JP2011527137A - 無線通信システムにおける方法及び構成 - Google Patents

Abstract

本発明は、マルチ符号語送信及び性能損失の低いＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮の使用を可能とする無線通信システムにおける方法並びに構成に関する。それはまた、適度に複雑な高度な受信機の使用も可能とする。これは、送信前に、情報ビットの別々に符号化されたブロックのシンボルを、利用可能な物理リソースにわたって均等に分配することに基づくソリューションにより実現される。そのため各物理リソースは、情報ビットの全てのブロックからのシンボルの複合物を搬送し、その結果情報ビットのブロックについてより同じようなチャネル品質がもたらされるであろう。そのため情報ビットのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、より正確になり、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮による性能損失は、低減され得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信システムにおけるマルチ符号語（multi-codeword）送信に関する。より具体的には、本発明は、少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上でＨＡＲＱを伴って情報ビットの複数のブロックを送信し及び受信するよう適合される、方法並びに送信及び受信装置に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）は、ＧＳＭを継承するよう設計された第三世代移動通信技術の１つである。３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）は、ＵＭＴＳ標準を改良してより高速なデータレート、効率の改善、コストの低減等のような、改良されたサービスの観点における将来の要件を処理できるようにする、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）内におけるプロジェクトである。ＵＴＲＡＮ（UMTS Terrestrial Radio Access Network）は、ＵＭＴＳシステムの無線アクセスネットワークであり、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（evolved UTRAN）は、ＬＴＥシステムの無線アクセスネットワークである。図１に示されているように、Ｅ−ＵＴＲＡＮは、一般にｅＮｏｄｅＢと呼ばれる無線基地局（ＲＢＳ）１００に無線で接続されるユーザ機器（ＵＥ）１５０を典型的に含む。

パケットベースの通信を対象とする現代の無線通信システムは、物理層上におけるハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）機能をしばしば含み、無線チャネルの障害に対するロバスト性を実現している。ＬＴＥ及びＵＭＴＳは、そのような機能が利用可能なシステムの２つの例である。ＨＡＲＱの背景にある基本的な考え方は、前方誤り訂正（ＦＥＣ）を自動再送要求（ＡＲＱ）と組み合わせることである。ＦＥＣの符号化において、情報ビットの送信ブロック内に冗長性が導入される。送信の前にパリティビットが情報ビットに追加され、当該パリティビットは、使用される符号化構造（coding structure）によって与えられる方法を使用して情報ビットから計算される。情報ビットの送信の間に入り込んだ誤りは、受信側において、復号の際に訂正され得る。ＡＲＱスキームにおいて、受信機は、誤り検出符号を使用して、情報ビットの受信ブロックが誤っているか否かを検出する。誤りが検出されなければ、肯定確認応答（ＡＣＫ）が送信機へ送信され、誤りが検出されれば、否定確認応答（ＮＡＣＫ）が送信される。ＮＡＣＫの後、送信機は、再度同じ情報を再送するであろう。ＦＥＣ及びＡＲＱの組み合わせであるＨＡＲＱにおいて、（伝送ブロック（ＴＰＢ）としても知られる）情報ビットのブロックは、符号化され、巡回冗長検査（ＣＲＣ）のような誤り検出符号が、当該ブロックに追加される。符号化されたブロックの受信後にそれは復号され、誤り検出符号を使用して、復号が成功したか否かをチェックする。情報のブロックが誤りなく受信された場合ＡＣＫが送信機へ送信され、送信が成功したことと、受信機は新たなブロックのための準備ができていることとを示す。一方、情報ビットのブロックが正しく復号されなかった場合ＮＡＣＫが送信機へ送信され、受信機が同じブロックの再送を期待していることを意味する。さらなる改良では再送がソフト合成（soft-combining）機能と組み合わされ、受信機は、誤って受信された情報ビットのブロックを破棄するのではなく、そのソフトビット（soft-bit）値をバッファに格納し、これら値を再送されたブロックのソフトビット値と合成する。これはよく、ソフト合成を伴うＨＡＲＱと呼ばれる。

情報ビットの同じブロックに由来する符号化されたビットは、符号語と呼ばれる。これは、ＬＴＥにおいて使用されて特定のＴＰＢにサービス提供する単一のＨＡＲＱ処理（ターボ符号化、レートマッチング、インタリービング等を含む）からの出力を表す専門用語である。同じＴＰＢは、各ＨＡＲＱの再送について異なる符号語を生成する。

多重アンテナ技術は、無線通信システムのデータレート及び信頼性を大幅に増大させ得る。送信機及び受信機の両方が多重アンテナを備えている場合、性能はとりわけ改善される。これは、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）の無線通信チャネルをもたらし、そのようなシステム及び関連技術は、一般にＭＩＭＯと呼ばれる。今ではいくつかの無線標準は、ＭＩＭＯアンテナの配置、並びに空間多重化、ビームフォーミング、及びダイバーシチのようなＭＩＭＯ関連技術をサポートしている。

一般的な場合、多重アンテナの構成は、Ｎ_Ｔ個の送信アンテナ及びＮ_Ｒ個の受信アンテナから成るであろう。ある状態の下で、Ｎ_Ｌ＝ｍｉｎ｛Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｒ｝個までのレイヤとも呼ばれる並列“チャネル”を生成することが可能である。レイヤについての一般的に使用される別の用語は、シンボルストリームである。各レイヤ上の信号は、信号の電力がレイヤ間で分割されるため、より低い信号対雑音比を有するであろう。一方データはここでは、関係しているレイヤ上で並列に送信され得る。そのためチャネルキャパシティは、好適なチャネル状態の下でアンテナの数に伴って基本的に線形に大きくなり得る。空間次元を利用していくつかのレイヤ上で同時に送信を行うこの技術は、空間多重化と呼ばれる。

