JP5715545B2 - マルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信 - Google Patents

Description

本発明は、マルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信に関する。

特定マルチキャリアベースの無線アクセス技術は、様々なタイプのアンテナ構造を有する移動通信システムを十分にサポートすることができない。

本発明者らは、特定マルチキャリアベースの無線アクセス技術に関する特定問題を認識し、その認識に基づいて次のような特性を得た。

本発明の特性及び態様は、繰り返し送信方式を提供して、低い複雑度でさらなる周波数ダイバーシティ利得が得られるようにすることにより、特定マルチキャリアベースの無線アクセス技術を改善するために提案された。このような繰り返し送信方式は、アンテナ数に関係なく適用可能であり、周波数選択が少ないチャネル環境で向上した性能を提供する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
複数のキャリアに適用できる複数の循環遅延を作成する段階と、
少なくとも１つの受信側に送信しようとするデータシンボルに対し、繰り返し送信する繰り返し回数に基づいて循環遅延を行う段階と、
上記循環遅延されたデータシンボルを上記複数のキャリアを利用して送信する段階と
を含む複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目２）
上記送信する段階は、
受信側からＮＡＣＫ信号を受信することによって、上記循環遅延されたデータシンボルを順次繰り返し送信する段階を含むことを特徴とする項目１に記載の複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目３）
上記送信する段階は、複数のアンテナを介して行われることを特徴とする項目１に記載の複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目４）
上記送信する段階は、１つのアンテナを介して行われることを特徴とする項目１に記載の複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目５）
上記複数のアンテナを介してそれぞれ送信されるデータシンボルの送信側は、固定されていることを特徴とする項目３に記載の複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目６）
上記複数のアンテナを介してそれぞれ送信されるデータシンボルの送信側は、繰り返し回数によって変更されることを特徴とする項目３に記載の複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目７）
上記送信する段階は、上記循環遅延されたデータシンボルを１つのフレームに含めることで行われることを特徴とする項目１に記載の複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法。
（項目８）
複数のキャリアに対する複数の循環遅延値を提供する段階と、
受信機に送信されるデータシンボルの繰り返し送信回数に応じて、上記複数の循環遅延値を用いて循環遅延手順を行う段階と、
上記複数のキャリアを利用して上記循環遅延されたデータシンボルを上記受信機に送信する段階と
を含むことを特徴とするマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目９）
上記送信する段階は、
上記受信機からのフィードバック情報によって上記循環遅延されたデータシンボルを順次繰り返し送信する段階を含むことを特徴とする項目８に記載のマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目１０）
上記送信する段階は、複数のアンテナを介して行われることを特徴とする項目８に記載のマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目１１）
上記送信する段階は、１つのアンテナを介して行われることを特徴とする項目８に記載のマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目１２）
上記データシンボルは、固定された送信機の複数のアンテナを介してそれぞれ送信されることを特徴とする項目１０に記載のマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目１３）
上記データシンボルは、繰り返し回数によって変更される送信機の複数のアンテナを介してそれぞれ送信されることを特徴とする項目１０に記載のマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目１４）
上記送信する段階は、上記循環遅延されたデータシンボルを１つのデータフレームに挿入することで行われることを特徴とする項目８に記載のマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法。
（項目１５）
複数のキャリアに対する複数の循環遅延値を提供し、受信機に送信されるデータシンボルの繰り返し送信回数に応じて上記複数の循環遅延値を用いて循環遅延手順を行うプロセッサと、
上記プロセッサと連動し、上記複数のキャリアを利用して上記循環遅延されたデータシンボルを上記受信機に送信する送信機と
を含むことを特徴とするマルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信装置。

図１は１つの送受信アンテナを有する直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＯＦＤＭ）システムの構造を示すブロック図である。 図２は複数の送受信アンテナを有する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムの構造を示すブロック図である。 図３はＨＡＲＱ方式の一例を示すブロック図である。 図４はＨＡＲＱ方式の他の例を示すブロック図である。 図５は循環遅延ダイバーシティ方式を示すブロック図である。 図６は時空間符号化ベースのＨＡＲＱ方式の再送信方法を説明する図である。 図７は本発明の一実施形態により繰り返し送信方式が適用される概念を示すブロック図である。 図８は本実施形態により再送信を行う概念を示すブロック図である。 図９は再送信を行う方式を示すブロック図である。 図１０は本実施形態により複数のアンテナを介して再送信を行う概念を示すブロック図である。 図１１は複数のアンテナを介して再送信を行う方式を示すブロック図である。 図１２は本実施形態により複数のアンテナを介して再送信を行う他の概念を示すブロック図である。 図１３は複数のアンテナを介して再送信を行う方式を示すブロック図である。 図１４は本実施形態により複数のアンテナを介して再送信を行うさらに他の概念を示すブロック図である。 図１５は複数のアンテナを介して再送信を行う方式を示すブロック図である。 図１６は１つのフレームに含まれるデータを示すブロック図である。 図１７は図１６のデータフレームを生成する方法を示すブロック図である。 図１８は周波数回転（循環シフト）により循環遅延送信方式を実現する方法を示すブロック図である。 図１９は循環遅延を行う場合における信号成分の変化を示す図である。 図２０は特定信号に異なる３つの位相シーケンスを乗算した場合における信号成分の変化を示す図である。 図２１は特定信号に異なる３つの位相シーケンスを乗算した場合における信号成分の変化を示す図である。

