WO2006106674A1

WO2006106674A1 - 下りリンクチャネル用の送信装置及び送信方法

Info

Publication number: WO2006106674A1
Application number: PCT/JP2006/306300
Authority: WO
Inventors: Mamoru Sawahashi; Kenichi Higuchi; Hiroyuki Atarashi
Original assignee: Ntt Docomo, Inc.
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2006-10-12
Also published as: BRPI0608673A2; RU2007136936A; CN101171770A; KR20070114388A; TW200707948A; US8009748B2; EP1865626A1; US20090161772A1; JP2006287757A; EP1865626A4; TWI309517B; CN101171770B; RU2405258C2

Abstract

　下りリンクチャネルの信号品質を向上させる送信装置は、制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルを送信する。本装置は、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する手段と、マルチビーム又は可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信する手段とを備える。

Description

明細書

下りリンクチャネル用の送信装置及び送信方法

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に下りリンクチャネル用の送信装置及び送信方法に関する。

背景技術

[0002] IMT- 2000 (International Mobile Telecommunications- 2000)に代表されるような第 3世代の通信方式では下りリンクの高速大容量ィ匕が特に必要とされ、例えば 5MHz の周波数帯域を用いて 2Mbps以上の情報伝送レートが実現されて、る。し力しながら、更なる伝送レートの高速化、大容量ィ匕及び低コストィ匕が今後の通信システムには要求される。また、移動端末の低消費電力化も必要になる。通信システムにおけるチャネル構成法を改善することで、信号伝送の高品質ィ匕を図る技術については、特許文献 1に開示されている。

特許文献 1：特開 2003-259454号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 本発明の課題は、下りリンクチャネルにおける信号品質を向上させる送信装置及び送信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0004] 本発明では、制御チャネル、パイロットチャネル及びデータチャネルを送信する送信装置が使用される。本送信装置は、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する手段と、マルチビーム又は可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信する手段とを備える。

発明の効果

[0005] 本発明によれば、下りリンクチャネルにおける信号品質を向上させることができる。図面の簡単な説明

[図 1]セクタビームを説明するための図である。

[図 2]マルチビーム及び適応指向性ビームを説明するための図である。

圆 3]セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その 1)を示す。

圆 4]セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その 2)を示す。

[図 5]セクタビームを受信する受信機の概略ブロック図を示す。

[図 6]マルチビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。

圆 7]適応指向性ビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。

圆 8]本発明の一実施例により実現される下りリンクの伝送方式を示す図表である。

[図 9A]パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図である。

[図 9B]パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図である。

[図 9C]パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図である。

[図 9D]パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図である。

[図 9E]パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図である。

[図 10A]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。

[図 10B]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。

[図 11A]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 2)である。

[図 11B]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 2)である。

[図 12A]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。

[図 12B]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。

[図 13A]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。 [図 13B]パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。

[図 14A]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。

[図 14B]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。

[図 14C]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。

[図 15A]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 2)である。

[図 15B]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 2)である。

[図 16A]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。

[図 16B]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。

[図 16C]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。

[図 17A]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。

[図 17B]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。

[図 17C]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。

[図 17D]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。

[図 18A]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 5)である。

[図 18B]データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 5)である。

符号の説明

302— 1〜N データチャネル処理部； 304 制御チャネル処理部； 306多重部

D

； 308 高速逆フーリエ変換部； 310 ガードインターバル揷入部； 312 ディジタルアナログ変換部（DZA) ; 322 ターボ符号器； 324 データ変調器； 326 ィンターリーバ； 328 直並列変換部（SZP) ; 330 拡散部； 342 畳込み符号器； 344 QPSK変調器； 346 インターリーバ； 348 直並列変換部（SZP) ; 35 0 拡散部；

402 Ε¾β^402 ; 404 ^ ^; 406 ノンドノスフイノレ夕； 408 ミキサ； 410 局部発振器； 412 バンドパスフィルタ； 414 電力増幅器；

502 アンテナ； 504 低雑音増幅器； 506 ミキサ； 508 局部発振器； 510 帯域通過フィルタ； 512 自動利得制御部； 514 直交検波器； 516 局部発振器； 518 アナログディジタル変換部； 520 シンボルタイミング検出部； 522 ガードインターバル除去部； 524 高速フーリエ変換部； 526 デマルチプレクサ； 528 チャネル推定部； 530 逆拡散部； 532 並直列変換部（PZS) ; 534 逆拡散部； 536 ディンタリーバ； 538 ターボ符号器； 540 ビタビデコーダ； 602 送信ウェイト設定部； 604— 1〜N 多重部； 606— 1〜N RF送信部； 6

12— 1〜N RF受信部； 614— 1〜N 分離部； 616— 1〜L 受信ウェイト設定部；

702 信号測定部； 704 送信ウェイト制御部； 706 受信ウェイト制御部発明を実施するための最良の形態

[0008] 本発明の一態様によれば、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、所定の既知信号がパイロットチャネルとして送信される。データチャネルは、マルチビーム又は可変指向性ビームで送信される。マルチビーム及び可変指向性ビームのようにビームの種類を複数用意し、伝送するチャネルに応じて適切なビームを使、分けることができるので、伝送効率を含む信号品質を向上させることができる。

