JP2008048413A - 空間的位相符号を使用して遠隔の送信機/受信機と通信するための送信機/受信機とその通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 遠隔の送信機/受信機200は空間的に異なる位置に配置された2本の送信アンテナ210、220から2つの送信信号を送信する。受信品質エバリュエータ130は送信機/受信機100における受信信号の受信品質を評価し、フィードバック生成器140は、受信品質が閾値未満のときに、遠隔の送信機/受信機200へのフィードバック信号を生成する。フィードバック信号は遠隔の送信機/受信機200によって受信され、送信信号の間の位相関係を変更するように位相符号器310を制御する位相制御信号が生成される。代わりに、送信機/受信機200からの信号の受信品質は、フィードバック信号が必要とされることなく、遠隔の送信機/受信機200自身によって決定される。
【選択図】 図1
Description
・マルチパス伝搬に起因するディープフェードが防止可能である。
・信号の弱めあう重ね合わせが強めあう重ね合わせに変換され、受信側アンテナにおける全体の信号対ノイズ比が向上する。
・周波数および時間選択性フェージングを打ち消すために適用可能である。
・例えばOFDMを活用するマルチキャリアシステムに良く適しているだけでなく、単一キャリアスキームにも適用可能である。
・例えば位相ダイバーシチまたはCDD(cyclic delay diversity)[1][2]などのような送信ダイバーシチスキームと容易に組み合わせることが可能である。
・複数の送信および受信アンテナを有するシステムに適用可能である。
・ブロックベースの送信(リソースブロック、チャンク)に良く適している。
・アップおよびダウンリンクにおけるOFDMA、OFDM−TDMA、MC−CDMAなどの多重アクセススキームに適用可能である。
・3GPP LTEおよびWINNERの現行のシステムコンセプトは新しいソリューションを実現するための不可欠な手段を提供する。
次に、本発明の背後にある基本原理を、2本のTxアンテナと1本のRxアンテナを利用するOFDM伝送の場合を例にとって説明する。位相符号化(phase coding)を実行する送信機/受信機を図2cに示す。
図2aに一般化された位相符号化を有するOFDMスキームのブロック図を示す。
1.チャネル係数Hi,nの絶対値のみが送信機において利用可能である。Hi,nはM個のチャネルの重ね合わせ後に見られる結果チャネルである。これは上記サブセクション「基本原理」で想定された。状態変更の判定を下すための閾値Vは一般にチャネルおよびSNRに依存する。Vは稼働中の実際のSNRに適応させることができる。
2.送信機は受信側アンテナへのM個のチャネルの各チャネルのCSIを知っている。このケースでは、各送信側アンテナにおける信号の位相は個々のアンテナからの信号が強めあうに重なり合うように符号化(シフト)することができる。さらに、振幅がチャネルごとに分かっていれば、利用可能な送信電力はシステムのパフォーマンスが改善するようにTxアンテナに振り分けることができる。例えば、より多くのTx電力が絶対値(注水、最大比伝送など)の大きさのより大きなチャネルに与えられる。
3.CSIについての部分的な知識のみが利用可能な組み合わせ(ケース1およびケース2からのサブセット)が本発明で可能である。
フィードバック情報量を減らし、受信機におけるチャネル推定を楽にするため、周波数および時間におけるチャネルの相関関係が活用されるリソースブロック(resource block)ベースの位相符号化スキームが提案される。
1.位相符号化の適用は、位相符号器において状態変更が実行される位置で周波数および時間に関して不連続なチャネル伝達関数をもたらす(図5参照)。状態変更が行われる位置において、時間および/または周波数におけるフィルタリングが行われるチャネル推定は十分な精度でチャネルを推定するのに失敗する場合がある。位相符号化をリソースブロックベースの伝送と組み合わせて適用すると、この問題は解決することができ、1リソースブロック内における2次元のフィルタリングが適用できるために、チャネル推定のオーバヘッドは大きく減少し得る。リソースブロックベースの位相符号化は1リソースブロック内で周波数および時間に関して不連続なチャネルを避ける。
2.状態変更を通知するためにリソースブロックごとに唯1つのメッセージ(一般的に1ビット)が送信機に返信される必要があるだけなので、状態変さらについての情報を信号伝達するための情報量は大きく削減することができる。
本発明によれば、位相符号化スキームと、位相ダイバーシチ、CDD(cyclic delay diversity)、時変(time-variant)位相ダイバーシチおよびDDD(Doppler delay diversity)のような様々なTxダイバーシチスキームとを同時に実施することが可能である(例えば[1][2]参照)。これは位相符号器は本来、これらのダイバーシチスキームのいずれかに必要な位相シフトを実行することができるためである。位相符号器の係数はM個のTxアンテナが存在するスキーム(図3参照)に対しては次の表に示すように選ぶことができる。
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform):逆高速フーリエ変換
CSI(channel state information):チャネル状態情報
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing):直交波周波数分割多重
Rx(receiver):受信側
Tx(transmitter):送信側
[1] S. Kaiser, "Spatial transmit diversity techniques for broadband OFDM systems," in Proceedings IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2000), San Francisco, USA, pp. 1824-1828, Nov./Dec. 2000.