繰り返し送信方式は通信システムの品質を高めるために必須である。多くの方式が空間ダイバーシティ、時間ダイバーシティ、及び周波数ダイバーシティをそれぞれ増加させる方法を用いる。その中でシステムの品質を高めるための最も重要な方法の１つがＨＡＲＱ方式である。

ＨＡＲＱ方式の基本概念は、最初に送信されたパケットにエラーが発生して再送信が要求された場合、再送信中に同一の情報を再送信することにより、エラーを訂正するために信号電力を増加させて時間ダイバーシティ利得を得るか、又はパケットエラーを訂正するためにパリティ部の新しい部分を送信することで符号化利得を増加させるというものである。

しかしながら、このようなＨＡＲＱ方式を用いているにもかかわらず、１つの送受信アンテナを使用する特定ＯＦＤＭシステムにおいては、空間ダイバーシティ利得がないため、チャネルが徐々に変更される低い移動速度環境で再送信が行われたとしても、再送信された信号が類似したチャネルを再び通過し、前記チャネルがよくない場合、パケットエラーが訂正されない可能性が高くなる。このような問題は多重アンテナ方式が適用されない多重送受信アンテナシステムで発生する。

また、時空間符号化ベースのＨＡＲＱ方式を用いる場合、空間ダイバーシティ利得は得られるが、従来の方式は、再送信中にチャネルが変更されないという仮定の下で考案されたため、移動速度が速くなると、チャネルの変更によりシンボル間の干渉が発生し、前記最初の送信は１又はそれ以上の空間多重化率で行われなければならない。これにより、様々なタイプのアンテナ構造をサポートする移動通信システムには有用でないという問題があった。

図１は１つの送受信アンテナを有する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムの構造を示すブロック図である。図２は複数の送受信アンテナを有する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムの構造を示すブロック図である。

受信側に送信されるユーザデータ又は制御データに対応するデータビットは、チャネルエンコーダ１０１に入力される。チャネルエンコーダ１０１は、チャネルによる効果又はノイズの影響を減らすために、データビットに冗長ビット（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｂｉｔ）を加える。チャネルエンコーダ１０１の出力は、マッパ１０２に入力されてシンボルに変換される。前記シンボルは直列／並列変換器１０３に入力される。直列／並列変換器１０３は直列データを並列データに変換する。直列／並列変換器１０３は、複数の直交するサブキャリアを利用してデータを受信側に送信することができる。図２に示すように複数のアンテナを介して送信する場合、直列／並列変換器１０３の出力は、多重アンテナエンコーダ１０４に入力される。多重アンテナエンコーダ１０４は、データシンボルを時空間信号に変換するための時空間信号処理を行う。多重アンテナ方式の場合、送信アンテナは時空間信号をチャネルで送信するのに使用され、受信アンテナはチャネルから時空間信号を受信するのに使用される。多重アンテナデコーダ１０５は、受信した時空間信号をそれぞれのデータシンボルに再変換する。

１つ又は複数のアンテナを使用するシステムは、複数のサブキャリアを介して受信した信号を並列／直列変換器１０６に入力する。並列／直列変換器１０６は、並列信号を直列信号に変換する。並列／直列変換器１０６の出力は、デマッパ（ｄｅｍａｐｐｅｒ）１０７に入力される。デマッパ１０７は、データシンボルをビット列に変換する。チャネルデコーダ１０８は、前記ビット列に対し、チャネル符号に対するチャネル復号化を行ってデータを推定する。

図１及び図２に示すようなシステムにおいて、特定繰り返し送信方式は次のような方式に分類される。

フィードバックチャネルが１つ又は複数の送受信アンテナを利用可能な全てのシステムに適用可能な繰り返し送信方式としては、自動再送要求（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ；ＡＲＱ）方式、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）方式、繰り返し符号化方式などがある。

前記ＡＲＱ方式は、送信されたパケットにエラーが発生すると同一の信号を再送信する方法を用いる。前記ＨＡＲＱ方式は、送信されたパケットにエラーが発生すると同一の信号又は異なるタイプの信号を再送信する方法を用いる。前記繰り返し符号化方式は、同一の信号を複数回繰り返して１つのパケットで送信する方法を用い、制御信号のように正確な受信が要求される信号の送信に用いられる方式である。

以下、多重送受信アンテナを有するシステムにのみ適用可能な繰り返し送信方式を説明する。このような方式としては、時空間符号化方式、循環遅延ダイバーシティ方式、時空間符号化ベースのＨＡＲＱ方式などがある。

