明の一実施形態では、受信側で多数送信アンテナの送信信号の位相差に基づいて巡回遅延を適用するアンテナを選択し、最適化した適応型巡回遅延値を算出して送信側に提供し、送信側ではそれに基づいて巡回遅延送信を実行することによって、所望の周波数帯域での周波数減衰を補償することによって、周波数活用の効率を向上させることができる。

巡回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いる３Ｘ１多重送受信アンテナ（ＭＩＭＯ）システムの構成図である。 図２Ａは、ＣＤＤを使用しないＭＩＭＯシステムのチャネル応答特性を示す図であり、図２Ｂは、大きな遅延ＣＤＤ（Large Delay CDD）を適用した場合のチャネル応答特性を示す図である。 本発明の一実施形態による送信装置の構成図である。 本発明の一実施形態による受信装置の構成図である。 本発明の一実施形態による多重送信アンテナシステムを用いた特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法のフローチャートである。 ３Ｘ１多重アンテナシステムに本発明の一実施形態を適用した場合のチャネル応答特性の変化を示す図である。 ３Ｘ１多重アンテナシステムに本発明の一実施形態を適用した場合のチャネル応答特性の変化を示す図である。 ３Ｘ１多重アンテナシステムに本発明の一実施形態を適用した場合のチャネル応答特性の変化を示す図である。

以下、本発明の例示的な実施形態を添付した図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、同一の構成要素に対しては、たとえ異なる図上に表示されても、同一の符号を用いる。また、以下の本発明の説明において、本発明を説明するに当たって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることがない場合にはその詳細な説明は省略する。

また、本発明の構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することがある。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や回順序または順序などが限定するものではない。どの構成要素が他の構成要素に“連結”、“結合”、または“接続”されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、または接続できるが、各構成要素の間に更に他の構成要素が“連結”、“結合”、または“接続”されることもある。

図１はＣＤＤ方式を用いる３Ｘ１多重送受信アンテナ（ＭＩＭＯ）システムの構成図であり、図２ＡはＣＤＤを使用しないＭＩＭＯシステムのチャネル応答特性を示す図であり、図２Ｂは大きな遅延ＣＤＤ（Large Delay CDD）を適用した場合のチャネル応答特性を図示する。

図１を参照すると、３Ｘ１ ＣＤＤ ＭＩＭＯシステムは、チャネルコーディング部１１０と多数の巡回遅延ブロック１２０、１２０´、１２０´´、及び複数のアンテナ１３０、１３０´、１３０´´を備える送信側と、１つのアンテナ１４０及びチャネルデコーディング部１５０を備える受信側とを含む。

参考として、一般的なＣＤＤでは、１番目のアンテナに対しては遅延を与えないので、図１の第１アンテナ１３０に対する巡回遅延ブロック１２０は省略することができる。

図１のような３Ｘ１ ＣＤＤ ＭＩＭＯシステムにおいて、ＣＤＤを使用せずに送信された信号のチャネル応答特性は、図２Ａに示されるように、チャネルコーディング単位のコードブロック（Code Block；ＣＢ）単位の観点において、複数のコードブロックの情報復元が不可能である。

図２において、濃い陰影（黒い色）で表示される部分が周波数の選択的減衰（Frequency Selective Fading）現象により情報が喪失した部分であり、濃い陰影と白色部分とを含むコードブロックは、一部の情報が喪失したが、チャネルコーディング後、復元に成功したコードブロックを表し、また、濃い陰影と薄い陰影とを含むコードブロックは、喪失した情報が多くチャネルコーディング後にも復元に失敗したコードブロックを表す。

図２Ａに示される、ＣＤＤを利用しない場合には、一部区間の情報が喪失したにもかかわらず、チャネルコーディング後に情報復元が可能なコードブロックであるＣＢ５、ＣＢ６等もあるが、ＣＢ２とＣＢ４のように、喪失した部分が多く復元が全く不可能なコードブロックも存在する。参考として、周波数減衰が発生し、値が−２ｄＢ以下となる場合に、復元に失敗すると仮定した。