上述されているように、空間的に多重化され得る並列信号の数は、Ｎ_Ｌ＝ｍｉｎ｛Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｒ｝によって上限が設けられる。一方多くの場合、空間的に多重化される信号の数は、Ｎ_Ｌよりも小さいであろう。チャネル状態が非常に悪い場合においては、例えば空間多重化のゲインはなく、空間多重化のためにそれらを使用する代わりに多重アンテナを使用してビームフォーミングで信号対雑音比を改善させるべきである。

空間多重化の使用は、好適なチャネル状態における高速データレートを目指しており、空間多重化は、チャネル依存又はチャネル非依存のプリコーディングのいずれかと組み合わされる。プリコーディングは、２つの目的を果たす。空間的に多重化されるべき信号の数が送信アンテナの数に等しい（Ｎ_Ｌ＝Ｎ_Ｔ）場合、プリコーディングを使用して並列の送信を直交化することができ、低減されたレイヤ間の干渉を通して受信機側における信号分離（signal isolation）の改善が可能となる。空間的に多重化されるべき信号の数が送信アンテナの数よりも少ない（Ｎ_Ｌ＜Ｎ_Ｔ）場合、プリコーディングはさらに、Ｎ_Ｌの空間的に多重化される信号のＮ_Ｔの送信アンテナへのマッピングを提供する。

図２において、プリコーディングされる空間多重化を採用する送信機の構造の説明が示されている。見ての通り、シンボルベクトルｓ_ｋ２０２を搬送する一連の情報は、プリコーダ２０１へ入力される。ｋは、チャネルの使用に対応するリソース要素を指し示すインデックスである。リソース要素は例えば、時間間隔、時間及び／若しくは周波数に広がるウィンドウ、又は使用される無線技術に応じた拡散符号であり得る。ｓ_ｋ２０２におけるｒ個のシンボルは、それぞれ固有のレイヤ２０６に属し、そのためｒは、レイヤの数に等しく、送信ランクと呼ばれる。各シンボルベクトル２０２は、Ｎ_Ｔ×ｒのプリコーダ行列Ｗ_ｋ２０３で乗じられて対応するプリコーディングされたベクトルｘ_ｋ２０４を生じ、それはその後、Ｎ_Ｔのアンテナポート２０５を介して無線チャネル上を送信される。リソース要素ｋ上を送信されるプリコーディングされたベクトルｘ_ｋ２０４は、次のように書くことができる。

プリコーダ行列は大抵、所謂チャネル依存のプリコーディングをもたらすＮ_Ｒ×Ｎ_ＴのＭＩＭＯチャネルＨ_ｋの特性に適合するように選ばれる。受信機は、チャネルを評価し、利用可能なプリコーディング行列のセットを含む符号帳（code-book：コードブック）から適切なプリコーディング行列を決定し、選択されたプリコーディング行列に関する情報を送信機へフィードバックする。周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）について、チャネル依存のプリコーディングは、一般に閉ループプリコーディングとも呼ばれる。閉ループプリコーディングの目的は、送信されるエネルギの大部分をＵＥへ伝達するために送信エネルギを部分空間（subspace）に集めることである。例えば非常に高い送信レートの場合のようないくつかの場合、プリコーダ行列を十分速くチャネル行列に適合させることができないため、代わりにチャネル非依存のプリコーディングが使用される。

プリコーダ行列は、チャネル依存のプリコーディングについてのチャネル行列に実際完全には適合しないため、空間的に多重化される信号間には常にいくらかの干渉が残るであろう。この干渉は、逐次干渉除去（ＳＩＣ：successive interference cancellation）のような非線形の受信機の処理によって処理され得る。ＳＩＣは、空間的に多重化される信号が空間多重化の前に別々に符号化される（しばしばマルチ符号語送信と呼ばれる）という仮定に基づいている。ＳＩＣをもって受信機は、空間的に多重化される信号のうちの１つを最初に復調し及び復号する。対応する復号されたデータはその後、正しく復号されている場合、再符号化され、受信信号から差し引かれる。第２の空間的に多重化される信号はその後、第１の信号からの干渉を伴わずに、即ち改善された信号対雑音比をもって、復調され及び復号され得る。第２の信号から復号されたデータはその後、正しく復号されている場合、第３の信号を復号する前に再符号化され、受信信号から差し引かれる。これら繰り返しは、全ての空間的に多重化される信号が復調され及び復号されるまで続く。