前記時空間符号化方式は、同一の信号をその後のタイムスロットで異なる送信アンテナを介して送信する方法を用いる。前記循環遅延ダイバーシティ方式は、同一の信号をアンテナ毎に異なる循環遅延及び異なる電力レベルで送信する方法を用いる。前記時空間符号化ベースのＨＡＲＱ方式は、最初の送信は空間多重化方式で行い、エラーが発生すると時空間符号化方式で再送信を行う方法を用いる。

通信システムにおいて、繰り返し送信方式は、通信環境の信頼性を高めるために様々な形態に発展してきた。前述した繰り返し送信方式は、１つの送受信アンテナ又は多重送受信アンテナを有する特定通信システムに適用可能な方式である。このような繰り返し送信方式の動作を説明すると以下の通りである。

前記ＡＲＱ方式は、送信されたパケットにエラーが発生した場合にエラーを訂正する最も基本的な方法である。これは、送信されたパケットと同一のパケットを再送信する方式であって、受信側ではエラーが発生したパケットを廃棄して新しいパケットを待つ。

前記ＨＡＲＱ方式は、前記ＡＲＱ方式とチャネル符号化を組み合わせた方式である。前記ＨＡＲＱ方式は一般的に２つのタイプに分類される。第１タイプは、図３に示すようなチェイス合成（ｃｈａｓｅ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）方式である。図３に示すように、チェイス合成方式のＨＡＲＱにおいては、チャネル符号化されたパケットが送信され、最初の送信に失敗すると、再送信時に同一のパケットが送信される。このような方式は前記ＡＲＱ方式と同様であるが、前記チェイス合成方式のＨＡＲＱ方式は、エラーが発生したパケットを廃棄するのではなくバッファに保存した後、再送信されたパケットと合成してエラーを修復する方式である。従って、時間ダイバーシティを利用し、かつ信号電力を増加させることにより、エラーを修復する。

図４はＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）タイプの構造を有するＨＡＲＱ方式の他の例を示すブロック図である。ＩＲタイプのＨＡＲＱ方式は、再送信を最初の送信と同じ方式で行うのではなく、チャネル符号の追加パリティ部分を再送信することにより、チャネル符号化率を下げる効果を有してパケットのエラーを訂正する方式である。

前記繰り返し符号化方式は、チャネル符号化されたブロックを繰り返して１つのパケットを構成して送信することにより、低いチャネル符号化率を簡単に得る方式である。

前記時空間符号化方式は、多重アンテナ環境で同一の信号を連続的に送信すると共に、異なる送信アンテナを介して信号を送信することにより、空間ダイバーシティ利得を得る方法を用いる。下記式は最も基本的な時空間符号であって、通常２つの送信アンテナを有するシステムで使用される。

上記式の行列において、行は送信アンテナを示し、列は時間を示す。上記式に表されているように、データシンボルＳ_１は、第１アンテナを介して送信された後、共役複素数の形態で再び第２アンテナを介して送信され、データシンボルＳ_２は、第２アンテナを介して送信された後、データシンボル間の直交性質を維持するために、反対符号の共役複素数の形態で再び第１アンテナを介して送信される。このような方式の送信により、それぞれのデータシンボルはシンボル間の干渉なく全ての送信アンテナを介して送信され、最高のダイバーシティ利得が得られる。

図５は循環遅延ダイバーシティ方式を示すブロック図である。循環遅延ダイバーシティ方式は、複数の送信アンテナを有するシステムにおけるＯＦＤＭシンボルの送信において、全てのアンテナが異なる遅延及び／又は大きさで信号を送信することにより、受信側で遅延された各信号を合成して周波数ダイバーシティ利得を得ることができ、送信アンテナ毎に信号を合成して検出（抽出）するので、受信機の複雑度を大幅に減らすことができるという利点を有する。

以下、前述した時空間符号化ベースのＨＡＲＱ方式を説明する。図６は時空間符号化ベースのＨＡＲＱ方式の再送信方法を説明する図である。図６は最初の送信とそれに対するＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ）信号受信時の２回目の送信を行う方式を示す。

図６のように時空間符号化を利用して時間的に繰り返し再送信する方法は、再送信時に空間ダイバーシティ利得をさらに取得することにより、再送信された信号の電力が増加すると共にダイバーシティ利得もさらに得ることができる。

本発明の一実施形態による本発明の特定特徴及び効果を以下に詳細に説明する。

本実施形態は繰り返し送信方法に関する。前記繰り返し送信方法は特定データを複数回送信する方式をいう。前記繰り返し送信方法によりデータを複数回送信する場合、送信されるデータは同一のデータでもよく異なるデータでもよい。例えば、同一のデータを複数回にわたって受信側に送信することができる。また、複数の同一のデータを特定の１単位時間に送信することもできる。さらに、最初の送信時には特定データを送信し、２回目の送信時には最初に送信されたデータに所定のデータ処理を行ったデータを送信することもできる。さらに、最初の送信時には特定データを送信し、２回目の送信時には最初に送信されたデータの一部を送信することもできる。