[0009] 本発明の一態様によれば、所定の既知信号が、可変指向性ビームで、個別パイ口ットチャネルとして移動端末毎に送信される。可変指向性ビームは、移動端末の位置に応じて指向性が変化するので、その移動端末に高品質の信号を伝送することができる。

[0010] 本発明の一態様によれば、制御チャネル力マルチビーム又は可変指向性ビームで送信される。

[0011] 本発明の一態様によれば、可変指向性ビーム用の重み係数が、移動端末の位置に応じて適応的に算出される。これにより、移動端末の位置に最適に指向するビームで、信号を伝送することができる。

[0012] 本発明の一態様によれば、可変指向性ビームが、 1以上の固定指向性ビームを切り換えることによって生成される。マルチビーム中の固定指向性ビームの重み係数は、固定ウェイトであるので、重み係数を新たに算出せずに、移動端末の位置に応じてビームを簡易に指向させることができる。 [0013] 本発明の一態様によれば、パイロットチャネル及びデータチャネルが時分割多重化方式又は周波数分割多重化方式で多重化される。

[0014] 本発明の一態様によれば、制御チャネルとデータチャネルが時分割多重化又は符号分割多重化方式で多重化される。

[0015] 本発明の一態様によれば、制御チャネル力パイロットチャネル又はデータチヤネルと周波数分割多重化方式で多重化される。

[0016] 本発明の一態様によれば、データチャネルに含まれる複数のトラフィックデータが、時分割多重化方式、周波数分割多重化方式及び符号分割多重化方式のうちの 1以上の方式で多重化される。

[0017] 本発明の一態様によれば、複数のトラフィックデータが、時間、周波数及び符号の 1 以上に関してインターリーブされる。これにより、時間、周波数及び符号の 1以上に関するダイバーシチ効果が得られ、信号の伝送品質を更に向上させることができる。実施例 1

[0018] [ビーム]

本発明の一実施例では、下りリンクにおける各種のチャネル力 4種類のビームの 1 つ以上を用いて基地局から移動端末へ伝送される。 4種類のビームには、（1)セクタビーム、（2)マルチビーム、（3)スィッチトビーム及び (4)適応指向性ビームが含まれる。

[0019] (1)セクタビームは、基地局が担当するセル又はセクタ全域に広がるアンテナ利得パターンを実現する指向性ビームである。図 1には、 120度の広がりを有するセクタ全域に対するセクタビーム（のアンテナ利得パターン）が破線で描かれてヽる。

[0020] (2)マルチビームは、互いに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームを含む。それら複数の固定指向性ビームで 1つのセクタをカバーするようにビーム数が設定される。図 2には、破線で示される N個の固定指向性ビームで 1つのセクタがカバーされる様子が示されて、る。

[0021] (3)スィッチトビームは、マルチビームに含まれる 1以上の固定指向性ビームを、移動端末の位置に応じて切り換えることによって生成される指向性ビーム (切換指向性ビームと呼んでもよい。）である。例えば、移動端末が、図 2の点 Pから点 Qに移動したとすると、スィッチトビームは、当初はビーム 1に等しいが、後にビーム 3に切り換えられる。また、ビーム 1とビーム 2の双方に同程度に近い移動端末 (例えば、点 R)に対しては、ビーム 1とビーム 2の合成された指向性ビームで、その移動端末に対するスィツチトビームを形成してもよ、。

[0022] (4)適応指向性ビームでは、そのビームを実現するために各アンテナに設定される重み係数が、移動端末の位置に応じて適応的に算出される。スィッチトビームも適応指向性ビームも移動端末の位置に応じて指向方向が変化する点では共通するが、適応指向性ビームは、ビームの重み係数が予め設定されておらず逐次算出される点で、スィッチトビームと異なる。図 2では、適応指向性ビームが実線で描かれている。

[0023] [装置構成]

図 3は、セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その 1)を示す。この送信機は典型的には基地局に設けられるが、同様の送信機を移動端末に備えてもよい。基地局は、直交周波数符号分割多重化 (OFCDM)方式の通信システムに使用される。基地局は、 N個のデータチャネル処理部 302— 1〜Nと、制御チャネル処理部

D D

304と、多重部 306と、高速逆フーリエ変換部 308と、ガードインターバル揷入部 310 と、ディジタルアナログ変換部（DZA) 312とを有する。 N個のデータチャネル処理

D

部 302— 1〜Nは同様な構成及び機能を有するので、 302— 1がそれらを代表して

D

説明される。データチャネル処理部 302— 1は、ターボ符号器 322と、データ変調器 324と、インターリーバ 326と、直並列変換部（SZP) 328と、拡散部 330とを有する。制御チャネル処理部 304は、畳込み符号器 342と、 QPSK変調器 344と、インターリーバ 346と、直並列変換部（SZP) 348と、拡散部 350とを有する。尚、符号拡散を行わない直交周波数多重化 (OFDM)方式が採用される他の実施例では、拡散部 3 30, 350は省略される。

