JP5192550B2 - マルチバンド無線周波数ベースの信号送受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチバンド無線周波数（Radio Frequency；ＲＦ）を支援する通信システムにおいて、システムの信頼性及び／または処理効率を向上させるためのマルチバンドＲＦベースの信号送受信方法に関するものである。

以下の説明では、基地局からの信号が一つまたは複数の端末機に伝送されるダウンリンク（Downlink；ＤＬ）状況を取り上げて説明する。ただし、以下で説明する原理は、アップリンク（Uplink；ＵＬ）状況においても単にダウンリンクの逆順でそのまま適用可能であるということは明らかである。

マルチバンド（Multi-Band）またはマルチキャリア（Multi-Carrier）を效率的に使用するために、複数のキャリア（複数の周波数割当帯域、「ＦＡ（Frequency Allocations）」とも略す。）を一つのＭＡＣエンティティが管理する技術が提案されてきた。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、マルチバンドＲＦベースの信号送受信方法を、送信側及び受信側の観点で説明するための概略図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）において、ＰＨＹ０，ＰＨＹ１，…，ＰＨＹｎ−２，ＰＨＹｎ−１は、本技術によるマルチバンドを表し、それぞれの帯域は、あらかじめ定められた周波数ポリシによって特定サービスのために割り当てる周波数割当帯域（ＦＡ）の大きさを有することができる。例えば、ＰＨＹ０（ＲＦキャリア０）は、一般のＦＭラジオ放送のために割り当てられる周波数帯域の大きさを有することができ、ＰＨＹ１（ＲＦキャリア１）は、携帯電話通信のために割り当てられる周波数帯域の大きさを有することができる。このように、それぞれの周波数帯域は、それぞれの周波数帯域特性にしたがって別々の周波数帯域の大きさを有することができるが、以下の説明では、説明の便宜上、各周波数割当帯域（ＦＡ）がＡ［ＭＨｚ］の大きさを有すると想定する。また、それぞれの周波数割当帯域は、ベースバンド信号を各周波数帯域で用いるためのキャリア周波数で代表されうることから、以下では各周波数割当帯域を「キャリア周波数帯域」、または、混同がない限り、各キャリア周波数帯域を代表する単なる「キャリア」と呼ぶものとする。また、最近の３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａにおけるように、上述したキャリアを多重搬送波システムで用いられるサブキャリア（subcarrier）と区別するために「コンポーネントキャリア（component carrier）」と呼ぶこともできる。

このような側面からすれば、上記の「マルチバンド」方式は、「マルチキャリア」方式または「キャリアアグリゲーション（carrier aggregation）」方式と呼ぶこともできる。

図１（ａ）に示すように、マルチバンドを通じて信号を伝送し、図１（ｂ）に示すように、マルチバンドを通じて信号を受信するために、送／受信機の両方とも、マルチバンドで信号を送受信するためのＲＦモジュールを含むことが要求される。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）において「ＭＡＣ」は、ＤＬ及びＵＬによらず、基地局によりその構成方法が決定される。

簡略すると、本技術は、一つのＭＡＣエンティティ（Entity）（以下、混同がない限り、「ＭＡＣ」と略す）が複数のＲＦキャリアを管理／運営し、信号を送／受信する技術のことを意味する。また、一つのＭＡＣで管理されるＲＦキャリアは互いに隣接（contiguous）する必要はない。したがって、本技術によれば、リソース管理側面においてより柔軟（flexible）になるという利点がある。

例えば、下記のような周波数の使用法を想定する。

図２は、マルチバンドベースの通信方式における周波数割当の一例を示す図である。

図２において、帯域ＦＡ０〜ＦＡ７は、ＲＦキャリアＲＦ０〜ＲＦ７により管理されてもよい。また、図２の例で、帯域ＦＡ０、ＦＡ２、ＦＡ３、ＦＡ６及びＦＡ７は、既存の特定通信サービスのために既にそれぞれ割り当てられているとする。一方、利用可能なＲＦ１（ＦＡ１）、ＲＦ４（ＦＡ４）、ＲＦ５（ＦＡ５）は、一つのＭＡＣ（ＭＡＣ＃５）により效果的に管理されうるとする。ここで、一つのＭＡＣにより管理されるＲＦキャリアは、上述したように、互いに隣接しなくてもよいので、周波数リソースのより效果的な管理が可能になる。

ダウンリンクを例に上げて説明すると、上述のマルチバンドベースの方式またはキャリアアグリゲーションベースの方式の概念について下記のような基地局／端末のシナリオの例がありうる。

図３は、マルチバンドベースの方式において、一つの基地局と複数の端末との通信がなされるシナリオの一例を示す図である。

図３において、端末機０、１及び２は、多重化（multiplexing）されているとする。基地局０は、ＲＦ０、ＲＦ１のキャリアにより管理される周波数帯域を通じて信号を伝送する。また、端末機０は、キャリアＲＦ０のみを受信できる性能を有し、端末機１は、キャリアＲＦ０及びＲＦ１を受信できる性能を有し、端末機２は、キャリアＲＦ０、ＲＦ１、及びＲＦ２を受信できる性能を有するとする。

