JP5519672B2 - 主ユーザ及び副ユーザを支援するための通信システムにおける基地局及びその信号送信方法並びに端末機及びその信号受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関し、より詳細には、多重入出力（ＭＩＭＯ）通信システムにおける基地局と端末との間で行われるダウンリンク通信に関する。

最近、無線通信環境において音声サービスを初めとする様々なマルチメディアサービスを提供し、高品質及び高速のデータ送信を支援するための研究が盛んに行われている。このような研究の一環として、空間領域で複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ）通信システムに関する技術が急速に発展している。

ＭＩＭＯ通信システムにおいて、基地局は空間分割多重接続（Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ：ＳＤＭＡ）方式によって複数のユーザを支援することができる。空間分割多重接続技術は、複数のアンテナを介して１つ以上のデータストリームを多重ユーザに送信する技術である。空間分割多重接続技術は、無線リソースをより効率よく利用することによって、ＭＩＭＯ通信システムのデータ送信率を増加させることができる。また、複数のユーザを支援するＭＩＭＯ通信システムは、一般的に１つのユーザを支援するために１つのビームを用いる。従って、一般的に基地局の送信アンテナの数がＭ個である場合、基地局は同時に最大Ｍ人のユーザを支援することができる。

ユーザは多様なサービスが提供されることを所望する。このとき、サービスの特性は多様であり得る。例えば、ユーザ１はデータサイズが大きく、要求される遅延許容値（ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｄｅｌａｙ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）が厳しくないサービスを要求することがあり、ユーザ２はデータサイズが小さいものの、要求される遅延許容値が厳格なサービスを要求することがある。ここで、遅延許容値が厳しいとは、遅延が小さくなければならないことを意味する。

一般的なＭＩＭＯ通信システムは、サービスの特性を考慮してユーザをスケジューリングしない。従って、一般的なＭＩＭＯ通信システムにおいて、基地局がデータサイズの小さいサービスを要求するユーザにも１つのビームを必要以上の時間の間に割り当てなければならない場合が存在し、従って、無線リソースが非効率的に用いられる場合が生じる。ユーザによって要求されるサービスの特性を考慮し、ユーザをスケジューリングすることによって無線リソースを効率よく用いる必要がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ユーザによって要求されるサービスの特性に基づいて少なくとも１つの主ユーザ及び少なくとも１つの副ユーザに１つのビームを割り当てる基地局及び信号送信方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、ユーザによって要求されるサービスの特性に基づいて主ユーザ及び副ユーザを決定する基地局及び信号送信方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、主ユーザ及び副ユーザを同時に支援できる送信データストリームを重畳コーディングして生成する基地局及び信号送信方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、送信データストリームから主データ及び副データを識別する端末機及び信号受信方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による基地局は、ユーザによって要求されるサービスの特性に応じて、少なくとも１つの主ユーザ及び該少なくとも１つの主ユーザに対応する少なくとも１つの副ユーザをグループ化するスケジューラと、前記少なくとも１つの主ユーザのための主データ及び前記少なくとも１つの副ユーザのための副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成する重畳コーディング実行部と、前記送信データストリームをビームフォーミングするビームフォーマと、を備え、前記重畳コーディング実行部は、前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成する。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による端末機は、基地局から、主ユーザのための主データ及び該主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザのための副データが提供される送信データストリームがビームフォーミングされて生成された送信信号を受信するための端末機であって、前記送信信号を受信する信号受信部と、所定のコーディング方式の特性に応じて前記送信信号から前記主データ及び前記副データのうちの１つを識別する識別機と、前記主データ及び前記副データのうちの１つを復号するデコーダと、を備え、前記基地局は、前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成する。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による基地局の信号送信方法は、ユーザによって要求されるサービスの特性に応じて、少なくとも１つの主ユーザ及び該少なくとも１つの主ユーザに対応する少なくとも１つの副ユーザをグループ化するステップと、前記少なくとも１つの主ユーザのための主データ及び前記少なくとも１つの副ユーザのための副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成するステップと、前記送信データストリームをビームフォーミングするステップと、を有し、前記送信データストリームを生成するステップは、前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成する。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による端末機の信号受信方法は、基地局から、主ユーザのための主データ及び該主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザのための副データが提供される送信データストリームがビームフォーミングされて生成された送信信号を受信するステップと、所定のコーディング方式の特性に応じて前記送信信号から前記主データ及び前記副データのうちの１つを識別するステップと、前記主データ及び前記副データのうちの少なくとも１つを復号するステップと、を有し、前記基地局は、前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成する。