大きな遅延ＣＤＤ（Large Delay CDD）においては、数十乃至数百のサンプル値に対応する大きな遅延値（Large Delay）を巡回遅延値（Cyclic Delay）として設定して、１番目のアンテナについては本来の信号をそのまま送信し、２番目のアンテナ及び３番目のアンテナは巡回遅延させて送信しており、大きな遅延ＣＤＤ（Large Delay CDD）を用いる場合の周波数応答特性は図２Ｂの通りである。

図２Ｂのように、大きな遅延ＣＤＤ（Large Delay CDD）を適用すれば、そうでない場合（図２Ａ）に比べてチャネルの応答の変化が大きくなることが見られる。周波数の選択性（frequency selectivity）は、循環遅延値（cyclic delay）が大きくなるほど、その変化が大きくなる。

図２Ｂに示すように大きな遅延ＣＣＤが適用される場合には、チャネルの選択性（channel selectivity）が増加する場合、全般的なチャネルの応答は低下するが、周波数減衰の幅が狭くなって、相対的にチャネルコーディングの利得を得ることができる。したがって、ＣＤＤが適用されない場合（図２Ａ）では、周波数減衰が大きくなり、チャネルコーディングにより復元されないコードブロックについても、大きな遅延ＣＤＤによる周波数の選択性（frequency selectivity）が適用されたチャネルでは、図２Ｂのようにチャネルコーディングにより情報が復元される確率が高まる。

即ち、図２Ａでは、ＣＢ２、ＣＢ４の２つコードブロックの情報の復元が不可能であったが、大きな遅延ＣＤＤを用いた図２Ｂでは、ＣＢ６の１つコードブロックのみが情報の復元が不可能になり、情報の復元の確率が高まる（２、３、５番目のコードブロックであるＣＢ２、ＣＢ３、ＣＢ５は、一部の情報が喪失したが、チャネルコーディングにより復元される）。

このように、大きな遅延ＣＤＤを使用する場合、チャネルの全般的な周波数の選択性を向上させてチャネルコーディングによる処理利得を得ることができるが、これは、特定の帯域のチャネル周波数の応答を向上させるものでなく、チャネル全般に亘るチャネルコーディングの処理利得を増加させることができるだけであり、大きな遅延ＣＣＤは、ある程度の限界を有する方式である。

図３は、本発明の一実施形態による送信装置の構成図である。

図３を参考すると、本発明の一実施形態による送信装置は、プリコーダー３１０、直交周波数多重モジュレータ（ＯＦＤＭ）３２０、ＯＦＤＭの後段に配置されたＮ個のアンテナＴｘ１〜ＴｘＮ、一番目のアンテナＴｘ１を除くアンテナに巡回遅延値を適用することができる循環遅延ブロック３３０−１乃至３３０−ｎ、全ての循環遅延ブロックを制御できる循環遅延制御部３４０を含む。

本発明の一実施形態による循環遅延制御部３４０は、受信装置からフィードバックされた遅延対象のアンテナの情報とそのアンテナに対する適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を受信し、遅延対象のアンテナに対し、上記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送信する制御の機能を遂行し、これに対する詳細な構成は図４乃至図６と関連して以下にまた説明する。

プリコーダー（Precoder）３１０は、またＦＥＣエンコーダ、インターリーバー（Interleaver）、シンボルマッパー（Symbol Mapper）を含むことができるが、これに限定されるものではなく、モジュレーション前の信号処理を担当する全ての構成を含む概念として理解するべきである。

本明細書においては、送信装置及び受信装置は、ダウンリンク（Downlink）では各々基地局（または、Ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅ Ｂ等）及びユーザ端末（ＵＥ）に対応することが望ましいが、それに限定されるものではなく、アップリンクなどでは役割が変わることができ、本発明の一実施形態により受信された信号間の位相差を算出して減衰の補償のための特定の周波数帯域を選択し、適応型巡回遅延値を算出して転送する機能を実行する全ての装置を“受信装置”と称し、フィードバックされたフィードバック信号を受信して適応型巡回遅延値に応じて信号遅延送信を実行する全ての装置を“送信装置”と称する。