ここで、端末機２は、基地局がキャリアＲＦ０及びＲＦ１のみを伝送するので、キャリアＲＦ０及びＲＦ１のみの信号を受信することとなる。

ただし、上述したようなマルチバンドベースの通信方式は、まだ概念的な定義に留まっており、場合によっては単にＦＡのみをさらに割り当てるものとも見なされるから、より効率的且つ高性能の処理を可能にする多重化方法や信号送受信手法についてより具体的に規定することが望まれる。

また、上述のマルチバンドベースの通信方式にＨＡＲＱ方式を適用するに当たり、より効率的に受信性能を向上させうる技術に対する研究も必要である。

また、上述の技術でチャネル符号化や多重化は各周波数帯域別に行われることが一般的であるため、ダイバーシティあるいは多重化利得に制約がありうる。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態では、マルチバンド（多重周波数帯域）ベースの通信システムにおいて信号送受信時にダイバーシティ利得及び／または多重化利得を付加的に獲得できる方法を提供する。

また、マルチバンドベースの信号伝送方式を最大比合成（Maximal Ratio Combining；ＭＲＣ）またはＭＩＭＯ技術と組み合わせることによって信号受信の信頼性を向上させる方法を提供する。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態では、物理層よりも上位層に該当する特定層における単位情報のチャネル符号化を行って所定個数のコードワードを生成する段階と、前記生成された前記所定個数のコードワードを、前記特定層に対応する一つのエンティティ（Entity）により管理される複数の周波数割当帯域にマッピングする段階と、前記複数の周波数割当帯域のそれぞれを通じて前記マッピングされた信号を伝送する段階と、を含んで、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれは、あらかじめ定められた周波数ポリシによって特定サービスのために割り当てる周波数割当帯域の大きさを有し、前記所定個数のコードワードのそれぞれは、前記複数の周波数割当帯域のうち少なくとも一つの周波数割当帯域にマッピングされることを特徴とする信号伝送方法を提供する。

ここで、前記特定層における単位情報のチャネル符号化を行う段階は、前記特定層の単位情報を多重化する段階を含むことができる。

また、上述の実施形態は、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域を所定グループにグルーピングし、各グループを通じて同一の信号を伝送する方式、及び前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれを一つの固有チャネル行列（Eigen Channel Matrix）とみなして信号を伝送する方式などと結合して用いることができる。

一方、上記課題を解決するための本発明の他の実施形態では、物理層よりも上位層に該当する特定層に対応する一つのエンティティにより管理される複数の周波数割当帯域のそれぞれを通じて信号を受信する段階と、前記受信信号を所定個数のコードワード単位でデマッピングし、前記所定個数のコードワードに対してチャネル復号化を行う段階と、を含み、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれは、あらかじめ定められた周波数ポリシによって特定サービスのために割り当てられる周波数割当帯域の大きさを有し、前記所定個数のコードワードのそれぞれは、前記複数の周波数割当帯域のうち少なくとも一つの周波数割当帯域を通じて受信した信号のデマッピングを通じて獲得されることを特徴とする信号受信方法を提供する。

ここで、前記受信信号をデマッピングする段階は、前記受信信号を前記特定層における単位情報に逆多重化する段階を含むことができる。

上記信号受信方法は、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域を所定グループにグルーピングし、各グループを通じて受信された受信信号を最大比合成（Maximal Ratio Combining；ＭＲＣ）を用いて結合する段階をさらに含むこともできる。

上記信号受信方法は、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれを一つの固有チャネル行列（Eigen Channel Matrix）とみなし、前記複数周波数割当帯域のそれぞれを通じて受信した受信信号に多重チャネル処理を行う段階をさらに含むこともできる。

なお、上記実施形態で、特定帯域は、媒体接続制御（ＭＡＣ）層でありうる。

一方、上記課題を解決するための本発明のさらに他の実施形態では、物理層よりも上位層に該当する特定層に対応する一つのエンティティにより管理される複数の周波数割当帯域のそれぞれを通じて信号を受信する段階と、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域を所定グループにグルーピングし、各グループを通じて受信された受信信号を最大比合成（Maximal Ratio Combining；ＭＲＣ）を通じて結合する段階と、を含み、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれは、あらかじめ定められた周波数ポリシによって特定サービスのために割り当てられる周波数割当帯域の大きさを有することを特徴とする信号受信方法を提供する。

また、上記課題を解決するための本発明のさらに他の実施形態では、物理層よりも上位層に該当する特定層に対応する一つのエンティティにより管理される複数の周波数割当帯域のそれぞれを通じて信号を受信する段階と、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれを一つの固有チャネル行列（Eigen Channel Matrix）とみなし、前記複数の周波数割当帯域のそれぞれを通じて受信した受信信号に多重チャネル処理を行う段階と、を含み、前記一つのエンティティにより管理される前記複数の周波数割当帯域のそれぞれは、あらかじめ定められた周波数ポリシによって特定サービスのために割り当てる周波数割当帯域の大きさを有することを特徴とする信号受信方法を提供する。

