JP4976498B2 - 効率的な多重化を用いた制御信号送信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、多重搬送波移動通信システムで制御信号を送信する方法に関するもので、特に、複数の１ビット制御信号を效率的に多重化し、上り／下り送信において制御信号を正確に送信する制御信号送信方法に関する。
多重搬送波移動通信システムにおいて基地局は一つまたは複数のセルに対して各セルに属する使用者機器（User Equipment：以下、“ＵＥ”という。）に下りデータパケット伝送を行なう。一方、セル内には複数のＵＥが存在でき、各ＵＥはいつどんな形式で自身にデータパケットが伝送されてくるかわからないので、基地局が特定ＵＥに下りデータパケットを伝送する時にはそのデータパケットを受信するＵＥのＩＤ、データパケットが伝送される時間−周波数領域、符号化率／変調方式などを含むデータ伝送形式、及びＨＡＲＱ関連情報など必要な情報を毎下りデータパケット伝送ごとに下りリンクを通じて伝送しなければならない。
逆に、ＵＥが上りリンクでデータパケットを伝送できるようにするためにも、基地局は、データパケット伝送を許可するＵＥのＩＤ、該ＵＥがデータパケットを伝送できるような上りリンク時間−周波数領域、符号化率／変調方式などを含むデータ伝送形式、及びＨＡＲＱ関連情報など必要な情報を毎上りデータパケット伝送ごとに下りリンクを通じて伝送しなければならない。
なお、上りデータパケット伝送の場合、基地局は、ＵＥが伝送した各データパケットに対する受信成否（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）情報を下りリンクで該当のＵＥに伝送しなければならないし、逆に、下りデータパケット伝送の場合、各ＵＥは、基地局が伝送した各データパケットに対する受信成否をＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報として上りリンクで伝送する。また、基地局は、各ＵＥの上りリンク送受信電力を適切なレベルに維持するために電力制御情報を下りリンクで各ＵＥに伝送しなければならない。
上記した制御信号のうち、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、電力制御信号などは主に１ビットで該当の情報を表すことができるから、‘１ビット制御信号（1 bit control signal）’と呼ぶことができる。システムを效率的に運用するためには、以上の制御情報を伝送する上／下り制御信号、特に、上述した１ビット制御信号を效果的に上り／下り時間−周波数資源にデータパケット及び他の信号と多重化（multiplexing）する必要がある。
多重搬送波移動通信システムで一般的に用いられる多重化方式としては、複数の信号を時間領域に区分して多重化する時分割多重接続（ＴＤＭＡ）方式、複数の信号を周波数領域に区分して多重化する周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）方式、及び所定の時間−周波数領域で直交コードまたは準直交コードを用いて多重化するコード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式などが挙げられる。
ただし、上述したような１ビット制御信号をＴＤＭＡ及び／またはＦＤＭＡのみを用いて多重化する場合、各制御信号の伝送電力が大いに異なるため、隣り合うセルに及ぶ影響が時間領域及び／または周波数領域で異なってくることがある。
具体的に、任意のセルが、異なるＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を１ＴＴＩ内でＴＤＭＡやＦＤＭＡ方式で多重化して伝送する例を挙げると、各ＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送電力が大いに異なる場合、そのセルが隣接セルに及ぼす干渉量が時間領域や周波数領域で大いに変わることができ、これは、セルラー環境で下りデータパケットスケジューリングやその他の時間−周波数−エネルギー分配を效率的に行なう上で悪影響を与えることができる。
また、特定送信側のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号などの制御信号が上り／下りチャネル伝送過程で損失されると、当該制御信号伝送の信頼性問題につながる恐れがある。
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、制御信号送信において、セル間干渉が最小限に抑えられるように效率的に多重化を行ない、また、特定送信側の制御信号を正確に送信するために複数の制御信号を效率的に送信する方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一実施形態による制御信号送信方法は、複数の１ビット制御信号を所定時間−周波数領域内でコード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式で多重化する段階と、該多重化された制御信号を送信する段階と、を含み、複数の１ビット制御信号は、特定送信側に対する複数の１ビット制御信号を含むことを特徴とする。
ここで、上記多重化段階で、複数の１ビット制御信号は、それぞれの多重化に用いられた直交コードまたは準直交コードにより区分されることができ、複数の１ビット制御信号は相異なる直交位相成分で区分して変調され、上記多重化段階で、複数の１ビット制御信号は、上記変調に用いられた相異なる直交位相成分によりさらに区分されることができる。
また、上記所定の時間−周波数領域は、複数の時間−周波数領域を含み、上記多重化段階は、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）及び周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）のうち一つ以上によりさらに多重化され、上記特定送信側に対する複数の１ビット制御信号は、複数の時間−周波数領域に分散して多重化されることが好ましい。
また、複数の時間−周波数領域のそれぞれでは相異なる送信側に対する１ビット制御信号がコード分割多重接続方式で多重化されることができ、特定送信側に対する複数の１ビット制御信号は、相異なる直交コードまたは準直交コードにより多重化されることができる。
また、直交コードまたは準直交コードは、複数の時間−周波数領域の資源ブロック数に該当する長さを有するコードシーケンスでありうる。
なお、１ビット制御信号は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号または電力制御信号のいずれかであり、下りリンクまたは上りリンクのいずれかを通じて送信されることができる。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
複数の１ビット制御信号を所定時間−周波数領域内でコード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式で多重化する段階と、
多重化された上記制御信号を相異なる周波数領域に反復する段階と、
反復された上記制御信号を送信する段階と、
を含む、制御信号送信方法。
（項目２）
上記所定時間−周波数領域は、１ ＯＦＤＭシンボル領域内の時間−周波数領域である、項目１に記載の制御信号送信方法。
（項目３）
上記制御信号送信のために用いられる時間領域が一つのＯＦＤＭシンボル領域である場合、上記反復段階は、多重化された上記制御信号を上記一つのＯＦＤＭシンボル領域で相異なる周波数領域に反復する、項目２に記載の制御信号送信方法。
（項目４）