前記繰り返し送信方法の一例として、再送信方式がある。前記再送信方式は、受信側が受信したデータを正常に復元（復号化）できない場合、送信側が前記受信側にデータを再び送信する方式をいう。すなわち、最初の送信に失敗すると、再送信を行う。前記再送信により送信されるデータは、前記最初に送信されたデータと同一のデータでもよく、前記最初に送信されたデータに所定のデータ処理を行ったデータでもよく、前記最初に送信されたデータの一部でもよい。

図７は本発明の一実施形態により繰り返し送信方式が適用される概念を示すブロック図である。図７は例示的な実施形態の最も一般的な概念を説明するものである。

図７の例はＯＦＤＭシンボルに対して時間ドメインでの循環遅延を行った信号を繰り返し送信する方式を示す。前記循環遅延は、循環シフトと同じ概念であり、ＯＦＤＭシンボル内に含まれるサンプルを特定回数だけ循環遅延させる方式である。前記ＯＦＤＭシンボルは、１回のＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）又はＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算により処理されたデータの集合であり、一般的に同一の時間周期で送信される特徴がある。前記サンプルは、各ＯＦＤＭシンボルに含まれるデータを示し、ユーザデータ又は制御信号に該当する。図７は１つのＯＦＤＭシンボルにＮ個のサンプルが含まれる例を示し、前記Ｎは通信のために使用されるサブキャリアの数と同一でもよい。

図７においてＯＤＦＭシンボルは、ＩＦＦＴ又はＩＤＦＴ演算が行われたＯＦＤＭシンボルを示す。すなわち、図７の循環遅延は、ＩＦＦＴ又はＩＤＦＴ演算が行われたＯＦＤＭシンボルを時間ドメインで特定サンプルだけ循環遅延させることを示す。

図７はＮ個のデータストリームを送信する例を示す。各データストリームには異なる遅延値を有する循環遅延が適用される。すなわち、データ「ｓ」に対応する第１データストリームには遅延値「０」が適用され、ｇ０の電力が供給される。また、データ「ｓ（ｄ_１）」に対応する第２データストリームには遅延値「ｄ_１」が適用され、ｇ１の電力が供給される。さらに、データ「ｓ（ｄ_Ｎ）」に対応する第Ｎデータストリームには遅延値「ｄ_Ｎ」が適用され、ｇＮの電力が供給される。このような第１〜第Ｎデータストリームは、所定のＧ個のサンプルに相当する循環プレフィックス（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ；ＣＰ）を挿入し、アンテナを介して送信することができる。

図７の例においては、Ｎ個の異なる循環遅延を適用できる。また、Ｎ個の異なる電力制御を行うことができる。例えば、１人のユーザに対する送信が問題となる場合、変化するチャネル環境に応じて様々な循環遅延又は様々な電力制御を行うことができる。また、再送信が問題となる場合、再送信回数に応じて様々な循環遅延又は様々な電力制御を行うことができる。さらに、複数のユーザに対する送信が問題となる場合、各ユーザに対して最適化された様々な循環遅延又は様々な電力制御を行うことができる。前述したように、様々な通信環境によって循環遅延又は電力制御値が変化することが好ましい。より能動的な方式で循環遅延又は電力制御値を調節するためには、受信側からフィードバックされる情報を利用することがより好ましい。すなわち、ｄ１〜ｄＮ又はｇ０〜ｇＮの値は、受信側からのフィードバック情報を利用して制御することができる。

図７の例においては、アンテナの数に制限がなく、様々なアンテナ方式を適用できる。その詳細な適用方法は以下に説明する。

図７の例において、前記データ「ｓ」〜「ｓ（ｄ_Ｎ）」は１つのデータフレーム又は複数のデータフレームに含まれるが、その詳細な方法は以下に説明する。

図７の例において、前記データ「ｓ」〜「ｓ（ｄ_Ｎ）」は受信側から送信されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号による再送信信号であり得るが、その詳細な再送信方法は以下に説明する。

図７の例をまとめると以下の通りである。本実施形態で提案する時間的繰り返し信号に循環遅延ダイバーシティを利用する方法の基本概念は、図７に示す通りである。すなわち、図７のように時間的繰り返し送信信号を送信する場合、繰り返される各信号は、同一又は異なる電力を有すると共に異なる循環遅延を有することが好ましい。

以下、図８及び図９を参照して本実施形態による再送信方法を説明する。

図８は本実施形態により再送信を行う概念を示すブロック図である。図９は再送信を行う方式を示すブロック図である。

図８及び図９に示すように、１回目の送信において循環遅延が行われていないデータ「ｓ」を送信し、１回目の再送信においてｄ_１の循環遅延が行われたデータ「ｓ（ｄ_１）」を送信する。前記再送信は、ＮＡＣＫ信号が受信された場合に行われることが好ましい。前記再送信はＮ回繰り返すことができ、Ｎ回繰り返される場合、少なくともＮ個の異なる循環遅延値によって循環遅延が行われることが好ましい。Ｎ回目の再送信によりｄ_Ｎの循環遅延が行われた「ｓ（ｄ_Ｎ）」を送信する。