[2] A. Dammann, S. Kaiser, "Standard conformable antenna diversity techniques for OFDM and its application to the DVB-T system," in Proc. IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2001), San Antonio, USA, pp. 3100-3105, Nov. 2001.
[3] COST 207,"Digital Land Mobile Radio Communications," Final Report, 1989
23、310 位相符号器
24、25 上部、下部ブランチ
26 ビット源
27a、27b S/Pコンバータ
28a、28b マッパ
30a、30b、61 RF部
60 チャネル推定器
62 OFDM復調器
63 情報復号器
65 受信電力検出器
66a、66b 入力ライン
90 リソースブロックマッパ
100、200 送信機/受信機
110 受信モジュール
120 Rxアンテナ
130 受信品質エバリュエータ
140 フィードバック信号生成器
150 フィードバック信号
210、220 Txアンテナ
230、240 チャネル(伝送路)
280 送信モジュール
290、300 送信信号
320 位相変更制御信号
330 フィードバック信号用受信機
Claims (39)
- 遠隔の送信機/受信機と通信するための送信機/受信機(100)であって、
前記遠隔の送信機/受信機において空間的に異なる位置に配置された2つ以上の送信アンテナ(210、220)により送信された2つ以上の送信信号を重ね合わせた信号を受信するための受信モジュール(110)と、
受信信号の受信品質を評価するための受信品質エバリュエータ(130)と、
前記遠隔の送信機/受信機に対して送信信号間の位相関係を変更するよう指令する前記遠隔の送信機/受信機へのフィードバック信号を前記受信品質がある閾値未満であるときに生成するためのフィードバック生成器(140)と
を具備することを特徴とする送信機/受信機。 - 前記フィードバック生成器(140)は前記遠隔の送信機/受信機へフィードバック信号を送信するための送信モジュールを含むことを特徴とする請求項1に記載の送信機/受信機。
- 前記受信品質エバリュエータ(130)は受信信号の信号対ノイズ比に関する情報を導出する働きをすることを特徴とする請求項1または2に記載の送信機/受信機。
- 前記受信品質エバリュエータ(130)は受信信号の受信電力に関する情報を決定する働きをし、前記フィードバック生成器(140)は前記受信電力と前記遠隔の送信機/受信機において送信信号を送信するために使用された送信電力との間の関係に関する情報を閾値として利用する働きをすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の送信機/受信機。
- 前記受信品質エバリュエータ(130)は、当該送信機/受信機と前記遠隔の送信機/受信機との間の送信チャネルに関する情報を推定するためのチャネル推定器(60)を含むとともに、
前記フィードバック生成器(140)は、送信チャネル係数の大きさの最小値を前記閾値として利用する働きをすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記フィードバック生成器(140)は2つ以上の送信信号を送信するために使用された送信電力に関する情報を利用する働きをすることを特徴とする請求項5に記載の送信機/受信機。
- 前記フィードバック生成器(140)は、受信信号の測定された受信電力が、第1または第2の送信信号を送信するための送信電力に、当該送信機/受信機と前記遠隔の送信機/受信機との間の送信チャネルを記述するチャネル係数の大きさと補正因子とを掛け合わせた値より小さいときに、フィードバック信号を生成する働きをするとともに、
前記補正因子は、ゼロより大きく、かつ前記送信アンテナの送信電力のコヒーレントな重ね合わせより低くなるように選ばれることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 受信信号を復号して当該信号に含まれる情報を抽出するための情報復号器(63)をさらに具備し、