上記制御信号送信のために用いられる時間領域が複数のＯＦＤＭシンボル領域である場合、上記反復段階は、多重化された上記制御信号を相異なるＯＦＤＭシンボル領域で相異なる周波数領域に反復する、項目２に記載の制御信号送信方法。
（項目５）
上記多重化段階で、上記複数の１ビット制御信号はそれぞれの多重化に用いられた直交コードまたは準直交コードにより区分される、項目１に記載の制御信号送信方法。
（項目６）
上記複数の１ビット制御信号は、相異なる直交位相成分で区分して変調され、
上記多重化段階で、上記複数の１ビット制御信号は、上記変調に用いられた上記相異なる直交位相成分によりさらに区分される、項目５に記載の制御信号送信方法。
（項目７）
複数の１ビット制御信号を所定時間−周波数領域内でコード分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式で多重化する段階と、
多重化された上記制御信号を送信する段階と、
を含み、
上記複数の１ビット制御信号は、特定送信側に対する複数の１ビット制御信号を含むことを特徴とする制御信号送信方法。
（項目８）
上記所定時間−周波数領域は複数の時間−周波数領域を含み、
上記多重化段階は、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）及び周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）のうち一つ以上によりさらに多重化され、
上記特定送信側に対する複数の１ビット制御信号は、上記複数の時間−周波数領域に分散して多重化される、項目７に記載の制御信号送信方法。
（項目９）
上記複数の時間−周波数領域のそれぞれでは、相異なる送信側に対する１ビット制御信号が上記コード分割多重接続方式で多重化される、項目８に記載の制御信号送信方法。
（項目１０）
上記特定送信側に対する複数の１ビット制御信号は、相異なる直交コードまたは準直交コードにより多重化される、項目９に記載の制御信号送信方法。
（項目１１）
上記直交コードまたは準直交コードは、上記複数の時間−周波数領域の資源ブロック数に該当する長さを有するコードシーケンスである、項目１０に記載の制御信号送信方法。
上述したような本発明の一実施形態によれば、複数の１ビット制御信号を多重化する際に、ＣＤＭＡ方式を主として利用し、特定ＵＥの複数の制御信号は相異なる直交符号または準直交符号を通じて伝送できるため、該当の制御信号伝送の信頼性を高めることができる。
また、上記の１ビット制御信号伝送にＦＤＭＡ及び／またはＴＤＭＡ方式を併用し、各時間−周波数領域に特定ＵＥに対する複数の制御信号を分散して伝送することによって、周波数及び／または時間ダイバーシティを獲得することができる。
なお、複数の時間−周波数領域を通じて１ビット制御信号を伝送する場合、伝送に用いられる直交符号を、各時間−周波数領域が含む資源ブロックの数ではなく全体時間−周波数領域が含む資源ブロックの数によって規定して用いることによって、同時に伝送できる制御信号の数を増加させることができる。
また、１ビット制御信号伝送のために複数のＯＦＤＭシンボルが利用される場合、ＣＤＭＡ変調された１ビット制御信号を相異なるＯＦＤＭシンボル領域で相異なる周波数領域を通じて伝送することによって、資源効率性、ダイバーシティ利得の側面で効率的な伝送を行なうことができる他、各ＯＦＤＭシンボル領域内における電力割当をより柔軟にするすることができる。
本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式で多重化して送信する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式とＦＤＭＡ方式を併用して多重化して送信する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、及びＦＤＭＡ方式を併用して多重化して送信する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式とＦＤＭＡ方式を併用して多重化し、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のうち特定送信側に送信される複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を複数の周波数領域を通じて送信する方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、及びＦＤＭＡ方式を併用して多重化し、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のうち特定送信側に送信される複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は複数の時間−周波数領域を通じて送信する方法を説明するための図である。 ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために１ＯＦＤＭシンボル領域が利用される場合、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法を説明するための図である。 ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために２つ以上のＯＦＤＭシンボル領域が用いられる場合、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法を説明するための図である。 ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために２つ以上のＯＦＤＭシンボル領域が用いられる場合、本発明の好適な一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法を説明するための図である。 図８に示す実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送する場合、電力割当柔軟性が増加する原理を説明するための図である。
以下、本発明による好適な実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面に基づいて以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのもので、これに本発明の実施形態が限定されるわけではない。
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、当業者は、本発明がこのような具体的な細部事項に限定されずに実施されうるということを理解する。必要に応じて、本発明の概念が曖昧になるのを避けるために公知の構造及び装置は省略されたり、各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で示される。また、本明細書全体を通じて同一の構成要素については同一の図面符号を共通使用して説明する。
一般に、基地局は、セル内の各ＵＥが上りリンクで伝送したデータパケットに対して受信成否を知らせるＡＣＫ／ＮＡＣＫまたはこれと類似な役割を担う制御信号を下りリンクで該当のＵＥに伝送する。この時、１ＴＴＩ内に複数のＵＥが上りデータパケットを伝送できるので、基地局も１ＴＴＩ内に複数のＵＥにＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送できる。
なお、基地局は、セル内の複数のＵＥの上り伝送データの伝送電力を制御するための複数の電力制御信号を１ＴＴＩ内に多重化して各ＵＥに伝送できる。
したがって、本発明の一実施形態では、上述したような複数の１ビット制御信号を效率的に多重化して送信するために、複数の１ビット制御信号を多重搬送波システムの伝送帯域の一部の時間−周波数領域内でＣＤＭＡ方式で多重化して送信する方法を提案し、これについて具体的な例を挙げて以下に説明する。