図４は、本発明の一実施形態による受信装置の構成図である。

図４を参考すると、本発明の一実施形態による受信装置は、１つ以上のアンテナ（Ｒｘ）４１０、巡回プリフィクス除去器（Cyclic Prefix Removal；ＣＰＲ）４２０、逆ＯＦＤモジュレータ（ＩＯＦＤＭ）４３０、チャネル推定器（Channel Estimator）４４０及びフィードバック情報処理部４５０を含む。

チャネル推定器４４０は、アンテナから受信される基準信号（ＲＳ；Reference Signal）を使用してチャネル推定を行なった後、各帯域別のチャネル状況を検出する。チャネル状況は時間によって変わるため、所定の周期で持続的に基準信号を使用してチャネル推定を実施する。

本発明の一実施形態によるフィードバック情報処理部４５０は、チャネル推定とともに、各アンテナから送信される基準信号を推定して信号間の位相差を算出する第１セクション、位相差の補正を通じて周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域を検索する第２セクション、特定の周波数帯域の周波数減衰を補償できる遅延対象のアンテナを選択する第３セクション、検索された特定の周波数帯域の情報を用いて適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を計算する第４セクションと、計算された適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナ情報を含むフィードバック信号を送信装置に転送する第５セクションを含む。

本明細書において、セクション（Section）は該当する機能を遂行するための全ての種類のソフトウェア的またはハードウェア的な構成を包括する概念であって、特定の実現形態に限定されるものではなく、場合によって本発明の一実施形態によるフィードバック情報処理部を、分離した構成として実現するか、チャネル推定器等、他の構成要素と統合して実現することができ、フィードバック信号転送のために別途の送信アンテナ等と連動できる。

前述した遅延対象のアンテナは１つまたは複数個に決めることができ、第２セクションは任意の２アンテナから送信された信号の位相差の絶対値が特定のしきい値以上であると共に、周波数減衰が大きい領域を上記の特定の周波数帯域として選択する。

上記の特定のしきい値は、π（３．１４）または−π（−３．１４）に近接するほど、補償効果が増大し、例えば、０．８π以上のものが望ましい。しかしながら、特定のしきい値は特定の範囲に限定される必要はないし、周波数減殺の補償の必要の程度によって６／７π、５／６π、３／４πのように、適切に決定することができる。

また、周波数減衰が大きい領域となる基準は、例えば−２ｄＢ以下の値の周波数減衰が発生する場合などとすることができ、また基準はこれに限定されるものではなく、使用するチャネル特性によって可変に設定することができる。

また、フィードバック情報処理部の第４セクションは、選択された特定の周波数帯域で遅延対象のアンテナと基準アンテナから送信された信号の信号間の位相差を最小化するように適応型巡回遅延値を決定するようになり、具体的には適応型循環遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）が下記の数式（１）により決定されることが望ましい。

δ_{cyc, n}＝（２ｍΠ＋θ_ｋ（ｄ））・Ｎ_ＦＦＴ／２Πｋ （１）

ここに、ｎは遅延対象のアンテナの番号、ｋは特定の周波数帯域のインデックス、Ｎ_ＦＦＴはサブキャリア（sub-Carrier）の個数、θ_ｋ（ｄ）は補償が望まれる位相差の値、ｍは任意の整数を意味する。

また、適応型巡回遅延値δ_{ｃｙｃ，ｎ}は巡回遅延値であるので、値が１つに決まるものではなく、上記の数式（１）に定義されるように整数ｍによって複数個決定できる。しかしながら、δ_{ｃｙｃ，ｎ}値が大きいほど、周波数応答に極（pole）が多く発生して、前述した大きな遅延ＣＤＤのように特定の周波数帯域の応答減衰を大きく補償することが困難になるので、得られた適応型循環遅延値δ_{ｃｙｃ，ｎ}値のうち、適切に小さな値が選択され、ｍが０になり、また、多数の適応型巡回遅延値の候補のうち、最も小さな値が適応型循環遅延値に決定されることが望ましいが、これに限定されるものではない。

