JP2012005137A - 無線送信装置、送信方法および回路 - Google Patents

無線送信装置、送信方法および回路 Download PDF

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Abstract

【課題】MIMOのブロックであるか非MIMOのブロックであるかの事前の情報を当該ブロックの共有制御情報を復調する前に必要とせずに当該共有制御情報を復調することができ、また当該共有制御情報の復調を早期に行なう。
【解決手段】ブロックまたは複数の前記ブロックから構成される無線フレーム毎にMIMOまたは非MIMOで無線送信を行なう無線送信装置であって、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号、特定データ、およびユーザデータのマッピングを行なうマッピング部(110−1〜110−n)を備え、前記マッピング部は、MIMOで送信を行なう前記ブロックまたは無線フレーム内で、前記特定データが非MIMOで送信され、かつ前記特定データを送信するアンテナが、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号を送信するアンテナと予め対応付けられるようにマッピングを行なう。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線区間の伝搬路の推定を行ない、伝搬路推定結果を用いて信号を復調する無線送信装置、送信方法および回路に関する。
従来、3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、W−CDMA方式が第三世代セルラー移動通信方式として標準化され、順次サービスが開始されている。また、通信速度を更に上げたHSDPA(High−Speed Downlink Packet Access)も標準化され、サービスが開始されようとしている。
一方、3GPPでは、第三世代無線アクセスの進化(Evolved Universal Terrestrial Radio Access, 以下EUTRAと称する)が検討されている。EUTRAの下りリンクとしては、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が提案されている。OFDMは、5GHz帯の無線システムであるIEEE802.11aや地上デジタル放送で用いられている方式であり、理論上干渉の起こらない最小となる周波数間隔に数十から数千のキャリアを並べて同時に通信する方式である。通常、OFDMにおいてこのキャリアをサブキャリアと呼称する。そして、各サブキャリアに対して、PSK、QAM等のデジタル変調を行なって通信を行なう。
図15は、EUTRAにおける3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの構成例を示す図である(非特許文献1から非特許文献3参照)。図15に示すように、下りリンクの無線フレームは、通信で使用される無線リソース単位である複数のブロックから構成されている。このブロックは、Chunkと呼称される場合もある。
また、ブロックは、1または複数のサブキャリアに対応する周波数成分としてのサブチャネル、および1または複数のOFDMシンボルに対応する時間成分としてのサブスロットから定められるサブブロックを最小単位として、複数のサブブロックにより構成されている。
ブロックは、周波数軸のブロック帯域幅と時間軸のスロットの2次元で表現される。このスロットは,TTI(Transmission Time Interval)と呼称される場合もある。例えば、下りリンクの全体の帯域(下りリンク周波数帯域幅)Ballを20MHz、ブロック帯域幅Bchを300kHz、サブキャリア周波数帯域幅Bscを15kHz、1つの無線フレーム長を10ms、TTIを0.5msとする場合、1つの無線フレームは、周波数軸方向に60個、時間軸方向に20個のブロック、つまり1200個のブロックから構成される。
また、1つのブロックには20本のサブキャリアが含まれており、OFDMシンボル長Tsを0.0625msとすると1つのブロックには8個のOFDMシンボルが含まれる計算となる。従って、1ブロックは、図16に示すように、サブチャネル数f、サブスロット数tとしたときの配列C(f,t)で表現することができる。(上記の例では、1サブチャネルを1サブキャリア、1サブスロットを1OFDMシンボルとしたときに、1≦f≦20,1≦t≦8 となる。)
上記ブロックは、
(1)ユーザが使用するユーザデータ、
(2)移動局ID(UE identity),変調方式,誤り訂正方式,ハイブリッド自動再送HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)処理に必要な情報,データ長などの送信パラメータを格納した下りリンク共有制御シグナリングチャネルDSCSCH(Downlink Shared Control Signaling Channel)に含まれる物理及びレイヤ2制御メッセージ(以下、「共有制御情報」と呼称する。)、
(3)制御データおよびユーザデータの復調を行なうための伝搬路推定に用いる既知のパイロット信号、がマッピングされている。
また、さらに無線フレームの先頭では、(1)フレームの同期をとるための同期信号、および(2)フレーム全体の構成を報知するための共通制御情報、がマッピングされている。
また、共有制御情報については、非特許文献2に説明されている。すなわち、非特許文献2では、物理レイヤのチャネルとして、
(1)Pilot channel(パイロット信号)、