一方、以下の本発明の一実施形態についての説明は、上記１ビット制御信号がＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号である場合に挙げて具体的に説明する。ただし、本発明の一実施形態による制御信号送信方法における１ビット制御信号は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号に限定されるわけではなく、１ＴＴＩ内で複数の信号が送信される形態を持ついかなる１ビット制御信号も可能であるということは当業者には自明である。
図１は、本発明の一実施形態によってＡＣＫ/ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式で多重化して送信する方法を説明するための図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態によれば、基地局は、１ＴＴＩ内の特定時間−周波数領域をＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送用に予約して使用し、相異なるＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は時間−周波数領域を通じて乗算される直交付号または準直交符号により区分される。
ここで、‘直交符号’及び‘準直交符号’とは、ＣＤＭＡで信号多重化に用いられる符号（Code）で、相互間に相関値（correlation）が０または所定臨界値未満と低い値を表す符号のことを意味する。
また、本発明の好適な一実施形態では、ＱＰＳＫのように互いに直交する位相を持つ成分を用いた変調を通じて送信する場合、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が、これら相異なる直交位相成分を通じてさらに区分されることができる。図１の例では、１ＴＴＩ内でＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が６個のＯＦＤＭシンボルにわたって１２個の副搬送波からなる時間−周波数領域を通じて伝送されるので、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送に６×１２＝７２チップ長の直交符号を使用することができ、したがって、７２個の相異なる直交信号を同時に伝送することが可能になる。しかし、実際に同時に伝送可能な直交信号の個数は、使われる直交／準直交符号の種類によって変わることができる。
また、図１に示す例で変調方式にＱＰＳＫを用いる場合、２個の直交位相を使用することができるので、７２個の直交信号の２倍に該当する相異なる直交信号を伝送できるようになる。
一方、１つのＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、上述した方式で発生させる直交信号のうち一つの直交信号を通じて伝送されることができる。しかし、本発明の一実施形態では、一つのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が１ビットを超過する情報を伝送しなければならないか、１ＴＴＩ内で１つのＵＥが複数のデータパケットを伝送する場合に、１つのＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、複数の直交信号を通じても伝送可能なように設定することを提案する。
上述した本発明の一実施形態の如く、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を下りリンクでＣＤＭＡ方式を用いて多重化して伝送する時のメリットは、１ＴＴＩの時間−周波数領域でＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号により下りリンクに発生する干渉量を比較的均等に維持できるという点にある。
具体的に、任意のセルが相異なるＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を１ＴＴＩ内でＴＤＭＡやＦＤＭＡ方式で多重化して伝送するとすれば、上述したように、各ＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送電力が大いに異なる場合、そのセルが隣接セルに及ぼす干渉量が時間領域や周波数領域で大きく変わることができ、これは、セルラー環境で下りデータパケットスケジューリングやその他の時間−周波数−エネルギー分配を效率的に行なう上で悪影響を与える恐れがある。これに対し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を本発明の一実施形態のようにＣＤＭＡ方式で多重化すると、相異なるＵＥに相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送電力を割り当てても、１ＴＴＩ内では全てのＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が同じ時間−周波数領域内に加えられて伝送されるので、時間−周波数領域における伝送電力の変動を最小化できる。
また、本発明の一実施形態のように、あるＵＥが送信した、またはあるＵＥのデータ送信に対する複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を、複数の直交信号を通じて伝送する場合、該当のＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送の信頼性を高めることができる。
なお、上述したようなＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の下り伝送に対する原理は、同様に上り伝送に対しても適用されることができる。
一方、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を上述したようにＣＤＭＡ方式で多重化する時には、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が伝送される時間−周波数領域における下り無線チャネル応答特性が大いに変わってはならない。これは、ＣＤＭＡを通じて多重化された相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号間の直交性が保存され、受信端でチャネル等化器のような特別な受信アルゴリズムを適用せずにも満足できるような受信性能を得るためである。したがって、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のＣＤＭＡ多重化は、無線チャネル応答が大いに変わらない時間−周波数領域内で、すなわち、コヒーレント（Coherent）時間及びコヒーレント帯域幅内で行なわれることが好ましい。
したがって、本発明のより具体的な一実施形態では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号がＣＤＭＡ方式で多重化される時間−周波数領域を、無線チャネル応答特性が大いに変わらないコヒーレント範囲内に狭めるために、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のＣＤＭＡ多重化方式をＦＤＭＡやＴＤＭＡ多重化方式と併用して適用でき、これについて説明すると、下記の通りである。
図２は、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式とＦＤＭＡ方式を併用して多重化して送信する方法を説明するための図である。