再送信時には電力制御が行われることが好ましい。前記電力制御は図９のｇ０〜ｇＮによって行われる。

時間的繰り返し信号に循環遅延ダイバーシティを利用する本実施形態は、時間に応じて繰り返し送信するいかなる方式にも適用できる。

本実施形態をＨＡＲＱ方式又は繰り返し符号化方式に適用した場合、既存の方式に比べて周波数ダイバーシティ利得を高めることができる。

また、再送信中に、同一のチャネルを使用するか、異なるチャネルを使用するかに関係なく、様々な電力値及び遅延値を用いて周波数選択性（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）を調節することができ、いかなる場合でも高い周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。

図８及び図９のように、信号が再送信されると、受信側では各信号をマルチパス信号として認識して簡単に検出することができ、周波数選択性を高めることができ、システム全体の性能が向上する。

前述したように、本実施形態は様々な数の送受信アンテナを有する様々なシステムをサポートする。

以下、本実施形態による再送信方法を多重アンテナシステムに適用した例を説明する。

図１０は本実施形態により複数のアンテナを介して再送信を行う概念を示すブロック図である。図１１は複数のアンテナを介して再送信を行う方式を示すブロック図である。

図１０の例は異なるアンテナを介した再送信に関する。すなわち、１回目の送信は第１アンテナを介して行い、１回目の再送信は第２アンテナを介して行い、２回目の再送信は第３アンテナを介して行う。また、前記１回目の送信においては循環遅延が行われていない送信データ「ｓ」を送信し、前記１回目の再送信においてはｄ_１の循環遅延が行われた再送信データ「ｓ（ｄ_１）」を送信し、前記２回目の再送信においてはｄ_２の循環遅延が行われた再送信データ「ｓ（ｄ_２）」を送信する。

図１１の例は図１０の概念を適用した例である。図に示すように、最大Ｎ回の再送信を行うことができ、再送信される各データは異なるアンテナを介して送信することができる。図１１の例はＮ回の再送信にＮ個のアンテナが使用される例であるが、アンテナの総数に制限はない。例えば、再送信が４回であり、送信アンテナが２つである場合、１回目の再送信及び３回目の再送信は第１アンテナを介して送信し、２回目の再送信及び４回目の再送信は第２アンテナを介して送信する方式も可能である。

図１１の例は再送信されるデータに所定の電力制御を行った例である。前述したように、前記電力制御又は循環遅延は、受信側からフィードバックされる情報に基づくことができる。

図１０及び図１１の再送信方法を用いると、アンテナ毎に異なるチャネルが形成され、空間ダイバーシティ利得と共に周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。前述した図１０及び図１１の例と異なる方式で再送信を行うこともできる。

すなわち、多重アンテナ方式のうち、空間多重化利得を得てシステムの容量を増加させる空間多重化方式を適用できる。その一例は図１２及び図１３に示す通りである。

図１２は本実施形態により複数のアンテナを介して再送信を行う他の概念を示すブロック図である。図１３は複数のアンテナを介して再送信を行う方式を示すブロック図である。

図１２は、図１０及び図１１の例とは異なり、複数のアンテナの全てでデータ再送信が行われる例である。図１２においてＳ１、Ｓ２、・・・ＳＭは異なるＯＦＤＭ信号である。例えば、信号Ｓ１〜ＳＭは、別個のＯＦＤＭ信号でもよく、異なるＭ人のユーザのための信号でもよい。図１２の例において、第１アンテナ〜第Ｍアンテナはそれぞれ特定データを送信する。例えば、第１アンテナはＳ１に関する再送信のために使用され、第２アンテナはＳ２に関する再送信のために使用され、第ＭアンテナはＳＭに関する再送信のために使用される。

図１３に示すように、１回目のデータ送信時には、循環遅延が行われていないデータＳ１〜ＳＭを送信することができる。これに対する１回目の再送信を行う場合は、各データＳ１〜ＳＭに特定循環遅延値（ｄ_１）による循環遅延を行うことができる。

図に示すように、１回目の送信又はそれに対する再送信を行う場合、チャネル環境などの制御情報によってｇ０〜ｇＭの値を決定して電力制御を行うことができる。また、Ｎ回目のデータ送信を行う場合、図に示すようにｄ_Ｎの循環遅延が行われたデータを複数のアンテナを介して送信することができる。

図１２の方式に時間ベースのアンテナ回転方式を適用すると、図１４及び図１５に示す方式でデータを繰り返し送信することができる。

図１４は本実施形態により複数のアンテナを介して再送信を行うさらに他の概念を示すブロック図である。図１５は複数のアンテナを介して再送信を行う方式を示すブロック図である。