上記の本発明の各実施形態によれば、マルチバンドベースの通信システムにおいて信号送受信時にダイバーシティ利得及び／または多重化利得を付加的に獲得でき、また、マルチバンドベースの信号伝送方式を最大比合成（ＭＲＣ）またはＭＩＭＯ技術と組み合わせることによって信号受信の信頼性を向上させることができる。

マルチバンドＲＦベースの信号送受信方法を送信側及び受信側の観点で説明するための概略図である。 マルチバンドベースの通信方式で周波数割当の一例を示す図である。 マルチバンドベースの方式において、一つの基地局と複数の端末との間の通信が行われるシナリオの一例を示す図である。 本発明の一実施形態によって多重化／チャネル符号化を行ったコードワードを複数の周波数帯域にマッピングして信号送受信を行う概念を説明するための図である。 本実施形態のうちＳＣＷ方式によってコードワードをＲＦキャリアにマッピングする方式の一例を説明するための図である。 本実施形態のうちＭＣＷ方式によってコードワードをＲＦキャリアにマッピングする方式の一例を説明するための図である。 特定システムでマルチキャリアを用いて信号を伝送する伝送方式の概念を示す図である。 本発明の一実施形態によって複数の周波数割当帯域を通じて受信した信号をＭＲＣ方式によって結合してダイバーシティ利得を獲得する方式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多重周波数割当帯域のそれぞれを固有チャネル行列として適用し、周波数帯域間マルチアンテナ伝送方式を具現する方式の概念を示す図である。

添付図面は、本発明をさらに理解するために包含されており、本発明の実施形態を図示し、明細書の記載と共に本明細書の原理を説明するためのものである。

以下、本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのもので、本発明の唯一の実施形態を示すものではない。

以下の詳細な説明は、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、本発明がそれらの具体的な細部事項なしでも実施可能であるということが当業者にはわかる。場合によっては、本発明の概念が曖昧になることを避けるために公知の構造及び装置を省略したり、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図示したりする。また、本明細書全体において同一の構成要素については同一の図面符号を使用して説明する。

上述のように、本発明は、複数のＲＦキャリアを管理する一つのＭＡＣが效果的に信号を処理することによってシステムの信頼性及び処理効率を向上させうる送／受信手法を提案する。また、本発明は、一つの端末が柔軟性を有し、上記のマルチキャリアベースの方式を一般の通信方式との混合（hybrid）形態で組み合わせて複数のＭＡＣとする手法に適用することもできる。

以下の説明において、メディアアクセス制御（Media Access Control；ＭＡＣ）層は、ＯＳＩ ７層において、物理（Physical；ＰＨＹ）層（第１層）よりも上位概念の層（例えば、ネットワーク層）を総称する意味であり、必ずしもＭＡＣ層に限定されることはない。また、本発明に係るＭＡＣはＩＥＥＥシステムにおけるＭＡＣだけでなく、３ＧＰＰシステムで各周波数帯域別に存在するＭＡＣを含む概念としてもよい。

また、以下の説明において、マルチバンドＲＦが隣接している例が挙げられても、本発明によるマルチバンド（多重周波数帯域）が物理的に隣接しているＲＦキャリアで構成される必要があるということを意味するのではない。また、以下では、説明の便宜上、ＲＦキャリアの帯域幅が互いに同一の場合を示すが、本発明は、各ＲＦキャリアにより管理される周波数帯域の帯域幅が互いに異なる場合を含むことができる。例えば、ＲＦ周波数帯域ＲＦ０は５ＭＨｚであり、ＲＦ周波数帯域ＲＦ１は１０ＭＨｚであり、これらのＲＦ周波数帯域が一つのＭＡＣエンティティにより管理される形態も可能である。

なお、本発明においてＲＦキャリアは同一システムのＲＦキャリアでもよいが、異なる無線アクセス技術（Radio Access Technology；ＲＡＴ）が適用されるＲＦキャリアでもよい。例えば、ＲＦ０、ＲＦ１は３ＧＰＰ ＬＴＥ技術、ＲＦ２はＩＥＥＥ８０２.１６ｍ技術、ＲＦ３はＧＳＭ技術が適用される例を想定できる。

以下では、まず、多重周波数帯域を用いる通信システムで統合的にチャネル符号化及び多重化を規定してダイバーシティ及び／または多重化利得を獲得するための実施形態について説明する。

コードワードの多重周波数帯域へのマッピング方式

本実施形態は、本発明によりチャネル符号化されたコードワードをＲＦキャリアにマッピングする方法に関するもので、その概念を図４に基づいて説明する。

図４は、本発明の一実施形態によって多重化／チャネル符号化を行ったコードワードを複数の周波数帯域にマッピングして信号の送受信を行う概念を説明するための図である。

図４は、説明の便宜のために各ＲＦキャリア別にアンテナを示しているが、本実施形態においてアンテナが必ずしもそれぞれのＲＦキャリア別に存在する必要はない。すなわち、図４に示すアンテナは、ＲＦキャリア間において共有可能である。