本発明の基地局及び信号送信方法によれば、ユーザによって要求されるサービスの特性に基づいて主ユーザ及び副ユーザを適切に決定することにより、ユーザによって要求されるサービスを効率よく提供することができる。
また、本発明の基地局及び信号送信方法によれば、重畳コーディングを用いて主ユーザ及び副ユーザを同時に支援できる送信データストリームを生成することによって、無線リソースを効率よく用いることができる。
また、本発明の端末機及び信号受信方法によれば、送信データストリームから効率よく主データ及び副データを識別することができる。

本発明の一実施形態による多重入出力（ＭＩＭＯ）通信システムを示す図である。 本発明の一実施形態による基地局を示すブロック図である。 図２に示すスケジューラを示すブロック図である。 本発明の一実施形態による主データを変形して生成された送信データストリームの周波数−時間格子を示す図である。 本発明の一実施形態による主ユーザ１及び副ユーザ１のための送信データストリーム１と主ユーザ２及び副ユーザ２のための送信データストリーム２を示す図である。 本発明の一実施形態による端末機を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による信号送信方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による信号受信方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による多重入出力（ＭＩＭＯ）通信システムを示す図である。

図１を参照すると、多重入出力通信システムは、基地局１１０及び複数のユーザ１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０を含む。基地局１１０と複数のユーザ１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０との間には無線チャネルが形成され、基地局１１０は、無線チャネルを介してダウンリンクデータを複数のユーザ１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０に送信する。

多重入出力通信システムの一般的なダウンリンク動作は次の通りである。基地局１１０は、パイロット信号のような周知の信号を複数のユーザ１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０に送信する。複数のユーザ１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０のそれぞれはパイロット信号を用いてチャネルを推定し、推定されたチャネルのチャネル状態情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＳＩ）を基地局１１０にフィードバックする。このとき、チャネル状態情報は、チャネル方向情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＤＩ）又はチャネル品質情報（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＣＱＩ）を含む。

また、基地局１１０は、チャネル状態情報に基づいて複数のユーザ１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０のうちのＫ人のユーザを選択する。特に、基地局１１０は、データ送信率の和（ｓｕｍ ｄａｔａ ｒａｔｅ）が最大になるようＫ人のユーザを選択してもよい。ここで、Ｋは基地局１１０の送信アンテナの数（Ｍ）よりも小さいか同一である。

また、一般的に、基地局１１０は、選択されたＫ人のユーザのためのデータストリームをビームフォーミングベクトルによってビームフォーミングする。このとき、Ｋ人のユーザに対応するビームフォーミングベクトルは、チャネル状態情報に基づいて予め備えられた（所定の）コードブックから獲得してもよく、基地局１１０は、データ送信率の和が最大になるようにコードブックからビームフォーミングベクトルを抽出してもよい。或いは、Ｋ人のユーザに対応するビームフォーミングベクトルは、チャネル状態情報に基づいて独立的に算出されてもよい。例えば、基地局１１０は、ゼロフォーシングビームフォーミング（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）アルゴリズムなどを用いてユーザの間で発生する干渉が最小になるようビームフォーミングベクトルを算出したり、ビームフォーミングベクトルをコードブックから抽出したりしてもよい。

図１において、基地局１１０には４個の送信アンテナが設けられ、基地局１１０がチャネル状態情報に基づいてデータ送信率の和が最大になるよう４人のユーザ１２０、１３０、１４０、１５０を選択したと仮定する。また、４人のユーザ１２０、１３０、１４０、１５０以外のユーザ１２１、１３１、１３２は、データサイズは小さいものの、厳しい遅延許容値を有するサービスを要求すると仮定する。

例えば、ユーザ１２１、１３１、１３２は、ゲーミング（ｇａｍｉｎｇ）サービス、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サービス、ＴＣＰ／ＩＰ ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔｓ、又は多様なコントロール信号などのようにデータサイズは小さいものの、厳しい遅延許容値を有するパケットを要求することがある。このとき、このようなサービスは小さい待機時間をもってユーザ１２１、１３１、１３２に提供する必要がある。

一般的に、ユーザ１２１、１３１、１３２が基地局１１０によって選択されないと、基地局１１０は、ユーザ１２１、１３１、１３２によって要求されるサービスを適切に提供することができない。即ち、基地局１１０は、選択された４人のユーザ１２０、１３０、１４０、１５０のためのデータストリームのみをビームフォーミングして送信信号を生成するため、ユーザ１２１、１３１、１３２は、ユーザ１２１、１３１、１３２のためのデータを受信することができない。