図１４は複数のアンテナの全てでデータ再送信が行われる例である。図１４においてＳ１、Ｓ２、・・・ＳＭは異なるＯＦＤＭ信号である。図１４において、複数のアンテナのいずれか１つを介して特定データＳ１が送信されると、その後Ｓ１を除いた残りのデータが送信される。例えば、第１アンテナは、Ｓ１を送信した後、Ｓ１の代わりにデータＳ２を送信し、その後データＳ３などを送信することができる。また、複数のアンテナにより特定データが送信されるので、結局、特定時間にはデータＳ１〜ＳＭが受信側に送信される。

図１５に示すように、１回目のデータ送信時には、循環遅延が行われていないデータＳ１〜ＳＭを送信することができる。これに対する１回目の再送信を行う場合は、各データＳ１〜ＳＭに特定循環遅延値（ｄ_１）に基づいた循環遅延を行うことができる。ここで、Ｓ１を送信した第１アンテナは、アンテナ回転方式を適用するために、Ｓ１（ｄ_１）の代わりにＳＭ（ｄ_１）を送信する。また、Ｓ２を送信した第２アンテナは、アンテナ回転方式を適用するために、Ｓ２（ｄ_１）の代わりにＳ１（ｄ_１）を送信する。さらに、ＳＭを送信した第Ｍアンテナは、アンテナ回転方式を適用するために、ＳＭ（ｄ_１）の代わりにＳＭ−１（ｄ_１）を送信する。

図に示すように、１回目の送信又はそれに対する再送信を行う場合、チャネル環境などの制御情報によってｇ０〜ｇＭの値を決定して電力制御を行うことができる。また、Ｎ回目のデータ送信を行う場合、（図に示すようにｄＮの）循環遅延が行われたデータを複数のアンテナを介して送信することができる。

図１４及び図１５のように、時間によって各信号の送信アンテナを変えて送信を行うと、空間ダイバーシティ利得をさらに利用することができる。

図１２及び図１４の例においては、前述したように、異なる循環遅延及び異なる電力制御を行うことができる。また、図１２及び図１４とは異なり、エラーが発生した信号のみを再送信することもできる。また、再送信時の各循環遅延値及び電力値は、フィードバック情報として受信機から受信することもでき、送信機が任意の値を適用することもできる。

繰り返し符号化を提案する循環遅延ダイバーシティ方式に適用可能な方式は、図１６及び図１７の例により達成できる。

図１６は１つのフレームに含まれるデータを示すブロック図である。図１７は図１６のデータフレームを生成する方法を示すブロック図である。

繰り返し符号化は、同一のデータを繰り返して１つのフレームに含める方式である。同一のデータが繰り返されることによって、送信時の符号化率が下がる効果が生じ、これにより正確なデータ送信が行われる効果が生じる。

本実施形態による繰り返し符号化方法は、図１６に示すデータを生成することができる。すなわち、同一のデータに対して異なる循環遅延を行った値を含むデータブロックを生成して受信側に送信する。

図１７の例は図１６のデータを生成する方法を示す。図１７は、同一のデータＳに対し、循環遅延を行っていないデータＳ、特定遅延値ｄ_１による循環遅延を行ったデータＳ（ｄ_１）、及び特定遅延値ｄ_Ｎによる循環遅延を行ったデータＳ（ｄ_Ｎ）を１つのフレームに含める例を示す。

図１６及び図１７の例によれば、連続的に循環遅延させたＯＦＤＭシンボルを繰り返し回数であるＮ回だけ送信する。このような繰り返し符号化送信により、受信側は、さらなる周波数ダイバーシティ利得だけでなく信号電力まで得ることができ、高い性能を得ることができる。

このような繰り返し符号化方法は、時間ドメイン又は周波数ドメインで行うことができる。図７〜図１７の例では時間ドメインでサンプルを循環させて循環遅延を行う方法を説明したが、これは単に例示に過ぎず、周波数ドメインで位相シーケンスを割り当てることにより、時間ドメインでサンプルを循環遅延させるのと同様の効果を得ることができる。本実施形態で提案する繰り返し信号送信方法で用いる循環遅延方法は、特定方法に限定されるものではなく、前記周波数ドメインでの演算により循環遅延を行う方法も本発明の範囲に属する。

以下、周波数ドメインでの演算により循環遅延方式で信号を送信する方法を説明する。

図１８は周波数回転（循環シフト）により循環遅延送信方式を実現する方法を示すブロック図である。

ＯＦＤＭ、ＳＣ−ＦＤＭＡなどのマルチキャリアシステムにおいて、データ送信のために使用されるサブキャリアの数に応じてＩＦＦＴ演算（又は、それに相当するＩＤＦＴ演算）を行う。循環遅延送信方式は、ＩＦＦＴ演算が行われた後に時間ドメインでＯＦＤＭシンボルに含まれるサンプルを（特定回数だけ）循環シフトさせる方法により実現することもでき、ＩＦＦＴ演算が行われる前に周波数成分に対して特定位相成分を加える方法により実現することもできる。すなわち、ＩＦＦＴ演算が行われる前に、周波数循環シフトにより循環遅延方式を実現できる。