上記の数式（１）において、δ_{ｃｙｃ，ｎ}による帯域ｋにおける位相変化が補償の望まれる位相差の値であるθ_ｋ（ｄ）となるので、理想的にはθ_ｋ（ｄ）が最も大きな補償が可能な位相差であるπ（３．１４）または−π（−３．１４）になることが望ましいが、実際の補償を適用する２アンテナ信号間の実際の位相差が正確にπ（３．１４）または−π（−３．１４）ではないことがあり、この場合には補償を適用する２アンテナ信号間の実際の位相差の値が補償が望まれる位相差の値であるθ_ｋ（ｄ）に決定される。

また、適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）はサンプリングされた値であるので、整数になるべきであるが、上記数式（１）において補償が望まれる位相差の値であるθ_ｋ（ｄ）が補償を適用する２アンテナ信号間の実際の位相差の値の場合には、適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）が整数にならない可能性があり、この場合には、補償が望まれる位相差の値（θ_ｋ（ｄ））は数式（１）により適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）が整数になることができるようにする値であって、実際の補償を適用する２アンテナ信号間の実際の位相差の値と最も近い近似値に決定されることが望ましい。

このように、フィードバック情報処理部は、計算された適応型巡回遅延値及び選択された遅延対象のアンテナ情報を含むフィードバック信号を生成して送信装置に送信し、図３に示す送信装置の循環遅延制御部３５０は、該当する遅延対象のアンテナの巡回遅延ブロックを制御することによって、遅延対象のアンテナから基準アンテナ信号に比べて適応型巡回遅延値の遅延がされた信号（下記の数式（３）により表現される）を送信するようにする。

本明細書において、受信装置は端末装置（ＵＥ）とすることができ、このようなＵＥは前述したように、無線通信でのユーザ端末を意味する包括的概念であって、ＷＣＤＭＡ及びＬＴＥ、ＨＳＰＡなどでのＵＥ（User Equipment）は勿論、ＧＳＭ（登録商標）でのＭＳ（Mobile Station）、ＵＴ（User Terminal）、ＳＳ（Subscriber Station）、無線機器（wireless device）などを含む概念と解釈されるべきである。

図５は本発明の一実施形態による多重送信アンテナシステムを用いた特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法のフローチャートであり、図６乃至図８は３Ｘ１多重アンテナシステムに本発明の一実施形態を適用した場合のチャネル応答特性の変化を示す図である。

図５を参照すると、本発明の一実施形態による受信装置、より詳しくは、受信装置のフィードバック情報処理部４４０は、各アンテナから送信される基準信号を推定して信号間の位相差を算出する位相差算出ステップ（Ｓ５１０）と、位相差の補正を通じて周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域を検索する特定周波数帯域検索ステップ（Ｓ５２０）と、特定の周波数帯域の周波数減衰を補償できる遅延対象のアンテナを選択する遅延対象アンテナ選択ステップ（Ｓ５３０）と、検索された特定の周波数帯域と推定された基準信号を用いて適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を計算する適応型巡回遅延値計算ステップ（Ｓ５４０）と、計算された適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナ情報を含むフィードバック情報を上記送信装置に送信する転送ステップ（Ｓ５５０）と、を含み、送信装置は、受信した適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナの情報を用いて、遅延対象のアンテナに対して適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送出するように制御する循環遅延信号送出ステップ（Ｓ５６０）を含んで構成される。

また、受信装置のフィードバック情報処理部は、上記Ｓ５１０乃至Ｓ５６０により周波数減殺に対する補正がなされたかを確認する補正確認ステップ（Ｓ５７０）を更に含むことができ、補償がされれば、次の適用周期を待ち、補償が正しくなされていない場合には、特定周波数帯域検索ステップ（Ｓ５２０）と、遅延対象アンテナ選択ステップ（Ｓ５３０）と、適応型巡回遅延値計算ステップ（Ｓ５４０）のうちの１つに戻るように構成することができる。

このとき、補償が完了していない時にどのステップに戻るか否かは、端末機（受信装置）の移動速度、チャネル状況、その他の周波数の歪みなどの周囲環境を考慮して決定することができる。