図２に示すように、相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、２つの周波数軸で分離された時間−周波数領域で伝送されることができ、また、各時間−周波数領域では相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号がＣＤＭＡ方式で多重化されることができる。この時、本発明の一実施形態によって２個の周波数領域にわたってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送することによって、各周波数領域の幅は１２個の副搬送波領域ではなく６個の副搬送波領域とより狭く設定されたことがわかる。
具体的に、図２の例では、２個の時間−周波数領域がそれぞれ６個のＯＦＤＭシンボルと６個の副搬送波とで構成されるので、６×６＝３６個の直交信号をＣＤＭＡ方式で伝送でき、１ＴＴＩ内で２つの時間−周波数領域が使われるので３６×２＝７２個の直交信号を伝送できる。
また、ＱＰＳＫ変調を用いる場合には、２個の直交位相を用いてさらにＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を区分できるので、上述したような７２個の直交信号の２倍に該当する相異なる直交信号を伝送することが可能になる。
図３は、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、及びＦＤＭＡ方式を併用して多重化して送信する方法を説明するための図である。
すなわち、図３は、１ＴＴＩ内でＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の多重化にＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、及びＴＤＭＡ方式を併用して使用する例である。図３からわかるように、相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号はよりチャネル変化の少ない４個の時間−周波数領域で伝送されることができ、また各時間−周波数領域では相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号がＣＤＭＡ方式で多重化されることができる。
具体的に、図３の例で各時間−周波数領域は３個のＯＦＤＭシンボルと６個の副搬送波とで構成されるので、各領域で３×６＝１８個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式で伝送でき、また、１ＴＴＩ内で４個の時間−周波数領域が使われるので１８×４＝７２個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送できる。なお、ＱＰＳＫ伝送時には２個の直交位相を使用できるので、その２倍の相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送可能になる。
ただし、図２及び図３と関連して上述したようなＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の多重化方式において、各時間−周波数領域ごとに相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送する方式は、各ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を無線チャネル応答特性が大いに変わらない時間−周波数領域内で送信できる点では図１に比べて長所を有するが、この場合にＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が伝送される時間−周波数領域のあるＵＥに対する無線チャネル品質が悪いと、そのＵＥのＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信性能も大幅に低下することができる。
したがって、本発明の一実施形態では、１ＴＴＩ内に特定ＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が複数の時間−周波数軸において離れた複数の時間−周波数領域にわたって伝送されるようにすることを提案する。また、各時間−周波数領域では相異なるＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式で多重化することによって、受信端でＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号受信に時間−周波数ダイバーシティ利得が得られる方式を提案する。
図４は、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式とＦＤＭＡ方式を併用して多重化し、ここで、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のうち、特定送信側から送信される複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を複数の周波数領域を通じて送信する方法を説明するための図である。
図４に示すように、一つのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が２個の相異なる周波数領域にわたって伝送されるようにすることによって、受信側では周波数ダイバーシティ利得を獲得できる。同図の例で、一つのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は２つの時間−周波数領域にわたって伝送され、各時間−周波数領域では相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が多重化される。
具体的に、各時間−周波数領域は６個のＯＦＤＭシンボルと６個の副搬送波を含むので、上述したように、各時間−周波数領域でＣＤＭＡ方式で多重化できるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は６×６＝３６個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号となる。また、ＱＰＳＫ伝送時には２個の直交位相を使用できるので、その２倍の相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送可能になる。
上述したように、各時間−周波数領域が含む資源ブロック（Resource Block）の数によって規定される直交符号を用いて、各時間−周波数領域内で相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を多重化する際に、特定ＵＥに対する相異なる時間−周波数領域を通じて伝送されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、各時間−周波数領域で用いられる直交符号のうち同一の直交符号を用いて多重化されることができる。