前記フィードバック生成器(140)は前記情報復号器(63)に対してフィードバック信号が生成される時を知らせる働きをすることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記受信品質エバリュエータ(130)はチャネル推定値を生成するためのチャネル推定器(60)を含み、
当該送信機/受信機は、前記チャネル推定値に基づいて受信信号を復号するための情報復号器(63)をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記フィードバック生成器(140)は、フィードバック信号が生成されたときに位相フリップモードに変更するよう前記チャネル推定器(60)を制御する働きをすることを特徴とする請求項9に記載の送信機/受信機。
- 前記情報復号器(63)は所定のパイロットグリッドに従って受信信号内に分布したパイロット情報を復号する働きをするとともに、
前記情報復号器(63)は前記パイロットグリッドと所定の関係にある時間または周波数におけるインスタンスにおいてのみフィードバック信号が送信されるようにフィードバック生成器(140)を制御する働きをすることを特徴とする請求項9または10に記載の送信機/受信機。 - 前記チャネル推定器(60)は所定のパイロットグリッド内の異なる位置にあるパイロット情報の間を補間してパイロット情報が利用できない位置のチャネル推定値を取得する働きをするとともに、
前記フィードバック生成器(140)は、フィードバック信号の生成後に生じるチャネルの補間において、前記チャネル推定器によって、フィードバック信号が送信された時よりも前に生成されたパイロット情報を該チャネル推定器が使用している度合いと比べてそれよりも高い度合いで、フィードバック信号に応答して生成されたパイロット情報が使用されるように、前記チャネル推定器(60)を制御する働きをするか、または、
前記フィードバック生成器(140)は、フィードバック信号の生成後に生じるチャネルの補間において、フィードバック信号に応答して生成されたパイロット情報のみが使用されるように、前記チャネル推定器(60)を制御する働きをすることを特徴とする請求項11に記載の送信機/受信機。 - 当該送信機/受信機は複数のサブチャネルを有するマルチチャネル変調スキームで前記遠隔の送信機/受信機と通信するようにされており、
前記受信品質エバリュエータ(130)および前記フィードバック生成器(140)はフィードバック信号が単一チャネルまたは一群のチャネルについての位相制御情報を含むようにチャネルごとまたは一群のチャネルごとに選択的に機能するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記マルチチャネル変調スキームを実装するマルチチャネル変調器はOFDM(直交波周波数分割多重)変調器であり、
前記受信モジュール(110)はOFDMサブキャリア値の時間的に連続するグループを提供するOFDM(直交波周波数分割多重)復調器を含み、
前記受信品質エバリュエータ(130)は、複数の時間的に連続するグループからの複数のサブキャリアを含む1チャンクのサブキャリア値に対する受信品質を評価する働きをし、
前記フィードバック生成器(140)は前記遠隔の送信機/受信機に対して前記1チャンク内の全てのサブキャリア値に関係するフィードバック信号に応じて前記1チャンクに属するサブキャリア値に対する位相関係を変更するよう指令する前記フィードバック信号を生成する働きをすることを特徴とする請求項13に記載の送信機/受信機。 - 前記受信品質エバリュエータ(130)または前記フィードバック生成器(140)は、チャネルコヒーレンス帯域幅より狭いチャンク帯域幅とチャネルコヒーレンス時間より短いチャンク継続時間とを有するチャンクにおいて機能するよう構成されていることを特徴とする請求項14に記載の送信機/受信機。
- 前記受信品質エバリュエータ(130)は前記1チャンク内のサブキャリア値に対する全てのチャネル推定値を平均するか、または前記1チャンクの表示としてある特定のサブキャリアのチャネル推定値を選択する働きをし、
前記フィードバック生成器(140)は前記平均または表示を閾値比較において使用する働きをすることを特徴とする請求項14または15に記載の送信機/受信機。 - 前記受信品質エバリュエータ(130)は、前記受信モジュール(110)と第1の送信アンテナ(210)の間の通信のための第1のサブチャネルと、前記受信モジュール(110)と第2の送信アンテナ(220)の間の通信のための第2のサブチャネルとを区別する働きをし、