受信装置と関連して説明したように、フィードバック情報処理部４５０は、特定周波数帯域検索ステップ（Ｓ５２０）及び遅延対象アンテナ選択ステップ（Ｓ５３０）において、任意の２アンテナから送信された信号の位相差がπ（３．１４）または−π（−３．１４）に近接するとともに、周波数減衰の大きい領域を上記の特定の周波数帯域として選択し、そのような位相差を発生させるアンテナを遅延対象アンテナとして選定する。

図６の例は、図６のようにアンテナ１乃至アンテナ３の各チャネル応答特性を示す図であり、図７は受信側でのチャネル応答特性及びアンテナ間（Ａｎｔ１−Ａｎｔ２、Ａｎｔ１−Ａｎｔ３）の位相差を示す図である。

図７を参照すると、ｋが３８５附近で大きな周波数減衰が発生すると共に、アンテナ１及び３の位相差（Ａｎｔ１−Ａｎｔ３）が＋π（３．１４）に近接しており、したがって、受信装置のフィードバック情報処理部は、この帯域を補償が必要である特定の周波数帯域に決定し、基準アンテナに対してそのような位相差が発生するアンテナ３を遅延対象のアンテナとして選択するようになる。

次に、受信装置のフィードバック情報処理部は、適応型循環遅延値計算ステップ（Ｓ５４０）で、前述した数式（１）により適応型巡回遅延値を計算する。

δ_{cyc, n}＝（２ｍΠ＋θ_ｋ（ｄ））・Ｎ_ＦＦＴ／２Πｋである数式（１）において、ｎは遅延対象のアンテナの番号、ｋは特定の周波数帯域のインデックス、Ｎ_ＦＦＴはサブキャリア（sub-Carrier）の個数、θ_ｋ（ｄ）は補償が必要である位相差値、ｍは任意の整数を表す。

即ち、図７を例に挙げれば、補償を必要とする特定の周波数帯域を表すインデックス（ｋ）が３８５であり、遅延対象のアンテナはＡＮＴ３（即ち、ｎ＝３）であり、補償しなければならない位相差（補償所望位相差値）が略Π（３．１４）であるので、サブキャリアの個数（Ｎ_ＦＦＴ）が５１２であれば、適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）は下記の数式（４）のようにｍ＝１の時にδ_{ｃｙｃ，ｎ}＝２に決定され、この際、最終的な補償を必要とする位相差の値θ_ｋ（ｄ）は３．１６（１．００７８Π）となる。

次に、受信装置のフィードバック情報処理部は、算出された適応型循環遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}＝２）と遅延対象アンテナ情報（ｎ＝３）を含むフィードバック信号を生成して送信装置に転送する。

送信装置は、受信した適応型循環遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}＝２）と遅延対象のアンテナ情報（ｎ＝３）を用いて、遅延対象のアンテナに対して適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送信するようになるが、この際、信号送信装置から送信される基本信号は下記の数式（２）のように表現できる。

・・・（２）

また、巡回遅延信号送出ステップ（Ｓ５６０）に従って適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）の遅延をさせた遅延信号は、下記の数式（３）のように表現できる。

・・・（３）

上記の数式（２）及び数式（３）において、Ｓ（ｌ）とＳ（ｋ）は、それぞれ時間軸と周波数軸とにおける複素数信号を表している。ｋとｌはそれぞれ時間軸と周波数軸とにおけるインデックス（index）であり、ｎは遅延対象のアンテナの番号、ｋは特定の周波数帯域のインデックス、Ｎ_ＦＦＴはサブキャリア（sub-Carrier）の個数を意味する。

このように、ＡＮＴ３において適応型巡回遅延値の遅延をした信号を受信した受信装置は、また周波数応答特性を把握することによって、周波数減衰に対する補償が適切になされたかを確認（Ｓ５７０）し、チャネル補償がなされていると、次の適用周期を待ち、補償が正しくなされていない場合には、端末（受信装置）の移動速度、チャネルの状況、その他の周波数の歪みなどの周囲環境を考慮して特定周波数帯域検索ステップ（Ｓ５２０）と、遅延対象アンテナ選択ステップ（Ｓ５３０）と、適応型巡回遅延値計算ステップ（Ｓ５４０）のうちの１つに戻るようにすることが望ましい。