すなわち、図４では、各ＲＦキャリア当たり２個の送信アンテナと２個の受信アンテナが存在し、ｎ個のＲＦキャリアに対して合計ｎ＊２個の送信アンテナとｎ＊２個の受信アンテナを含むように図示されているが、これは概念的なものに過ぎない。実際のシステムでは、ＡＤＣ／ＤＡＣ、フィルタリング（filtering）、信号増幅などのＲＦモジュール機能はｎ個のキャリア帯域ごとにそれぞれ使用し、全体で２個の送受信アンテナを全てのキャリア帯域で互いに共有して用いるといえよう。

一方、本実施形態による信号送受信方法が既存の方式と区別される主要な特徴は、キャリア間のダイバーシティ利得を獲得するために、多重化チェーン（multiplexing chain）４０２を、各ＲＦキャリアによって管理される周波数帯域と独立して定義している点である。したがって、図４で、「多重化及びチャネル符号化（Multiplexing & channel coding）」ブロックが各ＲＦキャリア別処理と別途に示されている。すなわち、本実施形態において、一つのＭＡＣ ＰＤＵ（４０１）は、複数の周波数帯域に関らずに別に規定された単位によってチャネル符号化及び／または多重化が行われ（４０２）、これにより生成されたコードワードは、一つまたはそれ以上の周波数割当帯域４０３＿０〜４０３＿（ｎ−１）にそれぞれマッピングされてもよい。これにより、既存の周波数割当帯域別にチャネル符号化及び多重化方式を規定する方式に比べて、ダイバーシティ利得を獲得でき、一つのコードワードがいくつの周波数帯域にマッピングされるかによって付加的なダイバーシティ利得を獲得することができる。

本実施形態において、各周波数帯域にマッピングされたビットをＰＳＫやＱＡＭで変調する部分は、多重化及びチャネル符号化モジュール４０２またはＲＦキャリアブロック４０３＿０〜４０３＿（ｎ−１）の何処でも定義可能であるから、図４の概念図では省略した。また、ビット（または、シンボル）単位のインターリーバは必要によって追加されてもよいが、本実施形態による主要概念でないため、図４では省略した。

本発明の一実施形態において、チャネル符号化されたビットの各ＲＦキャリアへのマッピングは、単一コードワード（single codeword；ＳＣＷ）が複数のＲＦに分けられてマッピングされる場合（ＳＣＷマッピング方法）と、グルーピングされたコードワード（multiple codewords；ＭＣＷ）がそれぞれのＲＦキャリアに分けられてマッピングされる場合（ＭＣＷマッピング方法）とを用いることができる。

本実施形態において、「ＳＣＷマッピング法」は、一つのＭＡＣが管理するＲＦキャリアで伝送される情報を一つのコードワードにチャネル符号化及び変調した後、各ＲＦキャリアにマッピングすることを意味する。「ＭＣＷマッピング方法」は、一つのＭＡＣが管理するＲＦキャリアのうち１個あるいは複数のＲＦキャリアにマッピングされる情報を、マッピングされる単位でチャネル符号化した後、それぞれのコードワードをＲＦキャリアにマッピングすることを意味する。この時、ＭＣＷマッピング方法は、コードワードとＲＦキャリアが１：１でマッピングされる場合の他に、ｘ（ｘは２以上の自然数）個のＲＦキャリアが一つのコードワードにマッピングされる場合も含む。

ここで、本実施形態におけるＭＡＣ ＰＤＵ（例えば、パケット）の情報がコードワードにマッピングされることについて簡単に説明する。

本発明でいう「ＭＡＣ」とは、上位層の処理を可能にする部分を総称するもので、複数のＭＡＣ ＰＤＵ構成を含む。例えば、ＭＡＣパケットのコードワードへのマッピングには、１）一つのＭＡＣパケットが一つのコードワードに一対一マッピングされる第１方式、２）一つまたは複数のＭＡＣパケットが一つのコードワードに多対一マッピング（すなわち、パケット統合（packet aggregation））される第２方式、３）一つのＭＡＣパケットが複数のコードワードに分割されて一対多マッピングされる第３方式がある。この第１〜第３方式の各利点は、下記の通りである。

第１方式によると、通常、ＭＡＣパケットはユーザ単位で区分されるので、各ユーザ別にコードワード単位のＡＭＣあるいは適応型処理（adaptive processing）を通じて最適化しやすくなる。例えば、本方式によれば、第１キャリアと第２キャリアに異なる変調符号化（Modulation and Coding Scheme；ＭＣＳ）を適用してリンクアダプテーションを行うことが可能である。

第２方式によると、一つまたは複数のＭＡＣパケットはＭＡＣで併合してＰＨＹに伝送することもでき、ＰＨＹで併合することもできる。通常、ＭＡＣヘッダは、ＭＡＣパケットごとに付けられるので、ＭＡＣパケット併合を行う場合にはオーバーヘッドが減少する効果が得られる。また、複数のＭＡＣパケットを併合してチャネル符号化を行うので、符号化利得が増加するという効果も得られる。