[0024] N個のデータチャネル処理部 302— 1〜Nは、トラフィック情報データを OFCDM

D D

方式で伝送するためのベースバンド処理を行う。ターボ符号器 322は、トラフィック情報データの誤り耐性を高めるための符号ィ匕を行う。データ変調器 324は、 QPSK、 1 6QAM、 64QAM等のような適切な変調方式で、トラフィック情報データを変調する。適応変調符号化（AMC : Adaptive Modulation and Coding)が行われる場合には、この変調方式は適宜変更される。インターリーバ 326は、トラフィック情報データの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。直並列変換部 (S/P) 328 は、直列的な信号系列 (ストリーム)を並列的な信号系列に変換する。並列的な信号系列数は、サブキャリア数に応じて決定されてもよい。拡散部 330は、並列的な信号系列の各々に所定の拡散符号を乗算することで、符号拡散を行う。本実施例では 2 次元拡散が行われ、時間方向及び Z又は周波数方向に信号が拡散される。

[0025] 制御チャネル処理部 304は、制御情報データを OFCDM方式で伝送するためのベースバンド処理を行う。畳込み符号器 342は、制御情報データの誤り耐性を高めるための符号ィ匕を行う。 QPSK変調器 344は、制御情報データを QPSK変調方式で変調する。適切ないかなる変調方式が採用されてもよいが、制御情報データの情報量は比較的少ないので、本実施例では、変調多値数の少ない QPSK変調方式が採用されている。インターリーバ 346は、制御情報データの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。直並列変換部（SZP) 348は、直列的な信号系列を並列的な信号系列に変換する。並列的な信号系列数は、サブキャリア数に応じて決定されてもよい。拡散部 350は、並列的な信号系列の各々に所定の拡散符号を乗算することで、符号拡散を行う。

[0026] 多重部 306は、処理済みのトラフィック情報データと、処理済みの制御情報データとを多重化する。多重化は、時間多重、周波数多重及び符号多重の何れの方式でもよい。本実施例では、多重化部 306に、パイロットチャネルが入力され、これも多重化される。他の実施例では、図中破線で示されるように、パイロットチャネルが直並列変換部 348に入力され、パイロットチャネルが周波数軸方向に多重化される（これについては、後述される。；)。

[0027] 高速逆フーリエ変換部 308は、そこに入力された信号を高速逆フーリエ変換し、 O FDM方式の変調を行う。

[0028] ガードインターノレ揷入部 310は、変調済みの信号にガードインターバルを付加することで、 OFDM方式におけるシンボルを作成する。周知のように、ガードインターバルは、伝送するシンボルの先頭又は末尾の一部を複製することによって得られる。

[0029] ディジタルアナログ変換部（DZA) 312は、ベースバンドのディジタル信号をアナ口グ信号に変換する。

[0030] 図 4は、セクタビームを送信する送信機の概略ブロック図（その 2)を示し、図 3のディジタルアナログ変換部 312以降の部分 (RF送信部）を示す。 RF送信部は、直交変調器 402と、局咅発振器 404と、ノンドノスフイノレタ 406と、ミキサ 408と、局咅発振器 410と、バンドパスフィルタ 412と、電力増幅器 414とを有する。

[0031] 直交変調器 402は、そこに入力された信号から、中間周波数の同相成分 (I)及び直交成分 (Q)を生成する。バンドパスフィルタ 406は、中間周波数帯域に対する余分な周波数成分を除去する。ミキサ 408は、局部発振器 410を用いて、中間周波数の信号を高周波数の信号に変換 (アップコンバート)する。バンドパスフィルタ 412は余分な周波数成分を除去する。電力増幅器 414は、アンテナ 416から無線送信を行うために、信号の電力を増幅する。

[0032] トラフィック情報データは、ターボ符号器 322で符号ィ匕され、データ変調部 324で変調され、インターリーバ 326で並べ換えられ、直並列変翻328で並列化され、拡散部 330でサブキャリア成分毎に拡散される。制御情報データも同様に、符号化され、変調され、インターリーブされ、並列化され、サブキャリア成分毎に拡散される。拡散後のデータチャネル及び制御チャネルは、多重部 326でサブキャリア毎に多重化され、高速逆フーリエ変換部 308で OFDM方式の変調が行われ、変調後の信号にガードインターバルが付カ卩され、ベースバンドの OFDMシンボルが出力される。ベースバンドの信号は、アナログ信号に変換され、 RF処理部の直交変調器 402で直交変調され、帯域制限の後に適切に増幅されて無線送信される。

[0033] 図 5は、セクタビームを受信する受信機の概略ブロック図を示す。このような受信機は、典型的には移動端末に設けられるが、基地局に備えられてもよい。受信機は、説明の便宜上セクタビームを受信するように説明されるが、このような受信機は、他のビームの受信に使用されてもよい。受信機は、アンテナ 502と、低雑音増幅器 504と、ミキサ 506と、局部発振器 508と、帯域通過フィルタ 510と、自動利得制御部 512と、直交検波器 514と、局部発振器 516と、アナログディジタル変換部 518と、シンボルタイミング検出部 520と、ガードインターバル除去部 522と、高速フーリエ変換部 524 と、デマルチプレクサ 526と、チャネル推定部 528と、逆拡散部 530と、並直列変換部（PZS) 532と、逆拡散部 534と、ディンタリーバ 536と、ターボ符号器 538と、ビタビデコーダ 540とを有する。