但し、一実施形態として、基地局１１０は、選択された４人の主ユーザ１２０、１３０、１４０、１５０のみならず、主ユーザとして選択されなかったユーザ１２１、１３１、１３２を支援することができる。特に、基地局１１０は、選択された４人の主ユーザ１２０、１３０、１４０、１５０のためのデータと主ユーザに選択されなかったユーザ１２１、１３１、１３２のためのデータを重畳コーディング（ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ）して新しいデータストリームを生成し、生成された新しいデータストリームをビームフォーミングして送信信号を生成してもよい。また、選択された４人の主ユーザ１２０、１３０、１４０、１５０と主ユーザに選択されなかったユーザ１２１、１３１、１３２は、送信信号に基づいて主ユーザ１２０、１３０、１４０、１５０と主ユーザに選択されなかったユーザ１２１、１３１、１３２のそれぞれのためのデータを識別することができる。これに関連して次に詳述する。

図２は、本発明の一実施形態による基地局を示すブロック図である。

図２を参照すると、基地局２００は、スケジューラ２１０、重畳コーディング実行部２２０、及びビームフォーマ（ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ）２３０を含む。

スケジューラ２１０は、ユーザによって要求されるサービスの特性に応じて、少なくとも１つの主ユーザ（ｐｒｉｍａｒｙ ｕｓｅｒ）及び少なくとも１つの主ユーザに対応する少なくとも１つの副ユーザ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｕｓｅｒ）をグループ化する。例えば、基地局の送信アンテナの数が４個である場合、スケジューラ２１０は４人の主ユーザを選択してもよく、４人の主ユーザそれぞれに対応する少なくとも１つの副ユーザを選択してもよい。

このとき、ユーザによって要求されるサービスの特性は、サービスのデータサイズ、データ送信率、遅延許容値のうちの少なくとも１つと関連する。例えば、データサイズが小さく、データ送信率が低く、厳しい遅延許容値を有するユーザは副ユーザに選択されてもよく、データサイズが大きく、データ送信率が高く、厳しくない遅延許容値を有するユーザは主ユーザに選択されてもよい。

一実施形態として、スケジューラ２１０は、ユーザと基地局との間に形成されたチャネルのチャネル状態情報に基づいて少なくとも１つの主ユーザ及び少なくとも１つの副ユーザをグループ化してもよい。例えば、再び図１を参照すると、基地局１１０がユーザ１２０を主ユーザとして選択した場合、基地局１１０は、チャネル状態情報に基づいてユーザ１２０のチャネル方向と最も類似のチャネル方向を有するユーザ１２１を探してもよい。また、基地局１１０は、ユーザ１２１を主ユーザのユーザ１２０に対応する副ユーザとして決定してもよい。同様に、基地局１１０がユーザ１３０を主ユーザとして選択した場合、基地局１１０はユーザ１３１、１３２をユーザ１３０に対応する副ユーザに決定してもよい。

一実施形態として、スケジューラ２１０は、チャネル状態情報に基づいて達成できる総データ送信率の和を算出し、算出された総データ送信率の和が最大になるように、少なくとも１つの主ユーザを選択してもよい。特に、スケジューラ２１０は、ＧＵＳ（Ｇｒｅｅｄｙ Ｕｓｅｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）アルゴリズムを用いて少なくとも１つの主ユーザを選択してもよい。また、スケジューラ２１０は、ＳＵＳ（Ｓｅｍｉ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｕｓｅｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）アルゴリズムなどを用いて主ユーザのチャネル方向が互いに直交に近いように主ユーザを選択してもよい。

図３は、図２に示すスケジューラ２１０の構成の一例を示すブロック図である。

図３を参照すると、スケジューラ２１０は、主ユーザスケジューラ３１０及び副ユーザスケジューラ３２０を含む。

主ユーザスケジューラ３１０は、チャネル状態情報（ＣＳＩ）に基づいて複数のユーザのうちのＫ人のユーザを主ユーザに選択する。このとき、主ユーザスケジューラ３１０は、総データ送信率の和が最大になるように主ユーザを選択してもよい。また、主ユーザスケジューラ３１０は、ユーザによって要求されるサービスのサービス特性情報に基づいて主ユーザを決定してもよい。

例えば、データサイズが大きいサービスを要求するユーザを主ユーザとして決定してもよい。ここで、図３において、Ｋ人の主ユーザのためのデータを、主データ１、主データ２、主データＫのように示す。このとき、主データは、畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ）コード、ターボコード、ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）コードなどのような付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）のチャネルコードによって符号化され、ＱＡＭ、ＱＰＳＫなどのように予め決定された（所定の）変調方式に応じて変調されたものであってもよい。