図８は、以上のような過程を経て、遅延対象のアンテナに適応型巡回遅延値を適用して信号を送信した場合、受信側での周波数応答特性を図示したものであって、本発明の一実施形態を適用しない図７と比較すると、特定の周波数帯域であるｋ＝３８５附近の応答特性が大きく改善されたことが分かる。

また、図８では特定の周波数帯域であるｋ＝１１３附近の応答特性も改善されたことが分かるが、これは前述したような補償方法をアンテナ２（ＡＮＴ２）に適用した結果である。

したがって、従来は使用されなかった特定の周波数帯域を受信装置が適切に選択して周波数減衰を補償することによって、周波数の選択性及びチャネル応答特性が向上する。

一方、本発明の一実施形態によれば、選択された特定の周波数帯域が低周波数帯域である場合（即ち、ｋが小さい帯域）、前述した数式（１）により計算される適応型巡回遅延値が大きくなり、この場合、前述したように、大きな遅延ＣＤＤと同様に機能することによって、本発明の一実施形態による周波数減衰の補償が充分な帯域で実行されない可能性がある。

即ち、このような帯域において適応型巡回遅延を実行すれば、図２Ｂのように極（Pole）が非常に多く生じ、したがって、前述したような周波数減衰の補償方法を実行しても所望の帯域幅内における十分な周波数減衰の補償が困難になる。

このように、所望の特定の周波数帯域が低周波数帯域である場合には、プリコーディング（Precoding）方式が更に適用できる。ここで、プリコーディングが適用される低周波数帯域は、具体的にはｋがＮ_ＦＦＴ／４以下程度の帯域を意味するが、これに限定されるものではなく、循環遅延適用によって発生する極（Pole）の個数及び補償が必要な周波数帯域の大きさなどによって他の値に決定できる。

即ち、選択された特定の周波数帯域が低周波数帯域を含む場合、送信装置は、最初の送信信号に特定のプリコーディング行列を乗ずるプリコーディングステップを更に実行することができ、このようなプリコーディングステップは、巡回遅延信号送信ステップの前に実行されることが望ましいが、これに限定されるものではない。

プリコーディング技術は、多重アンテナＯＦＤＭシステムなどにおけるデータの送信信頼度を高めるための技術であって、送信側でフィードバック情報を利用できる閉ループシステムにおける該当フィードバック情報を通じて信号対雑音比（ＳＮＲ）を最大化するために使われるものである。

特に、コードブックに基づくプリコーディング方式（Precoding scheme）を用いることができ、これは送受信側に既知のプリコーディング行列のインデックスを送信側にフィードバックすることで、信号対雑音比利得を得る方式であって、本発明の一実施形態では、選択された特定の周波数帯域が低周波数帯域の場合、受信装置は送受信側が保有する共通のプリコーディング行列のうち、チャネル情報を用いて最適のプリコーディング行列インデックスを送信側にフィードバックし、送信側ではフィードバックされたインデックスに該当するプリコーディング行列を送信信号に適用する。

また、必ず閉ループによるプリコーディングのみを使用するのではなく、送信装置に、特定のまたは全ての周波数帯域のための最適のプリコーディング行列が既知である場合、フィードバック情報無しで前述したプリコーディング機能を実行することもできる。

このようにすることで、所望の特定の周波数帯域が低周波数帯域を含む場合、その低周波数帯域ではプリコーディング技術を用いて所望の利得の向上を得るようになり、残りに本発明による一実施形態による適応型巡回遅延方式を用いて周波数減衰を補償することによって、全周波数帯域の周波数の選択性を向上させることができる。

以上の説明では３Ｘ１多重アンテナシステムの場合を例に挙げたが、ＮＸＭ多重アンテナシステムに適用されることができ、以上の説明では、アンテナ３のみに、本発明の一実施形態による適応型巡回遅延が適用されることと説明したが、他の追加のアンテナまたは複数個のアンテナに同時に、または順次に適用されることができる。