[0034] 低雑音増幅器 504は、アンテナ 502で受信した信号を適切に増幅する。増幅後の信号は、ミキサ 506及び局部発振器 508により中間周波数に変換される（ダウンコンバート)。帯域通過フィルタ 510は、不要な周波数成分を除去する。自動利得制御部 512は、信号レベルが適切に維持されるように、増幅器の利得が制御される。直交検波器 514は、局部発振器 516を用いて、受信した信号の同相成分 (I)及び直交成分 (Q)に基づいて、直交復調する。アナログディジタル変換部 518は、アナログ信号をディジタル信号に変換する。

[0035] シンボルタイミング検出部 520は、ディジタル信号に基づ!/、て、シンボル（シンボル境界）のタイミングを検出する。

[0036] ガードインターノレ除去部 522は、受信した信号力もガードインターバルに相当する部分を除去する。

[0037] 高速フーリエ変換部 524は、入力された信号を高速フーリエ変換し、 OFDM方式の復調を行う。

[0038] デマルチプレクサ 526は、受信した信号に多重化されて!/、るパイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルを分離する。この分離方法は、送信側の多重化（図 3 の多重部 306での処理内容）に対応して行われる。

[0039] チャネル推定部 528は、パイロットチャネルを用いて伝搬路の状況を推定し、チヤネル変動を補償するように、振幅及び位相を調整するための制御信号を出力する。この制御信号は、サブキャリア毎に出力される。

[0040] 逆拡散部 530は、チャネル補償済みのデータチャネルをサブキャリア毎に逆拡散する。コード多重数は C であるとする。

mux

[0041] 並直列変換部 (P/S) 532は、並列的な信号系列を直列の信号系列に変換する。

[0042] 逆拡散部 534は、チャネル補償済みの制御チャネルを逆拡散する。

[0043] ディンタリーバ 536は、信号の並ぶ順序を所定のパターンに従って変更する。所定のパターンは、送信側のインターリーバ（図 3の 326)で行われる並べ換えの逆パターンに相当する。 [0044] ターボ符号器 538及びビタビデコーダ 540は、トラフィック情報データ及び制御情報データをそれぞれ復号する。

[0045] アンテナで受信された信号は、 RF受信部内で増幅、周波数変換、帯域制限、直交復調等の処理を経てディジタル信号に変換される。ガードインターバルの除去された信号に対して、高速フーリエ変換部 524によって OFDM方式の復調が行われる。復調後の信号は、分離部 526でパイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルにそれぞれ分離される。ノィロットチャネルは、チャネル推定部に入力され、伝搬路の変動を補償する制御信号がそこ力サブキャリア毎に出力される。データチャネルは制御信号を用いて補償され、サブキャリア毎に逆拡散され、直列的な信号に変換される。変換後の信号は、ディンタリーバ 526で、インターリーバで施された並べ換えと逆パターンで並べ換えられ、ターボ復号器 538で復号される。制御チャネルも同様に、制御信号によりチャネル変動が補償され、逆拡散され、ビタビデコーダ 540で復号される。以後、復元されたデータ及び制御チャネルを利用する信号処理が行われる。

[0046] 図 6は、マルチビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。このような送受信機は、典型的には基地局に設けられるが、移動端末に設けられてもよい。図 3で説明済みの要素については同じ参照番号が付され、更には説明されない。図 6では、制御チャネルに関する処理要素は省略されている。図 6には、送信ウェイト設定部 602と、アンテナ数（N)個の多重部 604— 1〜Nと、 N個の RF送信部 606— 1 〜Nと、 N個の RF受信部 612—1〜Nと、 N個の分離部 614— 1〜Nと、 L個の受信ウェイト設定部 616— 1〜Lとが描かれている。

[0047] 送信ウェイト設定部 602は、 N個のアンテナから送信される信号に送信ウェイト（重み係数)をそれぞれ乗算する。この送信ウェイトは、マルチビームを実現するように予め用意された固定ウェイトである。

[0048] N個の多重部 604— 1〜Nは、送信する信号をアンテナ毎に合成する。例えば、多重部 604— 1は、第 1のアンテナ力も送信する信号を、 N個のデータチャネル処理

D

部から収集し、合成する。多重部 604— 2は、第 2のアンテナから送信する信号を、 N 個のデータチャネル処理部力収集し、合成する。 [0049] N個の RF送信部 606— 1〜Nは、信号を無線周波数で送信するための処理をアンテナ毎に行う。処理内容は、概して図 4に関して説明されてものと同様であり、周波数変換、帯域制限、電力増幅等が行われる。

[0050] N個の RF受信部 612— 1〜Nは、 RF送信部と概ね逆の動作を行い、 N個のアンテナで受信した信号をベースバンドでの処理に相応しい信号に変換する。