第３方式によると、ＨＡＲＱ変調次数、符号化率などをコードワード別にそれぞれ適用できるという利点がある。

図５は、本実施形態のうち、ＳＣＷ方式によってコードワードをＲＦキャリアにマッピングする方式の一例を説明するための図である。

図６は、本実施形態のうち、ＭＣＷ方式によってコードワードをＲＦキャリアにマッピングする方式の一例を説明するための図である。

図５及び図６においても、図４と同様に、ＰＳＫ／ＱＡＭなどによる変調は、ＲＦキャリアブロック前／後のいずれの段階でも行うことができ、その図示は省略した。

図５に示すように、ＳＣＷ方式によって一つのコードワードを複数の周波数割当帯域にマッピングする場合、各周波数割当帯域別にチャネル符号化を行う場合に比べて付加的なダイバーシティ利得を得ることができる。また、図６に示すように、ＭＣＷ方式を用いる場合にも、必ず一つのコードワードを一つの周波数割当帯域にマッピングする従来とは違い、二つのＲＦキャリア（ＲＦキャリアｎ−２及びＲＦキャリアｎ−１）にマッピングされた一つのコードワード（コードワードｍ−１）のように、ＲＦキャリアマッピング単位を柔軟に設定することで、オーバーヘッド減少とダイバーシティ利得獲得といった両方の長所を得ることができる。

また、ＨＡＲＱ方式を適用する場合、ダイバーシティ利得を得るために、少なくとも一つのコードワードをグルーピングして、各グループ内で巡回伝送（cyclic transmission）を行うことができる。ここで、巡回伝送について簡単に説明する。

合計４個のＲＦキャリアＲＦ０、ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３があるとし、４個のコードワードＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が初期伝送時にそれぞれＲＦ０、ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３を通じて伝送されるとしよう。ＮＡＣＫを受信して１次再伝送を行う場合、コードワードを「１」巡回シフト（例えば、モジュロ演算を利用）し、Ｃ３、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２のコードワードをそれぞれＲＦ０、ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３を通じて伝送することができる。またＮＡＣＫを受信して２次再伝送を行う場合、再びコードワードを「１」巡回シフトし、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ０、Ｃ１のコードワードをそれぞれＲＦ０、ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＦ３を通じて伝送することができる。

このような実施形態を、ＲＦキャリアを２個、コードワードを２個有するシステムに適用する場合、再伝送の度にコードワードをスワッピング（swapping）するようにも解釈することができる。すなわち、初期伝送時にＣ０、Ｃ１をそれぞれＲＦ０、ＲＦ１を通じて伝送し、１次再伝送時にＣ１、Ｃ０をそれぞれＲＦ０、ＲＦ１を通じて伝送する方式のように、再伝送時点ごとにコードワード伝送位置を変更するようにも見える。

また、本発明の他の実施形態では、コードワード伝送の度に、時間領域でコードワード別にＲＦキャリアホッピング（RF carrier hopping）を行うことができる。例えば、時間ｔ０に４個のＲＦキャリアに対してＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のコードワードを伝送したとすれば、次の時間ｔ１にＣ１、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ０のコードワードを伝送することができる。

このような実施形態で用いられるホッピングパターンは、ｍ−シーケンスやゴールドコード（gold code）のようなＰＮコードによって規定することができ、その他様々な方法でも設定可能である。ＰＮコード以外のホッピングパターン設定方法の一例として、コードワード伝送の度に巡回ホッピング（cyclic hopping）を適用する方法を考えることができる。これは、上述のように再伝送時点ごとにコードワード伝送位置を巡回シフトすることと違い、伝送の度にコードワード伝送位置に巡回シフトを適用する。すなわち、時間ｔ０でＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のコードワードを伝送し、時間ｔ１でＣ３、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２のコードワードを伝送し、時間ｔ２でＣ２、Ｃ３、Ｃ０、Ｃ１のコードワードを伝送する方式で継続して巡回ホッピングを適用することができる。

なお、上記の説明では、特定層（例えば、ＭＡＣ）の単位情報（例えば、３ＧＰＰシステムの伝送ブロック（Transport Block））をチャネル符号化して生成されたコードワードが各ＲＦキャリアにマッピングされる位置を、再伝送の度にまたは伝送の度に変更して伝送する例を説明したが、各伝送ブロックが各ＲＦキャリアにマッピングされる位置が変更されるように設定することも類似の意味として解釈することができる。特に、図６に示すように、特定層の単位情報（Info Bits、情報ビット）、例えば、伝送ブロックが各コードブロック及びＲＦキャリアと１対１関係を有する場合、特定層の単位情報（例えば、伝送ブロック）のマッピング位置を（再）伝送の度に変更することと、コードワードのマッピング位置を（再）伝送の度に変更することと、伝送に用いられるＲＦキャリアを（再）伝送の度に伝送することとは、同一の意味を有することができる。

図７は、特定システムにおいてマルチキャリアを用いて信号を伝送する伝送方式を概念的に示す図である。

図７に示すような伝送方式を用いるシステムにおいて、ＨＡＲＱやリンクアダプテーション（Link Adaptation）に、上述のように（再）伝送の度に単位情報のマッピング位置を変えたり、伝送に用いられるＲＦキャリアを変更したりする方式をそのまま適用することができる。