図１８に示すように、ＩＦＦＴ演算が行われる前の信号に特定位相シーケンスを乗算すると、時間ドメインでの循環遅延と同様の効果が生じる。

図１９及び図２０は循環遅延を行う場合における信号成分の変化を示す図である。

図１９は循環遅延が行われる前の元の信号成分を示す。元の信号を時間ドメインで所定の循環遅延値ｄ_１だけ循環遅延させると、元の信号の信号成分は図２０のように変化する。すなわち、ｄ_１の時間遅延を行うと、ｄ_１に相当する特定のθ_１により位相回転（循環シフト）を行うのと同様の効果が生じる。すなわち、時間ドメインでｄ_１の時間遅延を行うのと、周波数ドメインで各サブキャリアに所定の成分を加えるのとでは、同様の効果がある。

まとめると、図１９の信号に所定の位相シーケンスＣ_１を乗算して循環遅延を行うことができ、位相シーケンスＣ_１は下記式２のように表される。

図２１は特定信号に異なる３つの位相シーケンスを乗算した場合における信号成分の変化を示す図である。

図２１は、特定位相シーケンスＣ（１）が周波数インデックス１〜５に該当する信号に乗算され、特定位相シーケンスＣ（２）が周波数インデックス６〜１０に該当する信号に乗算され、特定位相シーケンスＣ（３）が周波数インデックス１１以上に該当する信号に乗算される場合を示す。周波数インデックス１〜５は特定ユーザ１（ＵＥ１）のための信号でもよく、ユーザ１には特定位相値θ_１を乗算することができる。図に示すように、循環遅延が行われた値は様々な位相を有する。１つのアンテナを介して又は複数のアンテナを介して循環遅延が行われた信号が送信されると、異なる位相値によって信号の大きさが変化する。特に、チャネル符号化が行われた信号に循環遅延が適用されると、信号の大きさが変化することによって受信側での選択性が向上するという利点がある。

本実施形態は、時間ドメインでの循環遅延又は周波数ドメインでの位相回転（循環シフト）により向上した性能を有する繰り返し信号送信方法を提供する。

本発明で提案する循環遅延方式を用いる信号繰り返し送信方式は、再送信又は繰り返し送信する信号を循環遅延させて送信する。これにより、受信側は送信された信号を合成して検出し、周波数選択性を高めて周波数ダイバーシティ利得を得る。

本発明は、時間的に繰り返される信号に適用可能であり、複数の送受信アンテナを有するＯＦＤＭシステムにおいては、様々な形態の送信を行うことにより、さらなる空間ダイバーシティ利得を得ることができる。

その結果、ここに記述された低い複雑度を求める特徴により、さらなる周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。

本発明の概念は、ＯＦＤＭシステムに遅延ダイバーシティのアイディアを適用する循環シフト送信ダイバーシティ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｓｈｉｆｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＣＳＴＤ）に関連する。ＣＳＴＤにおいて、送信アレイ内の各アンテナエレメントは、同一のＯＦＤＭ時間ドメインシンボルの循環シフトバージョンの送信を行う。ここで、各アンテナは、前記ＯＦＤＭシンボルを循環シフトした後に循環プレフィックスを追加し、前記循環プレフィックスにより提供された遅延・拡散防止（ｄｅｌａｙ−ｓｐｒｅａｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）が前記ＣＳＴＤによる影響を受けないようにする。

本発明は、複数のキャリアに適用できる複数の循環遅延を作成する段階と、少なくとも１つの受信側に送信しようとするデータシンボルに対し、繰り返し送信する繰り返し回数に基づいて循環遅延を行う段階と、前記循環遅延されたデータシンボルを前記複数のキャリアを利用して送信する段階とを含む、複数のキャリアを利用する繰り返し送信方法を提供する。前記送信する段階は、受信側からＮＡＣＫ信号を受信することによって、前記循環遅延されたデータシンボルを順次繰り返し送信する段階を含むことができる。前記送信する段階は、複数のアンテナを介して行うことができる。前記送信する段階は、１つのアンテナを介して行うことができる。前記複数のアンテナを介してそれぞれ送信されるデータシンボルの送信側は、固定することができる。前記複数のアンテナを介してそれぞれ送信されるデータシンボルの送信側は、繰り返し回数によって変更することができる。前記送信する段階は、前記循環遅延されたデータシンボルを１つのフレームに含めることで行うことができる。