[0051] N個の分離部 614— 1〜Nは、上記の多重部と概ね逆の動作を行い、そこに入力された信号を N個のデータチャネル処理部にそれぞれ分配する。

D

[0052] L個の受信ウェイト設定部 616— 1〜Lは、 N個のアンテナ力も受信された信号の各々に受信ウェイトを乗算し、合成する。この処理はノス毎に行われ、本実施例では L 個のマルチパス伝搬経路が想定されている。パス毎の合成後の信号は、不図示のレーク合成器 (Rake combiner)へ与えられる。これらの処理は、サブキャリア毎に行われる。受信ウェイトは、送信ウェイトと同様に、マルチビームを実現するように予め用意された固定ウェイトである。送信ウェイト及び受信ウェイトは同じでもよいし、異なつていてもよい。例えば、送受信に同じ周波数が使用される場合は、上り及び下りリンクの伝搬路状況は同様であることが予想されるので、送受に同じウェイトが使用されてもよい。逆に、上下リンクに異なる周波数が使用される場合には、上り及び下りリンクの伝搬路状況が異なる力もしれないので、異なるウェイトが使用されてもよい。

[0053] 基地局が、スィッチトビームを送受信に使用する場合も、図 6に示される処理要素が使用される。但し、送信及び受信ウェイトや多重部及び分離部等が異なる。冒頭で説明したように、スィッチトビームは、マルチビームに含まれる 1以上の固定指向性ビームである。従って、ある移動端末 # 1に対するスィッチトビームを実現する送信ゥェイトは、その移動端末 # 1に対応する固定指向性ビーム (例えば、指向方向が Θ )に関する送信ウェイトである。その送信ウェイトが、第 1のデータチャネル処理部 302— 1内の送信ウェイト乗算部 602で設定される。別の移動端末 # 2に対するスィッチトビームを実現する送信ウェイトは、その移動端末 # 2に対応する固定指向性ビーム (例えば、指向方向が Θ )に関する送信ウェイトである。その送信ウェイトが、第 2のデー

2

タチャネル処理部 302— 2内の送信ウェイト乗算部 602で設定される。スィッチトビームが使用される場合には、移動端末毎にスィッチトビームを切り換える。従って、多重部 604— 1〜Nは、ある時点では第 1の移動端末に関する信号のみを出力し、別の時点では第 2の移動端末に関する信号のみを出力する、以下同様に、他の移動端末に関しても同様の処理が行われる。これにより、ある時点では第 1の移動端末に関するスィッチトビームが送信され、別の時点では第 2の移動端末に関するスィッチトビームが送信され、以下同様に、スィッチトビームが時分割で切り換えられる。

[0054] 受信の場合は、上記の送信に関する処理と概ね逆の処理が行われる。即ち、分離部は、ある時点でそれらに入力された信号を第 1の移動端末に関する処理を行う部分 (典型的には、データチャネル処理部 302—1)に与え、別の時点では第 2の移動端末に関する処理を行う部分 (典型的には、データチャネル処理部 302— 2)に与え、以下同様な処理が行われる。データチャネル処理部内では、各アンテナで受信された信号に、受信ウェイトが乗算される。この受信ウェイトは、移動端末に対応するスイッチトビームを実現するウェイトである。

[0055] 図 7は、適応指向性ビームを送受信に使用する基地局の概略ブロック図を示す。図 6の送受信機と同様に、このような送受信機は、典型的には基地局に設けられるが、移動端末に設けられてもよい。図 3及び図 6で説明済みの要素については同様の参照番号が付され、更には説明されない。冒頭で説明したように、適応指向性ビームでは、移動端末の位置に応じて指向方向等が適応的に変化する。その変化は、複数の固定指向性ビーム間の離散的な切換ではなぐ連続的なものである。図 7には、信号測定部 702と、送信ウェイト制御部 704と、受信ウェイト制御部 706とが示されている。

[0056] 信号測定部 702は、各アンテナ力も受信した信号の受信電力や到来方向等を測定し、測定値を送信及び受信ウェイト制御部 704, 706に出力する。

[0057] 送信ウェイト制御部 704は、測定値に基づいて、信号品質を更に良好にするように送信ウェイトを調整する。この調整を行うアルゴリズムは、適応アレーアンテナ (AAA ： adaptive array antenna)に関する適切ないかなる最適化アルゴリズムでもよい

。例えば、受信信号品質に関する何らかの評価関数が最小値に到達するように、送信ウェイトが逐次的に更新されてもよい。

[0058] 受信ウェイト制御部 706でも同様に、測定値に基づいて、信号品質を更に良好にするように受信ウェイトが調整される。

[0059] [送信方法]

図 3乃至図 7に関して説明された装置を用いることで、信号の送受信に各種のビームを使用することができる。本実施例では、（1)共通制御チャネル、（2)付随制御チャネル、（3)共有パケットデータチャネル、（4)個別パケットデータチャネル、（5)第 1 共通パイロットチャネル、（6)第 2共通パイロットチャネル及び（7)個別パイロットチヤネルの全部又は一部力下りリンクで伝送される。

[0060] (1)共通制御チャネルは、報知チャネル（BCH)、ページングチャネル（PCH)及び下りリンクアクセスチャネル (FACH)を含む。共通制御チャネルは、リンク設定や呼制御等の比較的高いレイヤでの処理に関する制御情報を含む。

[0061] (2)付随制御チャネルは、比較的低!、レイヤでの処理に関する制御情報を含み、共有パケットデータチャネルを復調するのに必要な情報を含む。必要な情報には、例えば、パケット番号、変調方式、符号化方式、送信電力制御ビット、再送制御ビット等が含まれてもよい。