また、副ユーザスケジューラ３２０は、チャネル状態情報及びサービス特性情報に基づいて選択された主ユーザのそれぞれに対して１つ以上の副ユーザを選択する。このとき、データサイズが小さく、データ送信率が低く、厳しい遅延許容値を有するサービスを要求するユーザを副ユーザに選択してもよく、選択された副ユーザはそのチャネル状態に応じて主ユーザとグループ化されてもよい。

図３は、副ユーザスケジューラ３２０が、Ｋ人の主ユーザのそれぞれに対して一人の副ユーザを選択し、総Ｋ人の副ユーザを選択した場合を仮定したものである。図３において、Ｋ人の副ユーザのためのデータを、副データ１、副データ２、副データＫのように示す。

但し、１つの主ユーザに対応する副ユーザの数は必ずしも１つである必要がなく、１以上の副ユーザが選択されることは自明である。従って、副ユーザが必要ではない場合、主ユーザに対応する副ユーザが存在しない場合もある。また、１つの副ユーザに対応する主ユーザの数も２以上であってもよい。

再び図２を参照すると、重畳コーディング実行部２２０は、少なくとも１つの主ユーザのための主データ及び副ユーザのための副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成する。図２は、説明の便宜のために、Ｋ個の主データ及びＫ個の副データが存在し、１つの主データには１つの副データが対応する場合を仮定した。また、図２において、Ｋ個の主データ及びＫ個の副データが重畳コーディング実行部２２０に提供される。

即ち、重畳コーディング実行部２２０は、生成された送信データストリームから副データ及び主データを識別できるという前提により、多様な方式によって主データ及び副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成してもよい。

このとき、パルス位置変調（Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を重畳コーディング方式の１つとして実現してもよい。即ち、重畳コーディング実行部２２０は、副データに基づいて主データのために割り当てられた複数の周波数帯域のうちの少なくとも１つの周波数帯域において少なくとも１つのパルスを挿入することによって、主データ及び副データを重畳コーディングしてもよい。他の実施形態として、重畳コーディング実行部２２０は、副データに基づいて主データのために割り当てられた複数の時間区間のうちの少なくとも１つの時間区間で少なくとも１つのパルスを挿入することによって、主データ及び副データを重畳コーディングしてもよい。

例えば、主データ１がＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式によって複数のサブキャリアを含むと仮定する。ここで、複数のサブキャリアは複数の周波数帯域に対応する。このとき、重畳コーディング実行部２２０は、主データ１のために割り当てられた複数の周波数帯域のうちの少なくとも１つの周波数帯域を選択してもよい。ここで、選択される少なくとも１つの周波数帯域は副データ１によって決定される。また、重畳コーディング実行部２２０は、選択された少なくとも１つの周波数帯域においてパルスを挿入することによって主データ１を変形してもよい。

このような変形された主データ１は送信データストリームとして用いられ、主データ１及び副データ１の両方に関する情報を含む。送信データストリームはパルスを含んでいるため、主ユーザ及び副ユーザによって送信データストリームに含まれたパルスを検出してもよい。このとき、主ユーザ及び副ユーザは、パルスが検出される周波数帯域の位置又は時間区間の位置に基づいて送信データストリームから主データ１及び副データ１を識別してもよい。これについては次のように詳述する。

図４は、本発明の一実施形態による主データを変形して生成された送信データストリームの周波数−時間格子（ｇｒｉｄ）を示す図である。

図４を参照すると、主データのためにＮｃ個の周波数帯域（Ｎｃ個のサブキャリア）及び１０個の時間区間が割り当てられる。下記において、Ｎｃは５１２であり、１つの時間区間の時間長はｔであり、各時間区間には１０個のＯＦＤＭシンボルが存在すると仮定する。

時間区間０〜ｔを参照すると、主データのための５１２個の周波数帯域のうちの３ｆ周波数帯域にパルスが挿入される。５１２個の周波数帯域のうちの１つの周波数帯域にパルスが挿入される場合、パルスは５１２個の周波数帯域のうちのどの周波数帯域にも挿入され得るため、１つのパルスが挿入される周波数帯域の位置に応じて９（ｌｏｇ_２５１２＝９）ビットの情報が表現され得る。

他の実施形態として、５１２個の周波数帯域のうちの３つの周波数帯域のそれぞれに１つのパルスが挿入されると仮定する。このとき、３つのパルスが挿入される３つの周波数帯域の組み合せは