本発明は、３ＧＰＰ系列の無線通信分野に限定されず、現在の他の通信分野または将来の通信技術の多重アンテナシステムにおけるチャネル全般に対する周波数の選択性を向上させ、特定の周波数帯域での応答特性の改善が必要な全ての分野に使用できる。

以上のような本発明の一実施形態を利用すれば、チャネル全般に亘って周波数の選択性（frequency selectivity）を増加させてチャネルコーディングの利得を得る大きな遅延ＣＤＤ（Large delay CDD）方式に比べて周波数資源を割当しようとする周波数帯域が大きな周波数減衰（Pole）に陥っている場合、アンテナに受信される信号の巡回遅延値（cyclic delay）を調節して位相差を補償することによって、チャネル応答における向上を達成することができる。

したがって、スケジューラまたは周波数資源を割り当てる主体が大きな周波数減衰に陥っている帯域であっても、適応型ＣＤＤ（adaptive CDD）を用いて周波数応答の向上が可能な場合、その帯域に周波数資源を割り当てることができるので、周波数の活用面において既存の方式より改善される。

また、本発明の一実施形態において、受信装置から送信装置にフィードバックされるフィードバック信号は、遅延対象のアンテナを表す情報と適応型ＣＤＤ遅延値のみを含めばいいので、その情報量が他の一般的なコードブック（codebook）またはチャネル情報を詳細に送るフィードバック情報量に比べて少ないので効率的に利用できるという利点がある。

以上、説明したように、本発明の一実施形態では、受信側で多数送信アンテナの送信信号の位相差に基づいて巡回遅延を適用するアンテナを選択し、最適化した適応型巡回遅延値を算出して送信側に提供し、送信側ではそれに基づいて巡回遅延送信を実行することによって、所望の周波数帯域での周波数減衰を補償し、周波数活用の効率を向上させることができる。

（関連する出願について）
本特許出願は、２００９年６月２４日に韓国にて出願した特許出願番号第１０−２００９−００５６７１０号に対し、米国特許法１１９（ａ）条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ａ））により優先権を主張し、その全ての内容は本特許出願に組み込まれる。併せて、本特許出願は、米国以外の国に対しても上記と同一な理由により優先権を主張し、その全ての内容は本特許出願に組みいれられる。

Claims (13)