[0062] (3)共有パケットデータチャネルは、複数のユーザ間で共有される高速の無線リソースである。無線リソースは、周波数、符号、送信電力等で区別されてもよい。無線リソースの共有は、時間分割多重化 (TDM)、周波数分割多重化 (FDM)及び Z又は符号分割多重化 (CDM)方式で行われてもよ!/ヽ。多重化の具体的な態様につ!ヽては、図 14A— C以降の図を参照しながら後述される。高品質なデータ伝送を実現するため、適応変調符号化 (AMC)方式、自動再送 (ARQ： Automatic Repeat Re quest)方式等が採用される。

[0063] (4)個別パケットデータチャネルは、特定のユーザに専用に割り当てられる無線リソースである。無線リソースは、周波数、符号、送信電力等で区別されてもよい。高品質なデータ伝送を実現するため、適応変調符号化 (AMC)方式、自動再送 (ARQ) 方式等が採用される。

[0064] (5)第 1共通パイロットチャネルは、送信側及び受信側で既知の既知信号を含み、セクタビームで伝送される。既知信号は、ノィロット信号、参照信号、トレーニング信号等と呼ばれてもよい。第 1共通パイロットチャネルは、セクタビームの伝搬路の推定等に使用される。

[0065] (6)第 2共通パイロットチャネルは、送信側及び受信側で既知の既知信号を含み、マルチビームで伝送される。即ち、複数の固定指向性ビームの各々で、既知信号を送信することによって、第 2共通パイロットチャネルが伝送される。第 2共通パイロットチャネルは、ある固定指向性ビームの伝搬路の推定等に使用される。

[0066] (7)個別パイロットチャネルは、送信側及び受信側で既知の既知信号を含み、適応指向性ビームで伝送される。個別パイロットチャネルは、適応指向性ビームの伝搬路の推定等に使用される。

[0067] 概して、（ 1)〜 (4)の信号の内容は、送信側及び受信側の少なくとも一方で未知であるが、（5)〜（7)のパイロットチャネルの内容は、通信開始前に送受双方で既知である。

[0068] 図 8は、本発明の一実施例により実現される下りリンクの伝送方式を示す。この図表は、 4通りの送信方式 1〜4を示し、各送信方式は、上記の 7種類のチャネルをどのようなビームで送信するかを定める。送信方式 1では、共通制御チャネル、第 1共通パィロットチャネル及び付随制御チャネル力セクタビーム（図 1)で送信される。共通パケットデータチャネル、個別パケットデータチャネル及び第 2共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスィッチトビーム（図 2)で送信される。第 1共通パイロットチヤネルは、共通制御チャネル及び付随制御チャネルに関する伝搬路を推定するために使用される。第 2共通パイロットチャネルは、共有パケットデータチャネル及び個別パケットデータチャネルに関する伝搬路を推定するために使用される。個別パイロットチャネルは伝送されない。従って、送信方式 1によれば、送信ウェイトを適応的に演算する必要がないので、これは、簡易な基地局に有利である。

[0069] 送信方式 2では、共通制御チャネル、第 1共通パイロットチャネル及び付随制御チャネル力セクタビームで送信される。共通パケットデータチャネルは、マルチビーム、スィッチトビーム又は適応指向性ビームで送信される。個別パケットデータチャネル及び個別パイロットチャネルは、適応指向性ビームで送信される。第 2共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスィッチトビームで送信される。第 1共通パイロットチヤネルは、共通制御チャネル及び付随制御チャネルに関する伝搬路を推定するために使用される。第 2共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスィッチトビームで伝送される共有パケットデータチャネルの伝搬路を推定するために使用される。個別パイロットチャネルは、個別パケットデータチャネル及び適応指向性ビームで送信される共有パケットデータチャネルの伝搬路を推定するために使用される。送信方式 2 は、個別パケットデータチャネルを適応指向性ビームで送信するので、その特定のュ一ザに更に高品質のサービスを提供することができる。

[0070] 送信方式 3では、第 1共通パイロットチャネル及び個別パイロットチャネルが送信されず、送信される他のチャネルは総てマルチビーム又はスィッチトビームで送信される。共通制御チャネル、付随制御チャネル、共有パケットデータチャネル及び個別パケットデータチャネルの伝搬路の総てに関して、第 2共通ノィロットチャネルによるチャネル推定が行われる。何れのチャネルの伝搬路も、マルチビーム中の固定指向性ビームに関するものだ力もである。この方式によれば、送信ウェイトを適応的に演算する必要がないことに加えて、パイロットチャネルを 1種類に減らすことができる。パイロットチャネルのためのリソース及び/又はオーバーヘッドが少なくて済むので、この方式は、情報の伝送効率等の観点力有利である。

[0071] 送信方式 4では、共通制御チャネル及び付随制御チャネル力マルチビーム又はスィッチトビームで送信される。共有パケットデータチャネル、個別パケットデータチヤネル及び個別パイロットチャネルは、適応指向性ビームで送信される。第 1共通パイロットチャネルは送信されない。第 2共通パイロットチャネルは、マルチビーム又はスィツチトビームで送信される。共通制御チャネル及び付随共通制御チャネルの伝搬路に関して、第 2共通パイロットチャネルによるチャネル推定が行われる。共有パケットデータチャネル及び個別パケットデータチャネルの伝搬路の総てに関して、個別パイロットチャネルによるチャネル推定が行われる。この方式も、第 1共通パイロットチヤネルを送信しなくて済む点で有利である。共有及び個別パケットデータチャネルは適応指向性ビームで送信されるので、データチャネルを高品質に伝送することができる。なお、適応指向性ビームの伝搬路が、何れかの固定指向性ビームの伝搬路で近似することにするならば、個別パイロットチャネルの代わりに、その固定指向性ビームで伝送された第 2共通パイロットチャネルが利用されてもよい。その場合は、送信方式 3 と同様に、パイロットチャネルを 1種類に減らすことができる。