また、本発明は、複数のキャリアに対する複数の循環遅延値を提供する段階と、受信機に送信されるデータシンボルの繰り返し送信回数に応じて、前記複数の循環遅延値を用いて循環遅延手順を行う段階と、前記複数のキャリアを利用して前記循環遅延されたデータシンボルを前記受信機に送信する段階とを含む、マルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信方法を提供する。前記送信する段階は、前記受信機からのフィードバック情報によって前記循環遅延されたデータシンボルを順次繰り返し送信する段階を含むことができる。前記送信する段階は、複数のアンテナを介して行うことができる。前記送信する段階は、１つのアンテナを介して行うことができる。前記データシンボルは、固定された送信機の複数のアンテナを介してそれぞれ送信することができる。前記データシンボルは、繰り返し回数によって変更される送信機の複数のアンテナを介してそれぞれ送信することができる。前記送信する段階は、前記循環遅延されたデータシンボルを１つのデータフレームに挿入することで行うことができる。

さらに、本発明は、複数のキャリアに対する複数の循環遅延値を提供し、受信機に送信されるデータシンボルの繰り返し送信回数に応じて前記複数の循環遅延値を用いて循環遅延手順を行うプロセッサと、前記プロセッサと連動し、前記複数のキャリアを利用して前記循環遅延されたデータシンボルを前記受信機に送信する送信機とを含む、マルチキャリアベースの無線アクセス技術における繰り返し送信装置を提供する。

ここに記述された特性及び態様は、様々なタイプの通信技術（例えば、広帯域無線エアインタフェース技術、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術、高いデータレートを提供するために考案された、いわゆる３．５Ｇ又は４Ｇシステム、Ｐベースのデータサービスなどを含むが、これに限定されるものではない）及び／又は様々な通信基準（例えば、ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭＡ、３ＧＰＰ ＨＳＤＰＡ、ＷＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｎ、ＩＥＥＥ ８０２．１６などを含むが、これに限定されるものではない）に関連して実現できる。このように、ここに記述された特性の少なくとも一部は、既に開発されているか、継続して開発中の標準にも適用可能である。

前述した本発明の実施形態は、本明細書の詳細な記載内容によって限定されるのではなく、特に断らない限り、広く解釈されるべきであることを理解できるであろう。従って、請求の範囲又はその範囲の同等物における構造的及び／又は機能的な変更及び変形は、請求の範囲に含まれる。

Claims (4)

1. 複数のサブキャリアを用いて繰り返し送信する方法であって、
   前記方法は、
   複数のサブキャリアを用いて送信されるべきシンボルを作成するステップと、
   前記シンボルを用いてＮ個の同一のシンボルを生成するステップであって、前記複数のサブキャリアを用いて送信されるべき前記Ｎ個の同一のシンボルに対して、Ｎ個の循環シフト値が適用され、前記Ｎ個の同一のシンボルの各々に対して適用される前記Ｎ個の循環シフト値は、互いに異なる、ステップと、
   送信電力に関連するファクターをＮ個の異なる循環シフト値の適用されたシンボルの各々に対して乗算するステップと、
   ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を、前記Ｎ個の異なる循環シフト値の適用されたシンボルに対して前記送信電力に関連する前記ファクターを乗算したものの各々に対して実行するステップと、
   単一のアンテナを介して前記ＩＦＦＴの実行されたシンボルを前記複数のサブキャリアを用いて送信するステップであって、前記Ｎ個の循環シフト値は、前記単一のアンテナに対して特異的に決定される、ステップと
   を含む、方法。
2. 前記シンボルは、受信器に送信されるべき制御情報を表し、前記Ｎ個の循環シフト値および送信電力に関連する前記ファクターは、前記受信器から受信される、請求項１に記載の方法。
3. マルチキャリアベースの無線アクセス技術において繰り返し送信を実行するための装置であって、
   前記装置は、プロセッサと、送信器とを含み、
   前記プロセッサは、
   複数のサブキャリアを用いて送信されるべきシンボルを作成することと、
   前記シンボルを用いてＮ個の同一のシンボルを生成することであって、前記複数のサブキャリアを用いて送信されるべき前記Ｎ個の同一のシンボルに対して、Ｎ個の循環シフト値が適用され、前記Ｎ個の同一のシンボルの各々に対して適用される前記Ｎ個の循環シフト値は、互いに異なり、前記Ｎ個の循環シフト値は、単一のアンテナに対して特異的に決定される、ことと、
   送信電力に関連するファクターをＮ個の異なる循環シフト値の適用されたシンボルの各々に対して乗算することと、
   ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を、前記Ｎ個の異なる循環シフト値の適用されたシンボルに対して前記送信電力に関連する前記ファクターを乗算したものの各々に対して実行することと
   を行うように適合され、
   前記送信器は、前記プロセッサと協働し、かつ、前記ＩＦＦＴの実行されたシンボルを前記複数のサブキャリアを用いて送信するように適合されている、装置。
4. 前記シンボルは、受信器に送信されるべき制御情報を表し、前記Ｎ個の循環シフト値および送信電力に関連する前記ファクターは、前記受信器から受信される、請求項３に記載の装置。