特に、ＨＡＲＱ方式を適用する場合、図７の方法において、伝送ブロックを各チャネル符号化ブロックにマッピングする位置を再伝送の度に変更することができる。また、再伝送の度に伝送ブロックがパーミュテーション／マッピング（permutation/mapping）モジュールを経た後の段階で各ＲＦキャリア（コンポーネントキャリア）にマッピングされる位置を変更することができる。

また、リンクアダプテーションを適用する場合、図７の方法で、各伝送ブロック別に異なるＭＣＳを適用することが可能であり、これは、伝送ブロックがパーミュテーション／マッピング（permutation/mapping）モジュールを経た後の段階で各ＲＦキャリア（コンポーネントキャリア）別に異なるＭＣＳを適用するように設定する方式とすることもできる。

キャリア間相互作用ダイバーシティ獲得方法

本実施形態では、上述したマルチバンドベースの通信方式にキャリア間相互作用ダイバーシティ（co-operative diversity）手法を適用する方法を提案する。相互作用ダイバーシティ手法は、同一周波数を使用しているユーザ（リソースを共有するユーザ）間にダイバーシティ手法を適用することを意味する。

例えば、ＤＬ状況で、基地局が端末機に情報を伝送する時、中間に中継局（relay station）のような媒介局を設定した場合を挙げて説明する。中継局は、端末機に伝送される信号を受信して加工処理した後、端末機に伝送する。この時、端末機は、基地局から送信される信号と中継局から送信される情報とを結合して受信することによってダイバーシティ利得を得ることができる。また、ＵＬ状況で、一つの端末機Ａが基地局に情報を伝送するにあたり、他の端末機Ｂが端末機Ａからの情報を受信した後にそれを加工処理して基地局に伝送することができる。この場合、基地局は、端末機Ａの情報に対して端末機Ａと端末機Ｂから送られる両信号を処理してダイバーシティ利得を得ることができる。

しかし、これらの技術は、リソース（例えば、周波数）を共用している場合についての相互作用（co-operative）技術に関するもので、異なるリソース（周波数／キャリア）を使用しているマルチキャリアベースモードの場合には、上述したような相互作用ダイバーシティ獲得方式が未だ定義されていない。

ここで、各周波数帯域内で一つまたは複数のマルチアンテナを使用するＭＩＭＯ方式は、本発明の焦点から外れるので特に説明していないが、現存のいずれのＭＩＭＯ方式とも組み合わせて使用することができる。

また、本実施形態で説明される概念は、上述した技術だけでなく、本発明の一実施形態として周波数割当帯域単位によらずにチャネル符号化及び多重化を行う方式と組み合わせて用いることもできる。したがって、以下の説明では、説明の便宜のために、図４〜図６のような概念図を参照して、ＲＦキャリアブロック部分についてのみ重点的に説明する。

本実施形態では、下記の２つの方法について説明する。

第一に、キャリア間相互動作ダイバーシティ方式による本発明の一実施形態では、複数の周波数割当帯域を通じて受信する信号を最大比合成（ＭＲＣ）方式によって結合することによってダイバーシティ利得を得る方式を提案する。これを、図８を参照してより具体的に説明する。

図８は、本発明の一実施形態によって複数の周波数割当帯域を通じて受信した信号をＭＲＣ方式によって結合してダイバーシティ利得を得る方式を説明するための図である。

図８に示すように、本実施形態によれば、ビット（またはシンボル）Ａが２回反復されてＲＦキャリア０及びＲＦキャリア１を通じて伝送されており、ビット（またはシンボル）Ｂが２回反復されてＲＦキャリア（ｎ−２）及びＲＦキャリア（ｎ−１）を通じて伝送されている。このように、それぞれのＲＦキャリアで表した周波数割当帯域を通じて伝送される受信信号は、以降、あらかじめ定められた方式によってグルーピングされた周波数割当帯域グループ別にＭＲＣ結合がなされる。図８には、ＲＦキャリア０及びＲＦキャリア１を通じて受信した信号をＭＲＣ結合モジュール（ＭＲＣ結合モジュールＡ）により結合し、ＲＦキャリア（ｎ−２）及びＲＦキャリア（ｎ−１）を通じて受信した信号を他のＭＲＣ結合モジュール（ＭＲＣ結合モジュールＢ）により結合する例を示している。

ここで、「最大比合成（ＭＲＣ）」とは、無線通信技術において複数のチャネルのそれぞれを通じて受信した信号を結合する方式であり、各チャネルを様々な比例定数を用いて結合する技術のことを意味する。このようなＭＲＣは、それぞれ独立した無線チャネル環境において最適の受信信号結合方式である。このように所定グループ単位へのグルーピングに基づき、グループ内の複数の周波数割当帯域を通じて同一の信号を伝送し、受信側では受信した信号をＭＲＣ方式により結合して用いることによって、キャリア間ダイバーシティ利得を付加的に得ることができる。これは、各周波数割当帯域で用いる既存のＭＩＭＯ方式によるダイバーシティ利得とは別に獲得される付加的なダイバーシティ利得である。