空間多重化を採用しているＭＩＭＯシステムにおいて、いくつかのＨＡＲＱ処理からのデータを一度に送信することは、理にかなっており、マルチ符号語送信としても知られている。そのような別々のＨＡＲＱ処理の使用は、再送が異なるレイヤ上で独立して実行されることを可能とし、原理的にはより良好なリソースの利用を可能とする。一方で単一のＨＡＲＱ処理が使用される場合、代わりに単一の対応する符号語が、全てのレイヤにわたって分配される。そのため、異なる数のＨＡＲＱ処理又は独立して符号化される符号語を採用することができ、全てのレイヤ上での単一の符号語の送信及び各レイヤ上での別々の符号語の送信という２つの両極端の間の折衷が実現され得る。そのような折衷は、複数の固定された符号語のレイヤへのマッピングが使用されるＬＴＥのダウンリンクにおいて利用される。図３ａ〜３ｄにおいて、４つの送信アンテナ及び４つの受信アンテナを伴うＬＴＥシステムにおける固定されたマッピングが、４つの異なる送信ランクについて示されている。図３ａにおいて、チャネル状態は、１つの単一のレイヤ３０２しか可能とせず、第１の変調された符号語３００を当該レイヤ３０２上にマッピングすることのみが可能である。プリコーダ３０３において、変調された符号語は、４つの送信アンテナ３０４へマッピングされ得る。図３ｂにおいて、チャネル状態は、２つのレイヤ３０２を可能とする。この場合、マルチ符号語送信が可能であり、第１の符号語３００は、レイヤのうちの１つにマッピングされ、第２の符号語３０１は、第２のレイヤ上にマッピングされる。図３ｃにおいて、３つのレイヤ３０２が存在する。第１の符号語３００は、レイヤのうちの１つにマッピングされ、第２の符号語３０１は、符号語を直列並列変換装置３０５に通すことによって、残りのレイヤの両方にマッピングされる。図３ｄにおいて、４つのレイヤ３０２が存在し、第１の符号語３００は、レイヤのうちの２つにマッピングされ、第２の符号語３０１は、２つの残りのレイヤ上にマッピングされる。

マルチ符号語送信（即ち、情報ビットのいくつかの別々に符号化されたブロックを同時に送信すること）についての既存のソリューションに関する問題は、典型的に符号語ごとに１つのＡＣＫ／ＮＡＣＫが受信機から送信機へフィードバックされる必要があることである。これは、正常な受信が重要であるために、ＡＣＫ／ＮＡＣＫは多くの場合厳しい誤り率の要件を有しており、シグナリングのオーバヘッドが大幅に増大し得ることから、リソースが要求される。

この問題を軽減するため、所謂ＡＣＫ／ＮＡＣＫバンドリングという既知のＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮技術が使用され得る。ＡＣＫ／ＮＡＣＫバンドリングは、１つの単一のＡＣＫ／ＮＡＣＫが情報ビットの複数のブロックをカバーすることを意味する。そのため全ての情報ビットの符号化されたブロック又はバンドリングされた符号語セット内の符号語は、ＡＣＫが送信されるために正しく受信される必要がある。１つの単一の符号語が誤って受信されると、ＮＡＣＫが送信され、バンドリングされたセットの全ての情報ビットのブロックが再送される必要がある。従って、ＡＣＫ／ＮＡＣＫバンドリングに関する問題は、既に正しく受信されている情報ビットのブロックが再送されるという事実による、性能の損失である。１ｄＢオーダでの著しい性能損失が、バンドリングされる符号語が２つの場合にも起こり得る。

ＡＣＫ／ＮＡＣＫバンドリングの代替案は、もちろん単一符号語送信スキームを使用することである。これにより複数のＡＣＫ／ＮＡＣＫのシグナリングのオーバヘッドは、自動的に回避されるが、一方で相当の複雑さを伴う非線形処理のための高度な受信機のアーキテクチャを見出す困難に苦しめられる。ＳＩＣタイプの受信機は、既に上述されているようにマルチ符号語送信を伴ってしか使用され得ない。

本発明の目的は、上述の不利益のいくつかを取り除き、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮による性能損失を低く抑えつつ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮を伴うマルチ符号語送信の使用と適度な複雑性を有する高度な受信機とを可能とする方法並びに構成を実現することである。

これは、送信前に、情報ビットの別々に符号化されたブロックのシンボルを、利用可能な物理リソースにわたって分配することに基づくソリューションにより実現される。そのため各物理リソースは、情報ビットの全てのブロックからのシンボルの複合物を搬送し、その結果情報ビットのブロックについてより同じようなチャネル品質がもたらされるであろう。そのため情報ビットのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、より正確になり、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮による性能損失は、低減される。

本発明の第２の観点によれば、少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、ＨＡＲＱを伴って送信装置から同時に送信される情報ビットの複数のブロックを受信し及び復号する無線通信システムにおける方法が提供される。上記方法は、受信装置により実行される、各物理リソース上で情報ビットの少なくとも２つのブロックに対応するシンボルを受信するステップと、情報ビットの各ブロックが上記物理リソースの全体に分配されたと仮定して、情報ビットの上記ブロックの各々に対応するシンボルのセットを、受信した上記シンボルから取得するステップと、を含む。それはさらに、シンボルの各セットを符号語に変換するステップと、各符号語を復号して情報ビットの各ブロックの評価を提供するステップと、を含む。情報ビットのブロックの各評価は、誤りについてチェックされ、情報ビットのブロックの上記評価における上記誤りのチェックの結果に基づいて編集される圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージが、送信される。

本発明の第３の観点によれば、無線通信システムにおける送信装置が提供される。上記送信装置は、少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、情報ビットの複数のブロックをＨＡＲＱを伴って同時に受信装置へ送信するように適合される。上記送信装置は、情報ビットの少なくとも２つのブロックを別々に符号化して情報ビットのブロックごとの符号語を取得するための手段と、上記符号語の各々を、変調シンボルのセットにマッピングするための手段と、を含む。それはさらに、情報ビットの上記少なくとも２つのブロックに対応する変調シンボルの複合物を各物理リソースが搬送するように、変調シンボルの各セットを上記物理リソースの全体に分配するための手段と、各物理リソースにより搬送される上記変調シンボルを上記受信装置へ同時に送信するための手段と、を含む。上記送信装置はまた、情報ビットの上記少なくとも２つのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを受信するための手段、を含む。