個だけ存在する。従って、５１２個の周波数帯域のうちの３つのパルスが挿入される３つの周波数帯域を決定することによって、

ビットの情報が表現され得る。

一般的に、Ｎｃ個の周波数帯域のうちのｋ個のパルスが挿入されるｋ個の周波数帯域の位置を決定することによって、

ビットの情報が表現され得る。従って、一実施形態による基地局は、副データによって主データのために割り当てられた複数の周波数帯域のうちの少なくとも１つの周波数帯域を選択し、選択された少なくとも１つの周波数帯域に少なくとも１つのパルスを挿入することによって、主データ及び副データを重畳コーディングすることができる。

より具体的な例として、周波数帯域間の間隔が１０ｋＨｚであり、Ｎｃが約５００であると仮定する。この場合、ＯＦＤＭシンボル長（ｓｙｍｂｏｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ）は１／１０ｋＨｚ＝０．１ｍｓであり得る。Ｋ＝１である場合、送信データストリームを介して０．１ｍｓごとに

ビットの副データに関する情報が送信されてもよい。このような場合、副データに関する情報のデータ送信率は約９０Ｋｂｐｓになり、約９０Ｋｂｐｓのデータ送信率は場合に応じて小さいデータサイズを有するサービスを十分に支援することができる。他の例として、Ｋ＝５である場合、データ送信率は約４５０Ｋｂｐｓになり、４５０Ｋｂｐｓのデータ送信率において、１ｍｓの間に４５０ビットのパケットが送信され得る。４５０Ｋｂｐｓのデータ送信率はサイズの小さいパケットを送信するのに充分である。

他の実施形態として、Ｎｃ個の周波数帯域をＬ個の区間に分けることによって、副ユーザのためのデータ送信率をより向上することができる。ここで、Ｌ個の区間のそれぞれはＮｃ／Ｌ個の周波数帯域を含む。このとき、Ｎｃ／Ｌ個の周波数帯域のうちのｋ個のパルスが挿入されるｋ個の周波数帯域の位置を決定することによって、

ビットの情報が表現され得る。

また、Ｌ個の区間を２以上の副ユーザに適切に分けて割り当てることによって、１つのビームに２以上の副ユーザを割り当てることができる。

上述した内容と同一の原理で、Ｎｃ個の周波数帯域をＬ個の区間に分割する周波数帯域分割によって１つのビームに２以上の主ユーザを割り当てることができる。

結果として、本実施形態によれば、ユーザのチャネル状態、ユーザによって要求されるサービスのデータサイズ、データ送信率、又は遅延許容値などを総合的に考慮して、１つのビームに１つ以上の主ユーザ及び１つ以上の副ユーザを割り当てることができる。勿論、副ユーザは割り当てられないこともある。

また、上述した内容と類似して、本実施形態による基地局は、副データによって主データのために割り当てられた複数の時間区間のうちの少なくとも１つの時間区間を選択し、選択された少なくとも１つの時間区間に少なくとも１つのパルスを挿入することによって、主データ及び副データを重畳コーディングしてもよい。即ち、本実施形態による基地局は、パルスが挿入される周波数帯域の位置だけではなく、時間区間の位置を調節することによって主データ及び副データを重畳コーディングすることができる。

上述の実施形態において、選択された少なくとも１つの周波数帯域又は選択された少なくとも１つの時間区間には「パルス」が挿入されるものと記載したが、「パルス」だけではなく、主ユーザ及び副ユーザによって識別することのできる「予め決定された信号（所定の信号）」を、選択された少なくとも１つの周波数帯域又は選択された少なくとも１つの時間区間に挿入することも可能である。

また、図４は、通信システムがＯＦＤＭ方式を用いる場合を仮定して図示したものであるが、本発明の技術的な思想はＯＦＤＭ方式を用いる通信システムに限定されない。

再び図２を参照すると、ビームフォーマ２３０は、主データ及び副データに基づいて生成された送信データストリームをビームフォーミングする。特に、ビームフォーマ２３０は、主データ１及び副データ１の全てに関連する送信データストリーム１をビームフォーミングして１つのビームを生成することにより、主ユーザ１及び副ユーザ１を１つのビームによって同時に支援することができる。ここで、ビームフォーマ２３０は、上述したように、予め格納されたコードブックから抽出された少なくとも１つのビームフォーミングベクトルを用いて送信データストリームをビームフォーミングしてもよい。