理解を助けるためにＭＲＣについて簡単に説明すると、下記の通りである。

図８においてＲＦキャリア０と１を中心に説明する。ＲＦキャリア０とＲＦキャリア１が同一の信号ｓを伝送するとすれば、ＲＦキャリア０と１を通じて受信される信号ｒ０及びｒ１はそれぞれ下記の式１で表すことができる。

［式１］
ｒ₀＝ｓｈ₀＋ｎ₀ → ＲＦキャリア０
ｒ₁＝ｓｈ₁＋ｎ₁ → ＲＦキャリア１

ここで、ｈは、無線チャネル応答を表し、ｎはＡＷＧＮを表す。

この受信信号ｒ₀及びｒ₁をＭＲＣ結合すると、最終的に下記の式２で表される。

［式２］
ｒ＝ｒ₀ｈ₀ ^*＋ｒ₁ｈ₁ ^*
＝（ｓｈ₀＋ｎ₀）ｈ₀ ^*＋（ｓｈ₁＋ｎ₁）ｈ₁ ^*
＝ｓ（|ｈ₀|²＋|ｈ₁|²）＋ｎ₀ｈ₀ ^*＋ｎ₁ｈ₁ ^*

ここで、ｒ₀ｈ₀ ^*＋ｒ₁ｈ₁ ^*は、統計的な特性上再びＡＷＧＮと見なされるので、受信端にとっては|ｈ₀|²＋|ｈ₁|²の利得を得る。

なお、上述したような実施形態によってマルチキャリア帯域を通じて信号を伝送する時、送信側は、受信側からフィードバックされたＣＱＩ、ＰＭＩ、ランク情報などを用いて信号を伝送するキャリア帯域を選択して受信側に信号を伝送することができる。これにより、全体システム効率を向上させることができる。

次に、キャリア間マルチアンテナ方式（Inter-Carrier MIMO scheme）による信号送受信方法について説明する。

通常、多入力多出力（Multiple Input Multiple Output；ＭＩＭＯ）手法はマルチアンテナ間の処理手法を意味するが、本実施形態では、ＲＦキャリア間処理手法を包括するとする。本実施形態によるＭＩＭＯ処理の適用概念は、ＲＦキャリア別に生成されるチャネルを一つの大きな仮想固有チャネル行列（Virtual Eigen channel matrix）とみなし、ＲＦキャリア間に従来の単一キャリアＭＩＭＯ処理手法を適用することを意味する。

本実施形態で一つの固有チャネル行列は、一つのＲＦ内でＭＩＭＯ手法を適用した時に生成されるチャネル行列と定義することができる。

図９は、本発明の一実施形態によって多重周波数割当帯域のそれぞれを固有チャネル行列として適用して周波数帯域間マルチアンテナ伝送方式を具現する方式を概念的に示す図である。

図９に示す例では、一つのＲＦキャリアで一つの仮想固有チャネル行列が生成されるとしている。ただし、複数のＲＦキャリアから一つの仮想固有チャネル行列が生成される方式あるいは複数のＲＦキャリアから複数の仮想固有チャネル行列が生成される方式も本実施形態の範ちゅうに属する。また、周波数帯域内のＭＩＭＯ処理は、仮想固有チャネル行列単位で処理することもでき、仮想固有チャネル行列内におけるアンテナの枝の単位で処理することもできる。

図９に示す例において、ＲＦキャリア内ではアンテナ間のＭＩＭＯ手法を共に適用した混合形態も可能であることに留意されたい。また、図９で、キャリア間（周波数割当帯域間）ＭＩＭＯ処理手法には、キャリア間選択（inter-carrier selection）手法、キャリア間仮想固有ビームフォーミング（inter-carrier virtual eigen beamforming）手法などの従来のアンテナ間ＭＩＭＯ手法を拡張して適用することができる。

キャリア間選択手法の一例として、キャリア間ＭＩＭＯプロセッサは、各ＲＦキャリア周波数内のランク（Rank）が大きい順にＭ（Ｍは、任意の変数）個のＲＦキャリアを選択して伝送する、または、各ＲＦキャリア周波数内の平均チャネル品質（あるいはプリコーディング行列インデックス（Precoding Matrix Index；ＰＭＩ））が大きい順番にＭ個のＲＦキャリアを選択することができる。あるいは、伝送時間によってＭ個のＲＦキャリアを順次にスイッチング（switching）しながら選択することも可能である。ここで、ＲＦキャリアがそれ自体のキャリア位置に対して固有チャネル（eigen channel）を形成するので、Ｍ＝１の場合には、キャリア間仮想固有ビームフォーミング（inter-carrier virtual eigen beamforming）と同一になる。ＭがＭＡＣ内の最大ＲＦキャリア数と同一の場合には、別にスイッチングせずに全てのキャリアを通じて信号を伝送する場合と同じである。この時、それぞれのＲＦキャリア内では既存のマルチアンテナ手法を併行することができる。また、これらの過程はその都度適応的に適用することができる。