本発明の第４の観点によれば、無線通信システムにおける受信装置が提供される。上記受信装置は、少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、ＨＡＲＱを伴って送信装置から同時に送信される情報ビットの複数のブロックを受信し及び復号するように適合される。上記受信装置は、各物理リソース上で情報ビットの少なくとも２つのブロックに対応するシンボルを受信するための手段と、情報ビットの各ブロックが上記物理リソースの全体に分配されたと仮定して、情報ビットの上記ブロックの各々に対応するシンボルのセットを受信した上記シンボルから取得するための手段と、を含む。上記受信装置はさらに、シンボルの各セットを符号語に変換するための手段と、各符号語を復号して情報ビットの各ブロックの評価を提供するための手段と、を含む。それはまた、情報ビットのブロックの各評価における誤りをチェックするための手段と、情報ビットのブロックの各評価における上記誤りのチェックの結果に基づいて編集される圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを、送信するための手段と、を含む。

本発明の実施形態の利点は、マルチ符号語を均一のやり方で物理リソース上に複合することによって、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮についての性能の典型的な損失が実質的に低減され得ることである。

本発明の実施形態のさらなる利点は、ＳＩＣ受信機のような適度な複雑性を有する高度な受信機の使用が可能となることである。

本発明の実施形態の別の利点は、情報ビットのどのブロックが正しく復号されたかを受信機が知っていて、それらが再送される場合にもそれらを転送し得るため、ある場合における遅延が単一符号語送信の遅延と比較して低減し得ることである。

本発明が実装され得る従来の無線通信システムの一部を図式的に示している。 プリコーディングされる空間多重化を採用している従来の送信機の構造を図式的に示している。 ４つの送信アンテナを伴うＥ−ＵＴＲＡＮのダウンリンクにおける１つのレイヤの場合についての従来の符号語のレイヤへのマッピングを図式的に示している。 ４つの送信アンテナを伴うＥ−ＵＴＲＡＮのダウンリンクにおける２つのレイヤの場合についての従来の符号語のレイヤへのマッピングを図式的に示している。 ４つの送信アンテナを伴うＥ−ＵＴＲＡＮのダウンリンクにおける３つのレイヤの場合についての従来の符号語のレイヤへのマッピングを図式的に示している。 ４つの送信アンテナを伴うＥ−ＵＴＲＡＮのダウンリンクにおける４つのレイヤの場合についての従来の符号語のレイヤへのマッピングを図式的に示している。 本発明の１つの実施形態に係るＳＣ−ＯＦＤＭＡにおいてプリコーディングされる空間多重化を採用している送信装置における符号語の複合（mixing）を図式的に示している。 本発明の１つの実施形態に係る受信装置、図４の送信装置によって送信される信号の受信、及びＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮を図式的に示している。 本発明の実施形態に係る方法のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る方法のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る送信及び受信装置を図式的に示している。

以下で、ある実施形態及び添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。限定ではなく説明の目的のため、本発明の完全な理解を提供するために特定の状況、技術等のような個別の詳細が示される。一方、本発明はこれら個別の詳細から外れる他の実施形態においても実施され得ることは、当業者には明らかであろう。

さらに、以下で説明される機能及び手段が、プログラミングされるマイクロプロセッサ若しくは汎用コンピュータと共に機能するソフトウェアを使用して、及び／又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）を使用して実装され得ることを、当業者は理解するであろう。目下の本発明は、主として方法及び装置の形態で記述されているものの、本発明は、コンピュータプログラム製品並びにコンピュータプロセッサ及びプロセッサに連結しているメモリを含むシステムにおいて具現化されてもよく、当該メモリは、ここで開示される機能を実行し得る１つ以上のプログラムと共にエンコードされることも、理解されるであろう。

本発明は、特定の例となる状況を参照することによりここで説明される。特に本発明は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムとの関連において限定しない一般的な文脈で説明される。一方、本発明及びその例となる実施形態は、ＵＭＴＳ、ＷｉＭａｘ、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）及びＧＳＭのような他のタイプの無線アクセス技術にも適用され得ることに留意すべきである。

本発明において、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮の性能損失の問題は、送信前に、情報ビットの別々に符号化されたブロックからのシンボルを、利用可能な物理リソースにわたって分配することに基づくソリューションにより取り組まれる。そのため各物理リソースは、情報ビットの全てのブロックからのシンボルの複合物（mixture）を搬送し、その結果情報ビットのブロックは、各ブロックが別々の物理リソース上を送信された場合よりも同じようなチャネル品質を経験するであろう。そのため情報ビットのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、より関連性があり、従ってＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮による性能損失は、低減される。

ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮を使用することの代替案は、単一符号語送信を使用することであるが、前述しているように、単一符号語送信によってＳＩＣ受信機のような適度に複雑な高度な受信機を使用することができなくなる。そのため本発明は、過度の性能損失を伴わないＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮を通じて、シグナリングのオーバヘッドを低減したマルチ符号語送信を使用することを可能とする。マルチ符号語送信の使用も、ＳＩＣ受信機の使用を可能とする。

本発明の１つの実施形態において、異なるブロックについて同じようなチャネル品質となるようにすることが目的であるため、情報ビットのブロックの各々からのシンボルの分配は、なるべく均等になされるべきである。

本発明の第１の実施形態において、無線通信システムは、プリコーディングされる空間多重化を使用し、そのため物理リソースは、レイヤに相当する。この実施形態において、情報ビットの２つ以上のブロックは、別々に符号化される。その後これら符号語は変調され、各レイヤが情報ビットの全ての符号化されたブロックからのシンボルの複合物を搬送するように、情報ビットの各符号化されたブロックの変調シンボルは、異なるレイヤにわたって分配される。これにより今度は、情報ビットのブロックが同じようなチャネル品質を経験するため、圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージの改善がもたらされるであろう。同じようなチャネル品質に伴って、全てのブロックが正しく受信されるか、又は全てのブロックが間違って受信される可能性がより高くなり、圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫがより適切になる。