図５は、本発明の一実施形態による主ユーザ１及び副ユーザ１のための送信データストリーム１と主ユーザ２及び副ユーザ２のための送信データストリーム２を示す図である。

図５を参照すると、送信データストリーム１は、主ユーザ１のための主データ１と副ユーザ１のための副データ１が重畳コーディングされることによって生成されたものである。同様に、送信データストリーム２は、主ユーザ２のための主データ２と副ユーザ２のための副データ２が重畳コーディングされることによって生成されたものである。

送信データストリーム１は、主データ１のための複数の時間区間のうちの２つの時間区間で２つのパルスを含む。同様に、送信データストリーム２は、主データ２のための複数の時間区間のうちの３つの時間区間で３つのパルスを含む。このとき、主ユーザ１は、送信データストリーム１から主データ１を抽出することができ、副ユーザ１は、２つのパルスが挿入された時間区間の位置に応じて送信データストリーム１から副データ１を抽出することができる。同様に、主ユーザ２及び副ユーザ２は、送信データストリーム２から主データ２及び副データ２を識別することができる。

従って、本実施形態による基地局は、パルスが挿入される時間区間を決定することによって重畳コーディングを行うことが分かり、これによって本発明の技術的な思想がＯＦＤＭによって制限されないことは自明である。

図６は、本発明の一実施形態による端末機を示すブロック図である。

図６を参照すると、端末機６００は、信号受信部６１０、識別機６２０、及びデコーダ６３０を含む。

信号受信部６１０は、基地局から送信データストリームがビームフォーミングされて生成された送信信号を受信する。ここで、基地局は、主ユーザのための主データ及び主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザのための副データを予め決定されたコーディング方式により重畳コーディングして送信データストリームを行う。

また、識別機６２０は、送信データストリームから主データ及び副データを識別する。一実施形態として、識別機６２０は、基地局によって用いられた「予め決定されたコーディング方式（所定のコーディング方式）」の特性を考慮して、送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別してもよい。

一実施形態として、基地局は、副データに基づいて主データのために割り当てられた複数の周波数帯域又は複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域又は少なくとも１つの時間区間で主データを変形して送信データストリームを生成したと仮定する。この場合、識別機６２０は、少なくとも１つの周波数帯域の位置又は少なくとも１つの時間区間の位置に応じて送信データストリームから主データ及び副データを識別することができる。

特に、基地局はパルス位置変調方式によって送信データストリームを生成することができ、識別機６２０は、送信データストリームに含まれた少なくとも１つのパルスの位置に基づいて送信データストリームから主データ及び副データを識別することができる。例えば、識別機６２０は、予め決定された閾値以上が検出される周波数帯域又は時間区間の位置に基づいて送信データストリームから主データ及び副データを識別することができる。なぜならば、パルスが挿入された周波数帯域又は時間区間において、識別機６２０によって検出される信号のサイズは極めて大きいためである。

また、デコーダ６３０は、主データ及び副データのうちの少なくとも１つを復号する。このとき、主ユーザデコーダ６３１は主データを復号し、副ユーザデコーダ６３２は副データを復号する。

図７は、本発明の一実施形態による信号送信方法を示すフローチャートである。

図７を参照すると、本実施形態による信号送信方法は、ユーザのチャネル状態情報及びサービス特性情報を認知する（Ｓ７１０）。

次に、信号送信方法は、チャネル状態情報及びサービス特性情報に基づいてユーザから少なくとも１つの主ユーザを選択する（Ｓ７２０）。

次に、信号送信方法は、チャネル状態情報及びサービス特性情報に基づいてユーザから少なくとも１つの主ユーザに対応する副ユーザを選択する（Ｓ７３０）。

次に、信号送信方法は、少なくとも１つの主ユーザのための主データ及び少なくとも１つの副ユーザのための副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成する（Ｓ７４０）。

最後に、信号送信方法は、送信データストリームをビームフォーミングする（Ｓ７５０）。

図８は、本発明の一実施形態による信号受信方法を示す動作フローチャートである。

図８を参照すると、本実施形態による信号受信方法は、基地局から送信データストリームがビームフォーミングされて生成された送信信号を受信する（Ｓ８１０）。ここで、基地局は、主ユーザのための主データ及び主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザのための副データを予め決定されたコーディング方式によって重畳コーディングして送信データストリームを生成する。