1. 多重送信アンテナシステムにおける受信装置が特定の周波数帯域に対する周波数減衰を補償する方法であって、
   各アンテナから転送される基準信号を推定して信号間の位相差を算出する位相差算出ステップと、
   位相差の補正を通じて周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域を検索する特定周波数帯域検索ステップと、
   前記特定の周波数帯域の周波数減衰を補償できる遅延対象のアンテナを選択する遅延対象アンテナ選択ステップと、
   前記検索された特定の周波数帯域と推定された基準信号を用いて適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を計算する適応型巡回遅延値計算ステップと、
   前記計算された適応型巡回遅延値及び前記遅延対象のアンテナに対する情報を送信装置に転送する転送ステップと、
   前記遅延対象のアンテナに対して前記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を前記送信装置から受信するステップと、
   を含むことを特徴とする、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
2. 多重送信アンテナシステムにおける送信装置が特定の周波数帯域に対する周波数減衰を補償する方法であって、
   各アンテナ信号間位相差と周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域情報に基づいて計算される適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）と、遅延対象のアンテナに対する情報を受信装置から受信するフィードバック情報受信ステップと、
   前記受信した適応型巡回遅延値及び遅延対象のアンテナに対する情報を用いて、前記遅延対象のアンテナに対して前記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送出するように制御する巡回遅延信号送出ステップと、
   を含むことを特徴とする、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
3. 前記特定の周波数帯域に対する周波数減衰補正を確認する補正確認ステップを更に含み、
   前記周波数減衰補正が完了しなかったことを確認した場合には、前記特定周波数帯域検索ステップと、前記遅延対象アンテナ選択ステップと、前記適応型巡回遅延値計算ステップのうちの１つに戻り、該当ステップを再実行することを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
4. 前記特定周波数帯域検索ステップと、前記遅延対象アンテナ選択ステップと、前記適応型巡回遅延値計算ステップのうち、いずれか１つに戻るか否かは、前記受信装置の移動速度及びチャネル状況のうちの１つ以上を考慮して決定されることを特徴とする、請求項３に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
5. 前記特定周波数帯域検索ステップは、
   任意の２つのアンテナから送信される信号の位相差の絶対値が特定のしきい値以上であり、同時に周波数減衰が大きな領域を前記周波数減衰が補償できる特定の周波数帯域として選択することを特徴とする、請求項１に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
6. 前記適応型巡回遅延値計算ステップは、
   前記検索された特定の周波数帯域で前記遅延対象のアンテナを含む任意の２つのアンテナから送信される信号の信号間の位相差を最小化するように前記適応型巡回遅延値を決定することを特徴とする、請求項１に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
7. 前記適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）は、下記の数式により決定されることを特徴とする、請求項６に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
   δ_{ｃｙｃ，ｎ}＝（２ｍΠ＋θ_ｋ（ｄ））Ｎ_ＦＦＴ／２Πｋ
   ここで、ｎは遅延対象のアンテナの番号、ｋは特定の周波数帯域のインデックス、Ｎ_ＦＦＴはサブキャリアの個数、θ_ｋ（ｄ）は補償を要する位相差値、ｍは任意の整数を意味する。
8. 前記ｍにより生成された多数の適応型巡回遅延値のうち、最も小さな値を適応型巡回遅延値として決定することを特徴とする、請求項７に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
9. 前記補償を要する位相差値（θ_ｋ（ｄ））は、
   前記遅延対象のアンテナと基準アンテナとの間の受信信号の位相差と同一であるか、前記適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）が整数となることができる値であって、前記遅延対象のアンテナと基準アンテナとの間の受信信号の位相差に最も近似した値であることを特徴とする、請求項７に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
10. 前記検索された特定の周波数帯域が低い周波数帯域に含まれる場合には、前記受信された信号に対し、前記送信装置により使われる特定のプリコーディング行列を掛けるプリコーディングステップを更に具備することを特徴とする、請求項１に記載の、特定の周波数帯域に対する周波数減衰の補償方法。
11. 特定帯域に対する周波数減衰を補償する受信装置であって、
    各アンテナから転送される基準信号を推定して信号間の位相差を算出する第１セクションと、
    位相差の補正を通じて周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域を検索する第２セクションと、
    前記特定の周波数帯域の周波数減衰を補償できる遅延対象のアンテナを選択する第３セクションと、
    前記検索された特定の周波数帯域の情報を用いて適応型巡回遅延値（Cyclic Delay）を計算する第４セクションと、
    前記計算された適応型巡回遅延値及び遅延対象アンテナ情報を含むフィードバック信号を生成して送信装置に送信する第５セクションと、
    を含むフィードバック情報処理部を含むことを特徴とする、受信装置。
12. 特定の周波数帯域に対する周波数減衰を補償する多重送信アンテナを構成する送信装置であって、
    各アンテナ信号間の位相差と、周波数減衰を補償できる特定の周波数帯域情報に基づいて計算される適応型巡回遅延値（Cyclic Delay；δ_{ｃｙｃ，ｎ}）と遅延対象のアンテナ情報を受信する受信部と、
    前記遅延対象のアンテナに対して前記適応型巡回遅延値の遅延をさせた信号を送出するように制御する巡回遅延制御部と、
    を含むことを特徴とする、送信装置。
13. 前記適応型巡回遅延値（δ_{ｃｙｃ，ｎ}）の遅延をさせた信号は、下記の数式により決定されることを特徴とする、請求項１２に記載の送信装置。
    
    前記の数式で、Ｓ（ｌ）とＳ（ｋ）は各々時間軸と周波数軸での複素数信号、ｋとｌは時間軸と周波数軸でのインデックス（index）、ｎは遅延対象のアンテナの番号、ｋは特定の周波数帯域のインデックス、Ｎ_ＦＦＴはサブキャリア（sub-Carrier）の個数である。