また、Ｎ個のＲＦキャリアを基地局が伝送する場合、基地局の総電力は制限されているので、与えられた電力内でＮ個のＲＦキャリアにチャネル状態によって電力を調節する電力割当や適応変調符号化（Adaptive Modulation and Coding；ＡＭＣ）を行うことができる。

上述のようにチャネル選択を行う方法について具体的に説明すると、下記の通りである。

マルチキャリアベースのシステムにおいてそれぞれのＲＦキャリア周波数帯域内では、図８に示すように、既存のマルチアンテナ方式を使用することができる。また、本実施例では、固有チャネルに基づくチャネル選択として、キャリア帯域間チャネル選択とキャリア帯域内チャネル選択の両方を適用するとする。ここで、キャリア帯域間チャネル選択は、キャリア帯域間ＭＩＭＯ手法を意味し、キャリア帯域内チャネル選択は、アンテナ間ＭＩＭＯ手法を意味する。この時、固有チャネルを選択する方法は、主に、１）平均チャネル品質を通じたＲＦキャリア帯域選択→キャリア帯域内固有チャネル選択と共に行う方式、２）全体ＲＦキャリア帯域内で可能な固有チャネルのチャネル品質の順に選択する方式のように様々な方式を用いて行うことができる。

上記のキャリア帯域間ＭＩＭＯモード関連情報は、放送チャネル（broadcast channel）や制御チャネル（control channel）を通じて知らせることができ、各キャリア帯域のＣＱＩや端末の好むキャリア帯域インデックスのようなチャネル情報のフィードバックは、各キャリア帯域位置で各キャリアフィードバック情報をフィードバックする、または、複数のキャリア帯域フィードバック情報をまとめて一つの単位としてフィードバックすることができる。

以上の詳細な説明は、当業者が本発明を具現し実施できるように提供された。以上では具体的な実施形態に上げて本発明を説明したが、当該技術分野における熟練した当業者には、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更できるということが理解できる。したがって、本発明は、上記の実施形態に制限されるものではなく、ここに開示された原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲を有するものである。

上述のように、本発明の各実施形態による信号送受信方法は、一つのＭＡＣエンティティにより複数のキャリア周波数帯域が管理されるマルチキャリアシステムに広範囲に用いることができる。すなわち、３ＧＰＰ ＬＴＥシステム、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａシステム、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍなど、上述したようなマルチキャリアシステムが適用されるいずれのシステムにも適用可能である。

本発明は、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で様々な変更および変形が可能であるということは、当分野の技術者にとって明白である。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれと同等のものの範囲内で、本発明の様々な変更および変形を含むものである。

Claims (8)

1. 物理層よりも上位層に該当する一つの特定層により管理され、それぞれ割り当てられる周波数割当帯域の大きさを有する複数の周波数割当帯域を用いて、送信器が信号を伝送する方法であって、
   前記特定層における複数の単位情報を複数のチャネルコーディングブロックにそれぞれマッピングする段階と、
   前記マッピングされた複数のチャネルコーディングブロックによって前記特定層における複数の単位情報のチャネル符号化を行うことによって、所定個数のコードワードを生成する段階と、
   前記生成された所定個数のコードワードを前記複数の周波数割当帯域にマッピングする段階と、
   前記複数の周波数割当帯域を通じて前記マッピングされたコードワードを伝送する段階と、
   を含み、
   前記所定個数のコードワードのそれぞれは、前記複数の周波数割当帯域のうち少なくとも一つの周波数割当帯域にマッピングされ、
   前記複数の単位情報のそれぞれを、対応する単位情報を再伝送する際に、異なるチャネルコーディングブロックに再マッピングする、信号伝送方法。
2. 前記複数の周波数割当帯域のそれぞれのチャネル品質情報を、対応する周波数割当帯域を通じて受信する段階をさらに有する、請求項１に記載の信号伝送方法。
3. 前記所定個数のコードワードが伝送される前記複数の周波数割当帯域は、前記チャネル品質情報に基づいて選択される、請求項２に記載の信号伝送方法。
4. 前記複数の周波数割当帯域にマッピングされた前記所定個数のコードワードを、前記所定個数のコードワードを再伝送する際に、前記複数の周波数割当帯域にマッピングされる１つのコードワードで巡回シフトする、請求項２に記載の信号伝送方法。
5. 前記特定層における複数の単位情報のチャネル符号化を行うことは、前記特定層における複数の単位情報を多重化することを含むことを特徴とする、請求項４に記載の信号伝送方法。
6. 前記特定層により管理される前記複数の周波数割当帯域を一つまたは複数のグループにグルーピングし、
   前記マッピングされたコードワードを伝送する段階は、同じグループの周波数割当帯域を通じて同一の信号を伝送することを有する、請求項４に記載の信号伝送方法。
7. 前記特定層により管理される前記複数の周波数割当帯域の一つのために生成されチャネルを一つの固有チャネル行列とみなして信号を伝送することを特徴とする、請求項４に記載の信号伝送方法。
8. 前記特定層における複数の単位情報のチャネル符号化を行うことは、周波数割当帯域ごとに変調コーディング方式を適用することを有する、請求項４に記載の信号伝送方法。

Images