実施例 2

[0072] 次に、（第 1共通、第 2共通又は個別)パイロットチャネル、（共通又は付随)制御チャネル及び (共通又は個別）データチャネルの多重化方式が説明される。多重化は、時間分割多重化 (TDM)、周波数分割多重化 (FDM)及び符号分割多重化 (CDM )の 1つ以上を用いて行われる。 TDM及び CDMは、図 3, 6, 7の送信機中の多重部 306等で行われる。これに応じて、受信機における多重化された信号の分離は、図 5の分離部 526等で行われる。 FDMは、図 3, 6, 7の送信機中の直並列変換部 3 28, 348等で行われる。これに応じて、受信機では図 5の並直列変換部 532等で、多重化された信号の分離が行われる。 TDMは、多重化される複数の信号を 1つずつ切り換えることで行われる力 FDM及び CDMは、多重化される複数の信号を加算することで行われる。以下に多重化の様々な態様が説明されるが、これらは単なる一例であり、限定的に列挙されたものではないことに留意を要する。

[0073] 図 9A— Eは、パイロットチャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す。

図 9Aは、パイロット及びデータチャネルが時間多重される様子を示す。周波数選択性フェージングの影響が強い場合は、このように、パイロットチャネルを周波数方向に沿って挿入した方が有利である。周波数方向にインターリーブを施すことで、伝送品質の劣化を軽減できるからである。図 9Bは、パイロット及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。

[0074] 図 9C Dは、第 1又は第 2共通ノィロットチャネルと、個別パイロットチャネルと、データチャネルとの多重化の一例を示す。図 9Cは、共通及び個別パイロットチャネル並びにデータチャネル力時間多重される様子を示す。このような多重化は、下りチャネルに符号拡散を行わない (符号拡散率 SFが 1の）マルチキャリア方式を採用するホットスポット (孤立セル)のような通信環境に特に有利である。孤立セルでは、隣接するセル力の干渉 (他セル干渉）は考慮しなくてよぐ自セル内の干渉は、サブキヤリア間の直交性によって非常に小さくできる。従って、このような通信環境では、符号拡散を行わない方が有利である。符号拡散を行うと (符号拡散率 SFを 1より大きく設定すると）、自セル内の干渉が大きくなるからである。また、フージングは、時間軸及び周波数軸の双方で生じる可能性がある力周波数方向のフージングは、時間方向のそれより変化が激しいことが多い。従って、周波数多重を行うよりも、時間多重した方が、伝送品質の劣化を抑制できる。

[0075] 図 9Dは、共通及び個別パイロットチャネルを符号多重し、且つそれらとデータチヤネルを時間多重する様子を示す。この例でも、データチャネルは符号多重されていないので、図 9Cに関して説明したのと同様に、データチャネルで符号拡散率 SFを 1 にする動作モードを採用することができる。周波数軸方向のフェージングは比較的大きく変動するので、個別及び共通パイロットチャネルの拡散は、なるべく時間方向に沿って行われることが望ましい。このため、図示の例では、図 9Cの場合よりも、個別及び共通パイロットチャネルの持続時間が幾分長くなつている。

[0076] 図 9Eは、個別パイロット及びデータチャネルを符号多重し、それらと共通パイロットチャネルを時間多重する様子を示す。個別パイロットチャネルは、移動端末毎に割り当てられるので、数多く設定できることが望ましい。この例では、個別パイロットチヤネルの持続時間が、図 9C, 9Dに示したものより長い。従って、符号拡散率 SFを大きく設定し、多数の拡散符号を確保し、より多くの個別パイロットチャネルを用意することができる。このような多重化は、例えば、隣接するセル力の干渉 (他セル干渉）に配慮しなければならないマルチセル構成の通信環境に好都合である。

[0077] 図 10A, 10Bは、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。図 10Aは、パイロット、制御及びデータチヤネルが時間多重される様子を示す。上述したように、周波数選択性フェージングの影響に配慮する観点からは、このように多重化するのが好ましい。図 10Bは、パイロット及び制御チャネルが周波数多重され、パイロット及びデータチャネルが周波数多重され、制御及びデータチャネルが時間多重される様子を示す。

[0078] 図 11A— Bは、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 2)である。図 11Aは、パイロット及び制御チャネルが周波数多重され、それらとデータチャネルとが時間多重される様子を示す。図 10Aではデータチャネルの前に 2シンボル分の期間が必要とされているが、図 11Aの例ではデータチャネルの前に 1シンボル分の期間しか要しない点で有利である。図 11Bは、パイ口ット、制御及びデータチャネルが時間多重され、制御及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。