前記フィードバック生成器(140)は、前記サブチャネルのうちより良いサブチャネルを通じて送信機に対して送信された信号の送信電力を増大させることを指令する電力制御信号を生成する働きをすることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 遠隔の送信機/受信機と通信するための送信機/受信機(200)であって、
第1の送信アンテナ(210)によって送信されるのに使用される第1の送信信号(290)を生成するためと、第2の送信アンテナ(220)によって送信されるのに使用される第2の送信信号(300)を生成するための送信モジュール(280)と、
前記送信モジュール(280)に結合しており、位相変更制御信号(320)に応答して第1の送信信号(290)と第2の送信信号(300)との間の位相関係を160°より大きく200°より小さい角度だけ変更するための位相符号器(310)と、
前記遠隔の送信機/受信機からの信号を受信し、その信号に応答して前記位相変更制御信号を生成するための受信機(330)と
を具備することを特徴とする送信機/受信機。 - 前記受信機(330)は、前記遠隔の送信機/受信機から、当該送信機/受信機に対して位相制御信号を開始させることを指令するフィードバック信号を受信する働きをすることを特徴とする請求項18に記載の送信機/受信機。
- 前記フィードバック信号は、単一のキャリアまたは一群のキャリアを示す情報を含み、前記位相符号器は、前記フィードバック信号に示された単一のキャリアまたは一群のキャリアに対する位相関係を変更し、前記情報に示されていないキャリアに対する位相関係は変更しない働きをすることを特徴とする請求項18または19に記載の送信機/受信機。
- 前記遠隔の送信機/受信機からの信号がパイロット情報または有用情報を含み、
前記受信機(330)は、前記遠隔の送信機/受信機からの信号の受信品質が閾値未満のときに位相制御信号を生成する働きをすることを特徴とする請求項18乃至20のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記受信機(330)は、前記遠隔の送信機/受信機と当該送信機/受信機との間の送信チャネルのパイロット誘導チャネル推定またはブラインドチャネル推定を実行してチャネル推定値を取得する働きをするとともに、
前記受信機は、前記チャネル推定値がチャネル推定閾値未満のときに、位相制御信号を生成する働きをすることを特徴とする請求項21に記載の送信機/受信機。 - 前記受信機(330)は、第1の送信アンテナと前記遠隔の送信機/受信機との間のチャネルに対する第1の部分的なチャネル推定値が取得されるとともに、第2の送信アンテナと前記遠隔の送信機/受信機との間のチャネルに対する第2の部分的なチャネル推定値が取得されように、チャネル推定を実行する働きをし、
前記受信機(330)は、弱めあう重ね合わせが前記遠隔の送信機/受信機に存在するかどうかを判定するために、前記第1および第2の部分的なチャネル推定値をさらに使用し、弱めあう重ね合わせが存在する場合には位相制御信号を生成する働きをすることを特徴とする請求項22に記載の送信機/受信機。 - 前記位相符号器は、前記遠隔の送信機/受信機における弱めあう重ね合わせが強めあう重ね合わせに緩和または変更されるよう位相関係を変更する働きをすることを特徴とする請求項23に記載の送信機/受信機。
- 前記位相符号器は、前記第1または第2の部分的なチャネル推定値に基づいて、前記第1または第2の送信信号に適用される位相値を計算する働きをすることを特徴とする請求項24に記載の送信機/受信機。
- 時分割全二重通信スキームが使用されることを特徴とする請求項18乃至22のいずれか1項に記載の送信機/受信機。
- 前記送信モジュールは第1の送信信号を生成するための第1の送信部(24)と第2の送信信号を生成するための第2の送信部(25)とを含み、
前記位相符号器(310)は、前記送信部の出力または前記送信部への入力における信号の位相関係を選択的に制御するよう結合されていることを特徴とする請求項18乃至26のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記送信モジュールは情報をキャリア上に変調するための変調器(21)を含み、
前記位相符号器(310)は前記情報を制御して、制御された該情報が、影響を与える前の位相とは異なる位相を持つようにする働きをすることを特徴とする請求項18乃至27のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記送信モジュール(24)は、ベースバンド変調器(21)とRF(無線周波数)変調器とを含み、