しかし、本発明の一実施形態では、上述したように、特定ＵＥに対する相異なる時間−周波数領域を通じて伝送されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を、各時間−周波数領域で用いられる直交符号のうち相異なる直交符号を用いて多重化することを提案する。このように特定ＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を各領域で相異なる直交符号を用いて多重化する場合、特定ＴＴＩで特定ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号がＣＤＭＡ多重化される他のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号との特殊な直交性減少の影響から受信性能が低下するのを減らすことができる。また、この方式は、特定ＵＥのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が３個以上の時間−周波数領域を通じて伝送される場合にも、相異なる時間−周波数領域では相異なる直交符号を用いて伝送されるように拡張されることができる。
また、本発明の好適な一実施形態では、図４のように複数の時間−周波数領域を通じてＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送する場合、それぞれの時間−周波数領域に含まれた資源ブロックの数による直交符号を規定する代わりに、それら全体領域が含む資源ブロックの数による直交符号を規定し、これによって複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送することによってより多くのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が同時に伝送されるようにすることを提案する。
具体的に、図４の例で、一つの時間−周波数領域に属する６個のＯＦＤＭシンボルと６個の副搬送波による３６個の資源ブロックに対してではなく、特定ＵＥの複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が伝送される２つの時間−周波数領域に属する６個のＯＦＤＭシンボルと１２個の副搬送波による６×１２＝７２個の資源ブロックに対して７２個の直交符号を獲得することによって、ＱＰＳＫ伝送を利用する場合に相異なる直交位相を用いて１４４個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を同時に伝送することができる。
この時、相異なる時間−周波数領域の無線チャネル応答が大いに異なることから直交符号間の直交性が低くなる問題は、各直交符号間の部分交差相関特性によって相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送電力を割り当てることによって克服できる。
すなわち、上述したうに規定される直交符号のうち中直交性の低いものと判定される符号をグルーピングし、該当のグループ内の直交符号の送信電力を一致させると、上述したような直交性問題を解決できる。
図５は、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をＣＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、及びＦＤＭＡ方式を併用して多重化し、ここで、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のうち特定送信側から送信される複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を複数の時間−周波数領域を通じて送信する方法を説明するための図である。
すなわち、図５は、特定ＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が２個の相異なる時間−周波数領域にわたって伝送されることによって時間−周波数ダイバーシティ利得を得る例である。具体的に、ＵＥ １〜Ｎ／４に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、図５の左上段に位置した時間−周波数領域及び右下段に位置した時間−周波数領域を通じて伝送され、ＵＥ Ｎ／４＋１〜Ｎ／２に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、図５の左下段に位置した時間−周波数領域及び右上段に位置した時間−周波数領域を通じて伝送される例を示している。
具体的に、同図の例で、特定ＵＥに対するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は２つの時間−周波数領域にわたって伝送され、各時間−周波数領域内では相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号がＣＤＭＡ方式で多重化して伝送される。また、各時間−周波数領域内には３個のＯＦＤＭシンボルと６個の副搬送波にわたる３×６＝１８個の資源ブロックに該当する直交符号を通じて１８個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が伝送されることができ、なお、ＱＰＳＫ伝送時には２個の直交位相を使用できるので、その２倍に該当する３６個の相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送可能になる。
図５の例でも、特定ＵＥに対する相異なる時間−周波数領域を通じて伝送されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、互いに同じ直交符号を用いて他のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号と区分しても良いが、各領域内で相異なる直交符号を用いて多重化することによってダイバーシティ利得を獲得することができる。
なお、図５の例でも同様に、各時間−周波数領域が含む資源ブロックの数を基準にして直交符号を規定する代わりに、全体時間−周波数領域が含む資源ブロックの数を基準にして直交符号を規定する場合、より多いＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を同時に伝送することが可能になる。
具体的に、図５の例で、各時間−周波数領域が含む３個のＯＦＤＭシンボルと６個の副搬送波とで構成される１８個の資源ブロックに対してではなく、全体６個のＯＦＤＭシンボルと１２個の副搬送波とで構成される７２個の資源ブロックに対して直交符号を規定することによって、より多いＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を同時に伝送できる。
図１〜図５と関連して上述した本発明の実施形態では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のような１ビット制御信号が３または６のＯＦＤＭシンボル領域にＣＤＭＡ方式によって拡散されて伝送される方式を例にして説明している。ただし、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のような１ビット制御信号の伝送のために利用できるＯＦＤＭシンボル領域は、一つのＯＦＤＭシンボルから複数のＯＦＤＭシンボルまで含むことができる。
上述した本発明の実施形態によるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号などの１ビット制御信号伝送方法のうち、伝送ダイバーシティ利得を確保するために複数の時間−周波数領域でＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を反復して伝送する方法は、利用可能なＯＦＤＭシンボル領域の数によって様々であり、以下、このようにＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送に用いられるＯＦＤＭシンボル数によって效率的にＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法について説明する。