次に、信号受信方法は、予め決定されたコーディング方式の特性を考慮して、送信データストリームから主データ及び副データを識別する（Ｓ８２０）。

最後に、信号受信方法は、主データ又は副データのうちの少なくとも１つを復号する（Ｓ８３０）。

図７及び図８に示した方法で説明していない事項は図１〜図６によって説明した内容をそのまま適用することができる。従って、図７及び図８に対する詳細な説明は省略する。

上述した本発明による信号送信方法及び信号受信方法は、コンピュータにより実現される多様な動作を実行させるためのプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され保存される。コンピュータ読み取り可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせて含むこともできる。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェア階層で作動するように構成され、その逆も同様である。

上述したように、本発明を実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、多様な修正及び変形が可能である。
従って、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されものではなく、特許請求の範囲だけではなく、特許請求の範囲と均等なものなどによって定められなければならない。

１１０、２００ 基地局
１２０、１２１、１３０、１３１、１３２、１４０、１５０、１６０、１７０ ユーザ
２１０ スケジューラ
２２０ 重畳コーディング実行部
２３０ ビームフォーマ
３１０ 主ユーザスケジューラ
３２０ 副ユーザスケジューラ
６００ 端末機
６１０ 信号受信部
６２０ 識別機
６３０ デコーダ
６３１ 主ユーザデコーダ
６３２ 副ユーザデコーダ

Claims (25)