[0079] 図 12A— Bは、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。図 12Aは、パイロットチャネルと、制御及びデータチャネルとが時間多重され、制御及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す。図 12Bは、パイロット、制御及びデータチャネルが周波数多重される様子を示す

[0080] 図 13A— Bは、パイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。図 13Aは、パイロットチャネルと、制御及びデータチャネルとが時間多重され、制御及びデータチャネルが符号多重される様子を示す。図 13Bは、パイロットチャネルと、制御及びデータチャネルとが周波数多重され、制御及びデータチャネルが符号多重される様子を示す。

[0081] 図 14A—Cは、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 1)である。無線リソースを効率的に使用するため、 1つのパケット内のデータチャネル力複数のュ一ザによって共用される。 1つのパケットを送信する期間は、送信時間間隔 (TTI :tm nsmittion time interval)と呼ばれ、 TTIは例えば 0. 5ミリ秒のような短期間でもよい。また、音声データや画像データ等のような複数の種類のデータチャネルによつて、或いは、サービス品質（QoS : quality of service)の異なるトラフィックデータの多重化によって、 1パケット内のデータチャネルが共用されてもよい。簡単のため、以下の説明では、複数のユーザによってデータチャネルが共用される例が示される。

[0082] 図 14Aは、時間分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。 TTIが短ければ、時間方向のフェージングが少ないので、この方式は、周波数及び時間方向のフェージングの影響を少なくする観点力も好ましい。図 14Bは、周波数分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図 14Cは、符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。

[0083] 図 15A— Bは、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 2)である。図 1 5Aは、時間及び周波数分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。パイロットチャネルや制御チャネルは、簡単のため描かれていない点に留意を要する。図では、周波数方向に 2種類及び時間方向に 8種類のブロックが示されている。例えば、 100個のサブキャリア力前半及び後半の 50個ずつに分けて使用されてもよい。図 15Bは、更に周波数方向にインターリーブを施した様子を示す。各ユーザのデータチャネルは周波数方向に広く分散されるので、大きなインタ一リーブ効果 (ダイバーシチ効果）が得られる。

[0084] 図 16A— Cは、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 3)である。図 1 6Aは、時間及び周波数分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図では、時間方向に 2種類及び周波数方向に 8種類のブロックが示されている。例えば、データチャネルの全期間が、前半及び後半に分けて使用されてもよい。図 16Bは、更に時間方向にインターリーブを施した様子を示す (周波数方向の順序は不変にする)。図 16Cは、時間及び周波数の 2次元領域で、任意のパターンでインターリーブを施した様子を示す。

[0085] 図 17A— Dは、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 4)である。図 1 7Aは、時間及び符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図では、符号方向に 2種類及び時間方向に 8種類のブロックが示されている。図 17Bは、更にインターリーブを施した様子を示す。図 17Cは、周波数及び符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図 17Dは、更にインターリーブを施した様子を示す。

[0086] 図 18A— Bは、データチャネルの多重化方式の一例を示す図（その 5)である。図 1 8Aは、時間、周波数及び符号分割多重化方式により、データチャネルをユーザ間で共用する様子を示す。図では、周波数及び符号方向に 2種類ずつ及び時間方向に 8種類のブロックが示されている。図 18Bは、更に周波数方向にインターリーブを施した様子を示す。

[0087] 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなぐ本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されてきたが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなぐ 1以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。本国際出願は 2005年 4月 1日に出願した日本国特許出願第 2005-106911号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims

請求の範囲

[1] 制御チャネル、ノィロットチャネル及びデータチャネルを送信する送信装置であつて、

互ヽに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する手段と、

マルチビーム又は可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信する手段と、

を備えることを特徴とする送信装置。

[2] 可変指向性ビームで、所定の既知信号を個別パイロットチャネルとして移動端末毎に送信する手段を備える

ことを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[3] マルチビーム又は可変指向性ビームで前記制御チャネルを送信する手段を備えることを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[4] 可変指向性ビーム用の重み係数が、移動端末の位置に応じて適応的に算出される

ことを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[5] 可変指向性ビーム力 1以上の固定指向性ビームを切り換えることによって生成される

ことを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[6] ノィロットチャネル及びデータチャネルが時分割多重化方式又は周波数分割多重化方式で多重化される

ことを特徴とする請求項 1記載の送信装置。

[7] 制御チャネルとデータチャネルが時分割多重化又は符号分割多重化方式で多重化される

ことを特徴とする請求項 6記載の送信装置。

[8] 制御チャネル力パイロットチャネル又はデータチャネルと周波数分割多重化方式で多重化されることを特徴とする請求項 6記載の送信装置。

[9] データチャネルに含まれる複数のトラフィックデータ力時分割多重化方式、周波数分割多重化方式及び符号分割多重化方式のうちの 1以上の方式で多重化されることを特徴とする請求項 6記載の送信装置。

[10] 制御チャネル、ノィロットチャネル及びデータチャネルを送信する送信方法であつて、

互ヽに異なる固定された指向方向を有する複数の固定指向性ビームより成るマルチビーム又は移動端末の位置に応じて変化する指向方向を有する可変指向性ビームで、所定の既知信号を前記パイロットチャネルとして送信し、

マルチビーム又は可変指向性ビームで、前記データチャネルを送信する、ことを特徴とする送信方法。