図６は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために１ＯＦＤＭシンボル領域が用いられる場合、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法を説明するための図である。
具体的に、図６は、１ ＯＦＤＭシンボル領域で４個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が拡散率（SF: spreading factor）＝４で拡散されてＣＤＭＡ方式で多重化されたのち伝送される場合を示す。同図において、一つのボックスは一つの副搬送波領域を表す。また、ＡｉｊはＣＤＭＡ方式で多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を表し、ここて、ｉは、拡散後に多重化された信号のインデックスを、ｊは、このように多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号のチャネルを表すインデックスである。ＡＣＫ／ＮＡＣＫチャネルは、多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の集合を意味し、各システムの必要及び資源状況によって複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫチャネルが存在可能である。図６では、便宜上、一つのＡＣＫ／ＮＡＣＫチャネルのみ存在するとした。
本実施形態では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために一つのＯＦＤＭシンボルのみが用いられる場合を仮定しているため、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送に対して時間軸へのダイバーシティ利得は得られないが、周波数軸へのダイバーシティ利得を得るために周波数軸にＣＤＭＡ方式で多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を相異なる周波数領域で反復して伝送することができる。図６は、ＣＤＭＡ方式で多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を相異なる周波数領域で４回反復させた例を示している。ここで、４回反復させたのはダイバーシティを得るために反復させた一例であり、反復回数はチャネル状況及びシステムの資源状況によって変わることができる。
図６では、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために一つのＯＦＤＭシンボルのみが用いられる場合としたが、これは本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明は複数のＯＦＤＭシンボルを使用する場合にも適用可能である。
特に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫが複数のＯＦＤＭシンボルを通じて伝送される場合には、送信アンテナダイバーシティの他にさらなるダイバーシティを得るべく、周波数軸だけでなく時間軸への反復も適用可能である。
以下ではＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のために複数のＯＦＤＭシンボルが用いられる場合について説明する。
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のためのＯＦＤＭシンボルが増加する場合、一つのＯＦＤＭシンボルのみがＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために使われた場合におけるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をそのまま、増加したＯＦＤＭシンボルに反復して使用することができる。この場合、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送に使われるＯＦＤＭシンボルが増加したので、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送に使われる信号の電力もその分多く割り当てることができ、よって、より広い領域のセルにＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送可能になる。
図７は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために２以上のＯＦＤＭシンボル領域が用いられる場合、本発明の一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法を説明するための図である。
図７は、図６におけると同一な拡散率を持つＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が伝送される際に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のためのＯＦＤＭシンボルの個数が２つに増加した場合のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の伝送方法を示す図である。具体的に、図７は、図６に示すようなＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために一つのＯＦＤＭシンボルを使用する時の構造をそのまま２番目のＯＦＤＭシンボルに反復させた場合である。
このような構造として伝送する場合には、シンボル個数が増加しても、伝送できるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の個数はＯＦＤＭシンボル１個を使用した時と同一である。これは、既存の一個のＯＦＤＭシンボルのみを使用した場合に周波数軸へのみ反復させたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を、より多くのＯＦＤＭシンボルを使用することによって事実上時間−周波数の反復回数を増加させ、同じ個数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のためにより多くの時間−周波数資源を使用するからである。このような方法で伝送すると、より多くの電力をＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送に割り当てることができるが、資源の浪費を招く恐れがある。このような資源の浪費を減らすためには、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のためにより多くのＯＦＤＭシンボルを使用することになる場合には各ＯＦＤＭシンボルごとに周波数軸への反復回数を減らして伝送すると、１個のＯＦＤＭシンボルを使用する場合と同一な時間−周波数領域を占めることができ、より効率的に資源を活用できる。
図８は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために２以上のＯＦＤＭシンボル領域が用いられる場合、本発明の好適な一実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法を説明するための図である。