第２の実施形態において、無線通信システムは、マルチキャリアを使用し、物理リソースは、キャリアに相当する。この第２の実施形態において、各符号語のシンボルは、レイヤの代わりに異なるキャリアにわたって分配される。レイヤ及びキャリアにわたる分配の組み合わせも可能である。その後別々に復号することにより、復号の複雑さは、適度な複雑さに維持されるであろう。

本発明をより詳細に説明するために、本発明の例となる実施形態を説明する。この実施形態において、考えられる無線通信システムは、上述の第１の実施形態に係る空間多重化を伴うＬＴＥシステムである。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥにおけるダウンリンクの無線インタフェースのための送信スキームとして採用されている。ＯＦＤＭは、デジタルマルチキャリア変調方式として利用される周波数分割多重スキームである。多数の密集した直交サブキャリアが使用されデータを搬送する。データは、サブキャリアごとのいくつかの並列のデータストリーム又はチャネルに分割される。各サブキャリアは、従来の変調スキームをもって低いシンボルレートで変調され、合計データレートは、同じ帯域幅における従来のシングルキャリアの変調スキームと同じくらいに維持される。もう少し具体的には、ＯＦＤＭの変形、即ち直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）は、３ＧＰＰ ＬＴＥのダウンリンク送信のために使用され、異なるユーザが異なるセットのサブキャリア上で多重化されることを可能とする。３ＧＰＰ ＬＴＥにおけるアップリンクは、シングルキャリア周波数分割多重（ＳＣ−ＦＤＭＡ）に基づいており、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）拡散ＯＦＤＭ（ＤＦＴＳ−ＯＦＤＭ）と見なすこともできる。ＤＦＴＳ−ＯＦＤＭにおいて、信号を搬送する時間領域の情報は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を通過し、その後逆ＤＦＴ（ＩＤＦＴ）の入力において連続するサブキャリア上にマッピングされる。サイクリックプレフィックスが、ＩＤＦＴの出力に追加され、その後信号は、時間連続（time-continuous）信号に変換され、無線チャネル上を送信される。

図４及び５において示されているこの例となる実施形態において、アップリンク送信が考慮されている。一方、本発明は、ダウンリンク送信にも適用可能である。目下の３ＧＰＰ標準は、ＬＴＥにおけるアップリンク上での空間多重化をサポートしていないものの、図４において、ＵＥ内の送信装置についての候補となる構造が示されている。情報ビットのｘ個のブロック４００が同時に送信され得ることがわかる。各ブロック４００は、ＣＲＣの付加、符号ブロック分割（code block segmentation）、チャネル符号化（例えばターボ符号化）、レートマッチング、再送機能等を含み得るＨＡＲＱ機能の装置４０１を通過する。この装置４０１の出力は、情報ビットの対応するブロックに関連する符号化されたビット、即ち符号語から成る。符号語は、変調シンボル４０２のセットにマッピングされ、これらシンボルは、確実に各符号語のシンボルをレイヤにわたってほぼ均等に分配する符号語−レイヤ巡回器（codeword to layer cycler）４０３を通過する。それを実現する１つのやり方は、時間インデックスｋにおけるレイヤｒ’上のシンボルｓを次のようにすることである。

ここでｃ^（ｍ）（ｎ）は、ｍ番目の符号語におけるｎ番目のシンボルである。これは、符号語のシンボルを直列並列変換（Ｓ／Ｐ）装置に通し、その後各Ｓ／Ｐ装置からの１つの出力を各レイヤ４０４に接続することに相当する。そのため各レイヤ４０４は、各符号語から符号語のシンボルを取得し、従って全ての符号語の少なくともほぼ均一の複合物を含む。各レイヤ４０４上のシンボルは、チャネル依存又はチャネル非依存の手法のいずれかでプリコーディングされる（４０５）。プリコーディングされる信号は、ＤＦＴ４０６によって周波数領域の信号に変換され、あるサブキャリアに配置され、その後送信アンテナ４０８を介して送信される前にＩＤＦＴ４０７によって変換されて時間領域に戻される。最終的にＵＥは、情報ビットのｘ個のブロックに対応する（図５に示されている）受信装置からフィードバックされる圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを受信するであろう。この圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、ブロックが再送されるべきか否かを決定する。

図５において、ＲＢＳ内に設置されるこの実施形態における受信装置が示されている。信号は、複数の受信アンテナ５０１上で受信される。受信装置は、送信装置が送信前にどういった動作をしたかを想定することができ、受信及び復号器５０２において送信装置の逆の動作を実行する。特に、符号語−レイヤ複合器（codeword to layer mixer）の動作は逆になり、情報ビットの同時に送信された各ブロックに対応する符号語を取得する。その後符号語は、復号される。復号によって、例えばＣＲＣといった誤り検出符号を含む情報ビットのブロックの評価がもたらされる。各ブロックの評価のＣＲＣは、誤りを検出するためにチェックされる（５０３）。本発明の１つの実施形態において、ＳＩＣ受信機が使用される。そのような受信機において、情報ビットの第１の復号されたブロックのＣＲＣがチェックされ、チェックがポジティブである場合、正しく復号されたブロックの寄与分（contribution）が受信信号から削除される。（上述されているように）これが繰り返され、全てのｘ個のＣＲＣのチェックの結果に基づいて、圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫのフィードバックメッセージ５０５が、編集され、ＵＥへ返送され得る。