1. ユーザによって要求されるサービスの特性に応じて、少なくとも１つの主ユーザ及び該少なくとも１つの主ユーザに対応する少なくとも１つの副ユーザをグループ化するスケジューラと、
   前記少なくとも１つの主ユーザのための主データ及び前記少なくとも１つの副ユーザのための副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成する重畳コーディング実行部と、
   前記送信データストリームをビームフォーミングするビームフォーマと、を備え、
   前記重畳コーディング実行部は、
   前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする基地局。
2. 前記スケジューラは、前記ユーザによって要求されるサービスのデータサイズ、データ送信率、及び遅延許容値のうちの少なくとも１つに基づいて前記少なくとも１つの主ユーザ及び前記少なくとも１つの副ユーザをグループ化することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記スケジューラは、前記ユーザと基地局との間に形成されたチャネルのチャネル状態情報に基づいて前記少なくとも１つの主ユーザ及び前記少なくとも１つの副ユーザをグループ化することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
4. 前記スケジューラは、前記ユーザと基地局との間に形成されたチャネルのチャネル状態情報に基づいて可能なデータ送信率の和を算出し、該算出されたデータ送信率の和に基づいて前記少なくとも１つの主ユーザを選択することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
5. 前記スケジューラは、前記チャネルのチャネル状態情報により前記ユーザと基地局との間に形成された前記チャネルの直交性に基づいて前記少なくとも１つの主ユーザを選択することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
6. 前記重畳コーディング実行部は、前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データ及び前記副データを重畳コーディングすることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
7. 前記重畳コーディング実行部は、前記副データに基づいてパルス位置変調方式により前記主データを変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
8. 前記重畳コーディング実行部は、前記副データに基づいて前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域のうちの少なくとも１つの周波数帯域で前記主データを変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
9. 前記所定の信号はパルス信号であることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
10. 前記重畳コーディング実行部は、前記副データに基づいて前記主データのために割り当てられた複数の時間区間のうちの少なくとも１つの時間区間で前記主データを変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
11. 前記主データのサイズは前記副データのサイズより大きいか、又は前記副ユーザによって要求されるサービスの遅延許容値は前記主ユーザによって要求されるサービスの遅延許容値より厳格に制限されることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
12. 前記ビームフォーマは、前記送信データストリームをビームフォーミングして前記少なくとも１つの主ユーザ及び前記少なくとも１つの副ユーザのための１つのビームを生成することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
13. 前記スケジューラは、周波数帯域を分割することにより前記１つのビームに対して２以上の主ユーザをスケジューリングすることを特徴とする請求項１２に記載の基地局。
14. 前記主データは、付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）のチャネルコードによって符号化され、所定の変調方式によって変調されることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
15. 基地局から、主ユーザのための主データ及び該主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザのための副データが提供される送信データストリームがビームフォーミングされて生成された送信信号を受信するための端末機であって、
    前記送信信号を受信する信号受信部と、
    所定のコーディング方式の特性に応じて前記送信信号から前記主データ及び前記副データのうちの１つを識別する識別機と、
    前記主データ及び前記副データのうちの１つを復号するデコーダと、を備え、
    前記基地局は、
    前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする端末機。
16. 前記送信データストリームは、前記主データ及び副データが重畳コーディングされたデータストリームであり、前記副データに基づいて前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域又は複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域又は少なくとも１つの時間区間で変形される前記主データを有し、
    前記識別機は、前記少なくとも１つの周波数帯域の位置又は前記少なくとも１つの時間区間の位置に応じて前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データのうちの１つを識別することを特徴とする請求項１５に記載の端末機。
17. 前記送信データストリームは、パルス位置変調方式に応じて生成されるデータストリームであり、
    前記識別機は、前記送信データストリームに含まれた少なくとも１つのパルスの位置に基づいて前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別することを特徴とする請求項１５に記載の端末機。
18. 前記送信データストリームに含まれた少なくとも１つのパルスの位置は、該少なくとも１つのパルスが存在する少なくとも１つの時間区間又は少なくとも１つの周波数帯域と関連することを特徴とする請求項１７に記載の端末機。
19. 前記送信データストリームは、ユーザによって要求されるサービスの特性及び／又は前記ユーザと前記基地局との間に形成されたチャネルのチャネル状態情報に基づいて前記主ユーザ及び前記少なくとも１つの副ユーザがグループ化された前記主データ及び前記複データを有するデータストリームであることを特徴とする請求項１５に記載の端末機。
20. 前記サービスの特性は、前記ユーザによって要求されるサービスのデータサイズ、データ送信率、及び遅延許容値のうちの少なくとも１つと関連することを特徴とする請求項１９に記載の端末機。
21. ユーザによって要求されるサービスの特性に応じて、少なくとも１つの主ユーザ及び該少なくとも１つの主ユーザに対応する少なくとも１つの副ユーザをグループ化するステップと、
    前記少なくとも１つの主ユーザのための主データ及び前記少なくとも１つの副ユーザのための副データを重畳コーディングして送信データストリームを生成するステップと、
    前記送信データストリームをビームフォーミングするステップと、を有し、
    前記送信データストリームを生成するステップは、
    前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする基地局の信号送信方法。
22. 前記少なくとも１つの主ユーザ及び前記少なくとも１つの副ユーザをグループ化するステップは、前記ユーザによって要求されるサービスのデータサイズ、データ送信率、及び遅延許容値のうちの少なくとも１つに基づいて前記少なくとも１つの主ユーザ及び前記少なくとも１つの副ユーザをグループ化するステップであることを特徴とする請求項２１に記載の信号送信方法。
23. 基地局から、主ユーザのための主データ及び該主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザのための副データが提供される送信データストリームがビームフォーミングされて生成された送信信号を受信するステップと、
    所定のコーディング方式の特性に応じて前記送信信号から前記主データ及び前記副データのうちの１つを識別するステップと、
    前記主データ及び前記副データのうちの１つを復号するステップと、を有し、
    前記基地局は、
    前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする端末機の信号受信方法。
24. ユーザ及び／又は該ユーザのチャネル状態情報によって要求されたサービスの特性に基づいて主ユーザ及び該主ユーザと対応する少なくとも１つの副ユーザにグループ化され、
    前記主ユーザのための主データ及び前記副ユーザのための副データを有する送信データストリームに対応する送信信号を受信するための端末機であって、
    前記送信信号を受信する信号受信部と、
    前記送信信号から前記主データ及び前記副データのうちの１つを識別する識別機と、
    前記主データ及び前記副データのうちの１つを復号するデコーダと、を備え、
    前記基地局は、
    前記送信データストリームから前記主データ及び前記副データを識別できるように、前記主データのために割り当てられた複数の周波数帯域または複数の時間区間のうちの少なくとも１つの周波数帯域または少なくとも１つの時間区間を選択し、前記選択された少なくとも１つの周波数帯域または前記選択された少なくとも１つの時間区間で前記主データを予め決定された信号に変形して前記送信データストリームを生成することを特徴とする端末機。
25. 前記送信信号は、前記チャネル状態情報に基づいて所定のデータ送信率の和をなすユーザの中から選択された前記主ユーザ及び該主ユーザ以外の他のユーザの中から選択された前記副ユーザの前記主データ及び前記副データを有する前記送信データストリームのうちの１つに対応し、
    前記送信データストリームは、
    前記チャネル状態情報に基づいて選択された前記主ユーザ及び前記副ユーザのうちの１つと、前記ユーザによって要求されるサービスのデータサイズ、データ送信率、及び遅延許容値のうちの少なくとも１つに基づいて選択された他の情報とを有し、
    前記ユーザによって要求されるサービスのデータサイズ、データ送信率、及び遅延許容値のうちの少なくとも１つに基づいて選択された前記主ユーザ及び副ユーザの前記主データ及び副データを有することを特徴とする請求項２４に記載の端末機。

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