図８は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のためのＯＦＤＭシンボルの個数が２つに増加した場合に、ＣＤＭＡ方式で多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の周波数軸への反復回数を減らすことによってより效率的に資源を活用する一例である。図８からわかるように、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が、図６に比べて周波数軸で４回反復する方式から２回反復する方式へと減ったが、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のために使われるＯＦＤＭシンボルの個数は増加したので、１個のＯＦＤＭシンボルを使用する場合と比較した時、４個の時間−周波数資源領域を使用する点が同一である。また、単純に全てのＯＦＤＭシンボルに同一ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号構造を反復して伝送する図７の場合と比較した時、同じ時間−周波数資源を使用するとすれば、２倍のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送が可能なので、より効率的な資源使用が可能である。もちろん、図７の場合と比較した時、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のために使われた時間−周波数資源領域の個数が減ったので、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のための信号電力がより少なくなり得るが、全体的なＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が時間−周波数領域にわたって伝送されるので、１個のＯＦＤＭシンボルでのみ伝送される場合に比べてより効率的なシンボル別伝送電力割当が可能である。
また、図８に示すように、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために複数のＯＦＤＭシンボル領域が用いられる場合、特定ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を各ＯＦＤＭシンボル領域で相異なる周波数領域を通じて伝送する本実施形態によると、それぞれのＯＦＤＭシンボル領域内で相異なる周波数領域を通じてＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する方法に比べて、各ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号に対する電力割当をより柔軟に行なうことができるという利点を有する。これについて図９を参照してより具体的に説明すると、下記の通りである。
図９は、図８に示すような実施形態によってＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送する場合の電力割当柔軟性が増加する原理を説明するための図である。
図９の（ａ）及び（ｂ）で、Ａ１とＡ２、Ａ３とＡ４はそれぞれ、ＣＤＭＡにより多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号グループを表す。具体的に、図９の（ａ）は、ＣＤＭＡ多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が同一シンボル領域内の相異なる周波数領域に反復されて伝送される形態を示し、図９の（ｂ）は、本実施形態によってＣＤＭＡ多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が相異なるＯＦＤＭシンボル領域で相異なる周波数領域に反復されて伝送される形態を示している。
もし図９の（ａ）のようにＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送する場合、各ＯＦＤＭシンボル領域に割り当てられた全体電力は、２個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号に分散して割り当てられなければならない。これに対し、図９の（ｂ）のようにＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を伝送する場合、各ＯＦＤＭシンボル領域に割り当てられた全体電力は４個のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号に分散して割り当てられることができ、図９の（ａ）の場合に比べて電力割当の柔軟性が増加できる。言い換えると、本実施形態のようにＡＣＫ／ＮＡＣＫ伝送のために利用可能なＯＦＤＭシンボル領域の数が複数である場合、各ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を相異なるＯＦＤＭシンボルで相異なる周波数領域を通じて伝送する場合、電力割当において柔軟性が増加し、使用者別ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号に対する電力割当をより多様にすることができる。
上述したような本発明の実施形態において複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の多重化のための拡散率及び時間−周波数領域での反復回数、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送のためのＯＦＤＭシンボルの個数は、本発明のより正確な説明のための一例に過ぎず、他の拡散率及び反復回数、様々なＯＦＤＭシンボル個数においても適用可能である。
また、時間−周波数資源による本発明を説明するための上述した例では、送信アンテナダイバーシティを用いない１個の送信アンテナを使用する場合としたが、２個の送信アンテナダイバーシティ方法及び４個の送信アンテナダイバーシティ方法を使用する場合にも適用可能である。
以上で説明したＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送に時間−周波数ダイバーシティ利得を得る方式は、本発明の一実施形態によって相異なるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の多重化にＣＤＭＡ方式のみを利用する場合だけでなく、ＦＤＭＡやＴＤＭＡ方式を共に用いる方式と併用できることは、上述した説明から当業者には自明である。
また、以上のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の多重化及び伝送方式は、下りリンクを通じて異なるＵＥに伝送される複数の電力制御信号の多重化及び伝送方式にも同様に適用されることができ、特に、下りＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号と下り電力制御信号は、同じ時間−周波数領域にＣＤＭＡ方式で多重化して伝送されることができる。
なお、以上のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号多重化及び伝送方式は、下りリンクで伝送されるデータパケットに対する上りＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号伝送にも同様に適用されることができる。
上述した本発明の好適な実施形態についての詳細な説明は、当業者が本発明を具現して実施できるように提供された。以上では好適な実施形態に上げて本発明を説明してきたが、当該技術分野における熟練した当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない限度内で本発明を様々に修正及び変更できるということを理解する。したがって、ここに開示された実施形態は、本発明を制限するためのものではなく、その原理及び新規な特徴と一致する最広の範囲を与えるためのものである。