本発明の１つの実施形態において、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮は、前述の単純なＡＣＫ／ＮＡＣＫバンドリングであり得る。一方、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ圧縮は、よりインデックスの小さい全てのブロックで誤りチェックがポジティブという結果になるＣＲＣを有するような情報ビットのブロックの最大のインデックスをフィードバックするといった、他の形態をとることも可能である。

上述の空間多重化を伴うＬＴＥシステムにおけるアップリンク送信の例となる実施形態において、数式（２）に従って、符号語のシンボルは、異なるレイヤにわたって大体均等に分配される。一方、この分配は、複数のやり方で達成され得るものであり、３つの代替案の実施形態は、大規模遅延ＣＤＤ（large delay ＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity））、レイヤ巡回（layer cycling）、又はＨＡＲＱ符号語巡回（HARQ to codeword cycling）を通じた分配を取り扱う。レイヤ巡回において、各符号語のシンボルを異なるレイヤ上に均等に分配するために、符号語のシンボルは、異なるレイヤに時間を追って巡回的にシフトさせられる。大規模遅延ＣＤＤは、シンボルをシフトさせるだけでなく、シンボルを変形させることも含む。ＨＡＲＱ符号語巡回は、レイヤ巡回に似ているが、単一の符号語が情報ビットの全てのブロックから大体等しい割合の情報を含むようにＨＡＲＱの符号語へのマッピングを循環させる。これは本質的には符号語の用語の再定義であるが、情報ビットの各ブロックを全てのレイヤ上に均等に分配するという全体的な目標を達成する。他の形態のインタリービングも可能である。上述のマルチキャリアシステムの実施形態において、符号語のシンボルの分配は、例えばキャリア巡回を通じて実現される。

図４を参照して上述されているように、ＨＡＲＱ機能の装置４０１は、例えばターボ符号化のようなチャネル符号化をとりわけ含む。ターボ符号器は、情報ビットのブロック全体を同時に符号化するのではなく、代わりに一度にブロックの一部を符号化し、符号ブロック（codeblock）をもたらすであろう。そのため最終的な符号語は、複数の符号ブロックを含むであろう。符号語のシンボルを異なるレイヤ上に分配する際、確実に符号語の各符号ブロックがレイヤにわたって分配されるようにすることが重要である。さらに、符号ブロックのグループ上で一度に別々にＳＩＣを実行することによってＳＩＣの復号の遅延が低減されるように、ＣＲＣは、符号語内の各符号ブロックに結合され得る。

図３ａ〜ｄに示されているような固定された符号語のレイヤへのマッピングは、本発明の符号語レイヤ巡回と共に採用されてもよい。例えば図３ｄにおける符号語のレイヤへのマッピングにおいて、符号語レイヤ巡回は、異なる符号語に属するレイヤ間でのみ必要である。図３ｄにおいて第１の符号語３００は、レイヤ１及び２上にマッピングされ、第２の符号語３０１は、レイヤ３及び４上にマッピングされる。このとき第１の符号語のシンボルをレイヤ３及び４上に分配することは重要であり、第２の符号語についてその逆もまた同様である。一方、第１の符号語についてレイヤ１及び２の間で（又は第２の符号語についてレイヤ３及び４の間で）シフトさせることは、それほど重要ではない。

図６ａは、本発明の１つの実施形態に係る送信装置の方法についてのフローチャートである。それは、次のステップを含む：
−６００：情報ビットのブロックごとの符号語を取得するために、情報ビットの少なくとも２つのブロックを別々に符号化。
−６０１：その後各符号語を、変調シンボルの対応するセットにマッピング。
−６０２：情報ビットの全てのブロックからの変調シンボルの複合物を各物理リソースが搬送するように、変調シンボルの各セットを物理リソースの全体に分配。分配は、情報ビットの各ブロックに関連付けられるシンボルが物理リソースの全体に大体均等に分配される限り、異なるやり方で行われてもよい。物理リソースは、レイヤ（空間多重化の場合）又はキャリア（マルチキャリアの場合）のいずれであってもよい。
−６０３：各物理リソースにより搬送される変調シンボルを受信装置へ同時に送信。
−６０４：最終的に、情報ビットのブロックに対応するバンドリングされたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージのような圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを受信装置から返送。このメッセージは、ブロックが再送されるべきか（ＮＡＣＫ）否か（ＡＣＫ）を決定する。

さらに図６ｂは、本発明の１つの実施形態に係る受信装置の方法についてのフローチャートである。それは、次のステップを含む：
−６１０：各物理リソース上で情報ビットの少なくとも２つのブロックに対応するシンボルを受信。
−６１１：受信したシンボルから情報ビットの各ブロックに対応するシンボルのセットを取得する。図６を参照して上述されているように、これは、情報ビットの各ブロックに対応するシンボルが送信装置によって物理リソースの全体に大体均等になるように分配されたという仮定に基づいて行われる。
−６１２：シンボルの各セットを符号語に変換。
−６１３：各符号語を復号して情報ビットの各ブロックの評価を提供。
−６１４：ＣＲＣのような誤り検出符号を使用して、各評価における誤りをチェック。
−６１５：評価の各々についての誤りチェックの結果に基づいて編集される、圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを、送信装置にフィードバック。圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、例えばバンドリングされたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージであってよい。