前記位相符号器(310)は、前記ベースバンド変調器に入力されるまたは前記ベースバンド変調器によって出力される値の位相関係を変更する働きをすることを特徴とする請求項18乃至27のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記ベースバンド変調器は直交波周波数分割多重変調器(21)であり、
前記位相符号器(310)は直交波周波数分割多重変調が逆フーリエ変換を使用する前にサブキャリア振幅の複素振幅を制御する働きをすることを特徴とする請求項29に記載の送信機/受信機。 - 前記位相符号器(310)は約180°の値だけ位相関係を変更する働きをすることを特徴とする請求項18に記載の送信機/受信機。
- 前記受信モジュール(110)は前記送信信号が送信されるチャネルとは異なるチャネルで前記フィードバック信号を受信する働きをすることを特徴とする請求項18乃至31のいずれか1項に記載の送信機/受信機。
- パイロット情報を所定のパイロットグリッドに従って第1の送信信号と第2の送信信号に挿入するためのパイロット信号インサータをさらに具備し、
前記パイロット情報インサータは、前記位相変更制御信号が前記パイロット情報に対してアクティブなときに、当該パイロット情報の位相を変更する働きをすることを特徴とする請求項18乃至32のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 前記位相変更制御信号は、サブキャリア値の所定数の時間的に連続するグループ内における所定数のサブキャリア値を有するチャンクに適用され、
前記位相符号器(310)は、前記位相変更制御信号に応答して、前記チャンク内の全てのサブキャリア値に対する位相関係をまとめて変更する働きをすることを特徴とする請求項18乃至33のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - パイロット情報を所定のパイロットグリッドに従って第1の送信信号と第2の送信信号に挿入するためのパイロット信号インサータをさらに具備し、
前記チャンクはこのチャンクがパイロット情報を有する少なくとも1つのサブキャリア値を含むように選ばれることを特徴とする請求項34に記載の送信機/受信機。 - 前記受信機は、異なる電力を使用して送信されることになっている送信信号を示す電力フィードバック信号を受信する働きをし、
前記送信モジュール(280)は、前記電力フィードバック信号に応答して、示された送信信号に対する送信電力を変更する働きをすることを特徴とする請求項18乃至35のいずれか1項に記載の送信機/受信機。 - 送信機/受信機と遠隔の送信機/受信機との間で通信するための通信方法であって、
前記遠隔の送信機/受信機において空間的に異なる位置に配置された2つ以上の送信アンテナ(210、220)により送信された2つ以上の送信信号を重ね合わせた信号を受信するステップ(110)と、
受信信号の受信品質を評価するステップ(130)と、
前記遠隔の送信機/受信機に対して送信信号間の位相関係を変更するよう指令する前記遠隔の送信機/受信機へのフィードバック信号を前記受信品質が閾値未満のときに生成するステップ(140)と
を有することを特徴とする通信方法。 - 送信機/受信機と遠隔の送信機/受信機との間で通信するための通信方法であって、
第1の送信アンテナ(210)で送信されることに使用される第1の送信信号(290)を生成し、第2の送信アンテナ(220)で送信されることに使用される第2の送信信号(300)を生成するステップ(280)を有し、
前記生成ステップ(280)は、位相変更制御信号(320)に応答して第1の送信信号(290)と第2の送信信号(300)との間の位相関係が、160°より大きく200°より小さい角度だけ変更(310)されるように実行されるものであり、
前記遠隔の送信機/受信機からの信号を受信し、その信号に応答して前記位相変更制御信号を生成するステップ(330)をさらに有することを特徴とする通信方法。 - コンピュータ上で走らせたときに請求項37に記載された方法または請求項38に記載された方法を実行するためのコンピュータプログラム。
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