上述した本発明の一実施形態によれば、複数の１ビット制御信号を多重化する際に、ＣＤＭＡ方式を中心として利用しながら、特定ＵＥの複数の制御信号は相異なる直交符号または準直交符号を通じて伝送することによって、当該制御信号伝送の信頼性を高めることができる。
また、上述した１ビット制御信号伝送にＦＤＭＡ及び／またはＴＤＭＡ方式を併用し、各時間−周波数領域に特定ＵＥに対する複数の制御信号を分散して伝送することによって、周波数及び／または時間ダイバーシティを獲得できる。
なお、複数の時間−周波数領域を通じて上記１ビット制御信号を伝送する場合、伝送に用いられる直交符号を、各時間−周波数領域が含む資源ブロックの数ではなく全体時間−周波数領域が含む資源ブロックの数によって規定して利用することによって、同時に伝送できる制御信号の数を増加させることができる。
また、１ビット制御信号伝送のために複数のＯＦＤＭシンボルが用いられる場合、ＣＤＭＡ変調された１ビット制御信号を相異なるＯＦＤＭシンボル領域で相異なる周波数領域を通じて伝送することによって、資源効率性、ダイバーシティ利得の側面で効率的な伝送を行なうことができる他、各ＯＦＤＭシンボル領域内での電力割当をより柔軟にすることができる。
このような本発明による制御情報伝送方法は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに適用されるのに適した構造を持つ。なお、本発明による制御情報伝送方法は、上記３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの他、時間−周波数領域で制御情報伝送形態に対する規定を必要とする任意の通信システムにも適用可能である。

Claims (10)

  1. 基地局によって下りリンク制御信号を送信する方法であって、
    前記方法は、
    複数の直交コードを用いて、複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を第１の所定時間周波数領域内で多重化することと、
    前記複数の直交コードを用いて、前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を第２の所定時間周波数領域内で多重化することであって、前記第２の所定時間周波数領域は、前記第１の所定時間周波数領域とは異なる周波数領域である、ことと、
    前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を送信することと
    を含み、
    前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域は、周波数軸において互いから分離されており、
    前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化された前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、前記複数の直交コードによって区分される、方法。
  2. 前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化された前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、２つの直交位相成分によってさらに区分される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記複数の直交コードのそれぞれは、前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域のそれぞれのサイズに対応する長さＮを有するコードシーケンスに対応し、前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の最大数は、２Ｎである、請求項２に記載の方法。
  4. 前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の送信のために用いられる時間領域が一つのＯＦＤＭシンボル領域を含む場合、前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域は、前記周波数軸に沿って前記一つのＯＦＤＭシンボル領域内で互いから分離される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の送信のために用いられる時間領域が複数のＯＦＤＭシンボル領域を含む場合、前記第１の所定時間周波数領域および前記第２の所定時間周波数領域は、前記周波数軸および時間軸に沿って前記複数のＯＦＤＭシンボル領域内で互いから分離される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 使用者機器によって下りリンク制御信号を受信する方法であって、
    前記方法は、
    基地局に上りリンクデータを送信することと、
    複数の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化された複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を前記基地局から受信することと
    を含み、
    前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、前記上りリンクデータに対する少なくとも一つのＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を含み、
    前記複数の所定時間周波数領域は、周波数軸において互いから分離されており、
    前記複数の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化された前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、複数の直交コードによって区分される、方法。
  7. 前記複数の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化された前記複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、２つの直交位相成分によってさらに区分される、請求項６に記載の方法。
  8. 前記複数の直交コードのそれぞれは、前記複数の所定時間周波数領域のそれぞれのサイズに対応する長さＮを有するコードシーケンスに対応し、前記複数の所定時間周波数領域のそれぞれにおいて多重化されたＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の最大数は、２Ｎである、請求項７に記載の方法。
  9. 前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の送信のために用いられる時間領域が一つのＯＦＤＭシンボル領域を含む場合、前記複数の所定時間周波数領域は、前記周波数軸に沿って前記一つのＯＦＤＭシンボル領域内で互いから分離される、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号の送信のために用いられる時間領域が複数のＯＦＤＭシンボル領域を含む場合、前記複数の所定時間周波数領域は、前記周波数軸および時間軸に沿って前記複数のＯＦＤＭシンボル領域内で互いから分離される、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
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