図７に図式的に示されているように、本発明の１つの実施形態によれば、送信装置７００は、ＵＥ１５０内に設置される。それは、情報ビットの少なくとも２つのブロックを別々に符号化して情報ビットのブロックごとの符号語を取得するための符号化手段７０１と、符号語の各々を変調シンボルのセットにマッピングするための手段７０２とを含む。それはさらに、各物理リソースが情報ビットのブロックに対応する変調シンボルの大体均等な複合物を搬送するように、変調シンボルの各セットを物理リソースの全体に分配するための分配手段７０３を含む。それはまた、各物理リソースによって搬送される変調シンボルを受信装置に同時に送信するための手段７０４と、情報ビットのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージをＲＢＳ１００内の受信装置７５０から受信するための手段７０５とを含む。

また図７に示されているように、本発明の１つの実施形態によれば、受信装置７５０は、ＲＢＳ１００内に設置される。それは、各物理リソース上の情報ビットの少なくとも２つのブロックに対応するシンボルを受信するための受信手段７５１と、情報ビットの各ブロックに対応するシンボルが送信装置によって物理リソースの全体に分配されたという仮定に基づいて、情報ビットのブロックの各々に対応するシンボルのセットを受信したシンボルから取得するための手段７５２とを含む。それはさらに、シンボルの各セットを符号語に変換するための手段７５３と、各符号語を復号して情報ビットの各ブロックの評価を提供するための手段７５４とを含む。それはまた、情報ビットのブロックの各評価において誤りをチェックするための手段７５５と、情報ビットのブロックの各評価における誤りチェックの結果に基づいて編集される、圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを送信装置７００に送信するための手段７５６とを含む。

図７に示されているのは、アップリンクの状況であることに留意すべきである。一方、本発明は、アップリンク及びダウンリンクの両方に適用可能であり、アップリンク及びダウンリンクの両方が本発明を使用する場合、ＲＢＳ及びＵＥは、送信装置及び受信装置の両方を含み得ることを意味する。

図７に示されている手段は、プログラミングされたマイクロプロセッサ若しくは汎用コンピュータと共に機能するソフトウェアを使用して、及び／又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）を使用して、物理的又は論理的構成要素によって実装され得る。

上記説明した実施形態は、例として挙げられているに過ぎず、本発明を限定すべきではない。添付の特許請求の範囲において主張されている本発明の範囲内の他のソリューション、使用、目的、及び機能は、当業者にとって明らかであろう。

Claims (36)

1. 少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、情報ビットの複数のブロックをＨＡＲＱを伴って同時に受信装置へ送信する無線通信システムにおける方法であって、
   送信装置により、
   情報ビットの少なくとも２つのブロックを別々に符号化して情報ビットのブロックごとの符号語を取得するステップ（６００）、及び
   前記符号語の各々を、変調シンボルの対応するセットにマッピングするステップ（６０１）、
   が実行されることと、
   情報ビットの前記少なくとも２つのブロックに対応する変調シンボルの複合物を各物理リソースが搬送するように、変調シンボルの各セットを前記物理リソースの全体に分配するステップ（６０２）と、
   各物理リソースにより搬送される前記変調シンボルを前記受信装置へ同時に送信するステップ（６０３）と、
   情報ビットの前記少なくとも２つのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを受信するステップ（６０４）と、
   を特徴とする、方法。
2. 分配する前記ステップ（６０２）において、変調シンボルの各セットは、前記物理リソースの全体に均等に分配される、請求項１に記載の方法。
3. 前記無線通信システムは、プリコーディングされる空間多重化を使用し、前記物理リソースは、レイヤに相当する、請求項２に記載の方法。
4. 変調シンボルの各セットを分配する前記ステップは、大規模遅延ＣＤＤ、レイヤ巡回、又はＨＡＲＱ符号語巡回の使用を含む、請求項３に記載の方法。
5. チャネル依存のプリコーディングされる空間多重化が使用される、請求項３〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記無線通信システムは、マルチキャリアを使用し、前記物理リソースは、キャリアに相当する、請求項２に記載の方法。
7. 前記圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、バンドリングされたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージである、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
8. 前記無線通信システムは、Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムであり、前記送信装置は、送信のためにＤＦＴ拡散ＯＦＤＭを使用するユーザ機器内に設置される、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
9. 少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、ＨＡＲＱを伴って送信装置から同時に送信される情報ビットの複数のブロックを受信し及び復号する無線通信システムにおける方法であって、
   受信装置により、
   各物理リソース上で情報ビットの少なくとも２つのブロックに対応するシンボルを受信するステップ（６１０）と、
   情報ビットの各ブロックが前記物理リソースの全体に分配されたと仮定して、情報ビットの前記ブロックの各々に対応するシンボルのセットを、受信した前記シンボルから取得するステップ（６１１）と、
   シンボルの各セットを符号語に変換するステップ（６１２）と、
   各符号語を復号して情報ビットの各ブロックの評価を提供するステップ（６１３）と、
   情報ビットのブロックの各評価における誤りをチェックするステップ（６１４）と、
   情報ビットのブロックの各評価における前記誤りのチェックの結果に基づいて編集される圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを、送信するステップ（６１５）と、
   が実行されることを特徴とする、方法。
10. 前記無線通信システムは、プリコーディングされる空間多重化を使用し、前記物理リソースは、レイヤに相当する、請求項９に記載の方法。
11. 取得する前記ステップ（６１１）は、大規模遅延ＣＤＤ、レイヤ巡回、又はＨＡＲＱ符号語巡回を使用することによって情報ビットの各ブロックが前記レイヤの全体に実質的に均等に分配されたと仮定して、情報ビットの前記ブロックの各々に対応するシンボルのセットを受信した前記シンボルから取得することを含む、請求項１０に記載の方法。
12. チャネル依存のプリコーディングされる空間多重化が使用される、請求項１０〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記無線通信システムは、マルチキャリアを使用し、前記物理リソースは、キャリアに相当する、請求項９に記載の方法。
14. 前記圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、バンドリングされたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージである、請求項９〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記受信装置は、逐次干渉除去（ＳＩＣ）受信機を使用する、請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、情報ビットの複数のブロックをＨＡＲＱを伴って同時に受信装置（７５０）へ送信するように構成される、無線通信システムにおける送信装置（７００）であって、
    前記送信装置は、
    情報ビットの少なくとも２つのブロックを別々に符号化して情報ビットのブロックごとの符号語を取得するための手段（７０１）と、
    前記符号語の各々を、変調シンボルのセットにマッピングするための手段（７０２）と、
    を含み、
    情報ビットの前記少なくとも２つのブロックに対応する変調シンボルの複合物を各物理リソースが搬送するように、変調シンボルの各セットを前記物理リソースの全体に分配するための手段（７０３）と、
    各物理リソースにより搬送される前記変調シンボルを前記受信装置（７５０）へ同時に送信するための手段（７０４）と、
    情報ビットの前記少なくとも２つのブロックに対応する圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを受信するための手段（７０５）と、
    を含むことを特徴とする、送信装置。
17. 分配するための前記手段（７０３）は、変調シンボルの各セットを、前記物理リソースの全体に均等に分配するように構成される、請求項１６に記載の送信装置。
18. 前記無線通信システムは、プリコーディングされる空間多重化を使用し、前記物理リソースは、レイヤに相当する、請求項１７に記載の送信装置。
19. 分配するための前記手段は、大規模遅延ＣＤＤ、レイヤ巡回、又はＨＡＲＱ符号語巡回を使用するように構成される、請求項１８に記載の送信装置。
20. チャネル依存のプリコーディングされる空間多重化が使用される、請求項１８〜１９のいずれかに記載の送信装置。
21. 前記無線通信システムは、マルチキャリアを使用し、前記物理リソースは、キャリアに相当する、請求項１７に記載の送信装置。
22. 前記圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、バンドリングされたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージである、請求項１６〜２１のいずれかに記載の送信装置。
23. ユーザ機器（１５０）内に設置されるように構成される、請求項１６〜２２のいずれかに記載の送信装置（７００）。
24. 前記無線通信システムは、Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムであり、送信のためにＤＦＴ拡散ＯＦＤＭが使用される、請求項２３に記載の送信装置。
25. 無線基地局内に設置されるように構成される、請求項１６〜２４のいずれかに記載の送信装置。
26. 少なくとも２つの物理リソースを含む無線チャネル上で、ＨＡＲＱを伴って送信装置（７００）から同時に送信される情報ビットの複数のブロックを受信し及び復号するように構成される、無線通信システムにおける受信装置（７５０）であって、
    前記受信装置は、
    各物理リソース上で情報ビットの少なくとも２つのブロックに対応するシンボルを受信するための手段（７５１）と、
    情報ビットの各ブロックが前記物理リソースの全体に分配されたと仮定して、情報ビットの前記ブロックの各々に対応するシンボルのセットを受信した前記シンボルから取得するための手段（７５２）と、
    シンボルの各セットを符号語に変換するための手段（７５３）と、
    各符号語を復号して情報ビットの各ブロックの評価を提供するための手段（７５４）と、
    情報ビットのブロックの各評価における誤りをチェックするための手段（７５５）と、
    情報ビットのブロックの各評価における前記誤りのチェックの結果に基づいて編集される圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージを、送信するための手段（７５６）と、
    を含むことを特徴とする、受信装置。
27. 前記無線通信システムは、プリコーディングされる空間多重化を使用し、前記物理リソースは、レイヤに相当する、請求項２６に記載の受信装置。
28. 取得するための前記手段（７５２）は、大規模遅延ＣＤＤ、レイヤ巡回、又はＨＡＲＱ符号語巡回を使用することによって情報ビットの各ブロックが前記物理リソースの全体に実質的に均等に分配されたと仮定して、情報ビットの前記ブロックの各々に対応するシンボルのセットを、受信した前記シンボルから取得するように構成される、請求項２７に記載の受信装置。
29. チャネル依存のプリコーディングされる空間多重化が使用される、請求項２７〜２８のいずれかに記載の受信装置。
30. 前記無線通信システムは、マルチキャリアを使用し、前記物理リソースは、キャリアに相当する、請求項２６に記載の受信装置。
31. 前記圧縮されたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージは、バンドリングされたＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージである、請求項２６〜３０のいずれかに記載の受信装置。
32. 前記受信装置は、逐次干渉除去（ＳＩＣ）受信機を含む、請求項２６〜３１のいずれかに記載の受信装置。
33. ユーザ機器内に設置されるように構成される、請求項２６〜３２のいずれかに記載の受信装置。
34. 無線基地局（１００）内に設置されるように構成される、請求項２６〜３３のいずれかに記載の受信装置（７５０）
35. 無線通信システムにおけるユーザ機器（１５０）であって、請求項１６〜２５のいずれかに記載の送信装置（７００）及び／又は請求項２６〜３４のいずれかに記載の受信装置を含む、ユーザ機器。
36. 無線通信システムにおける無線基地局（１００）であって、請求項２６〜３４のいずれかに記載の受信装置（７５０）及び／又は請求項１６〜２５のいずれかに記載の送信装置を含む、無線基地局。
    

Images