(2)Common control channel(共通制御情報)、
(3)Shared control signaling channel(共有制御情報)、
(4)Shared data channel(ユーザデータ)、
(5)Multicast/Broadcast channel、
(6)Downlink synchronization channel(同期信号)、が定義されている。
端末(ユーザ,移動局)宛のデータが送られるブロック(Chunk)は、基本的に、Pilot channel(パイロット信号)、Shared control signaling channel(共有制御情報)、およびShared data channel(ユーザデータ)から構成されている。
Pilot channel(パイロット信号)は、セルサーチやハンドオーバを行なう際の電力測定、適応変調を行なうためのCQI測定、および、共有制御情報やユーザデータを復調するためのチャネル推定に使用される。
Shared control signaling channel(共有制御情報)は、ブロック(Chunk)の変調方式、データ長、自端末宛のデータのブロック(Chunk)内での位置、Hybrid ARQの情報、などユーザデータの復調に必要な制御情報、さらに端末からのUplinkのための制御情報として、電力制御、送信タイミング制御、自端末の送信すべきタイミング、変調方式、データ長、端末が送信したデータに対するACK/NACK、などを含む。
Shared data channel(ユーザデータ)は、上記のブロック(Chunk)のユーザデータである。場合によっては複数ユーザで共有する。
ユーザデータを復調するためには、共有制御情報内の変調方式やデータ長などの情報が不可欠であり、その共有制御情報を復調するためにはパイロット信号を用いて伝搬路補償を行なう。
図17(a)は、図15の1ブロックを抜粋した図であり、同図(b)は、同様に提案されている他の構成例としてパイロット信号の一部をTTIの中心に配置した構造の1ブロックを抜粋した図である。図17(a)および(b)のいずれにおいても、ユーザデータを復調するための共有制御情報をブロックの先頭に配置することにより、端末におけるユーザデータの復調を容易にしている。すなわち、ブロック内の共有制御情報がすべて揃うまでユーザデータをバッファに溜めておくなどの処理を必要としないので、回路規模を小さくすることができ、また復調処理遅延も少なくすることができる。
さらに、共有制御情報は、ユーザデータを復調するための重要なデータであり、復調誤りを防ぐために、通常、QPSKなどの雑音に強い固定の変調方式が用いられ、伝搬路推定精度を上げるためにパイロット信号の近傍に配置される。
また、EUTRAでは、複数の送信アンテナから別々の信号を送信し、複数の受信アンテナで受信して受信信号を分離する技術であるMIMO(Multi−Input Multi−Output)技術が用いられる。図18は、MIMO技術を用いた通信システムの概念図である。MIMO技術では、送信機100が複数(M本)の送信アンテナ101−1〜101−Mを備えており、受信機102が複数(N本)の受信アンテナ103−1〜103−Nを備えており、これらの送信アンテナ101−1〜101−Mと受信アンテナ103−1〜103−Nとを用いてMIMO伝搬路を構成する。そして、複数の異なるデータ信号を同一の周波数上あるいは周波数帯が重なる状態の電波により、複数の伝搬路を経て送受信する。
ここで、図18におけるアンテナ101−1からアンテナ103−1の伝搬路をh11、アンテナ101−2からアンテナ103−1の伝搬路をh21、アンテナ101−Mからアンテナ103−1の伝搬路をhM1、としていき、アンテナ101−Mからアンテナ103−Nの伝搬路をhMNとおく。アンテナ101−1からの送信信号をS、101−2からの送信信号をS、101−Mからの送信信号をSとして、アンテナ103−1からの受信信号をR、103−2からの受信信号をR、103−Nからの受信信号をRとすると以下の数式(1)が成り立つ。
Figure 2012005137
各hを容易に求めるために、例えばM=2,N=2としたときに、図17(a)に示したパイロット信号を含むサブスロットを図19に示す構成とすることが考えられる。すなわち第1の送信アンテナからパイロット信号を送信するサブチャネルでは第2の送信アンテナからは信号の送信を行なわないよう制御する。受信機においては、受信したパイロット信号のうち、第1の送信アンテナから送信されたパイロット信号のみを用いて、各パイロット間で線形補完、平均化などの処理を行なうことにより伝搬路h11,h12を推定することができる。同様に第2の送信アンテナから送信されたパイロット信号のみを用いて伝搬路h21,h22を推定することができる。
次に受信機は、送信信号の候補S’、S’を作成し、下記数式(2)よりR’、R’を求める。
Figure 2012005137
次に上記式で求めたR’と受信信号Rとの差を求め、その差が最小となるS’を求めるべき信号Sとして出力する。この方法はMLD(Maximum Likelihood Detection)と呼ばれるものであり、ここでは説明を割愛するが、他にも非特許文献4に示されるようなQRM−MLDなどの受信方法が考えられる。
このMIMO技術を用いる際の1ブロックのアンテナ毎の配列をC1(f,t),C2(f,t),…,CM(f,t)と定義すると、MIMO技術を利用するには、アンテナ毎のパイロット信号が必要である。例えば、送信アンテナ数2(M=2)の場合、図20に示すように、配列上で第1の送信アンテナからパイロット信号が送信される位置では、もう一方の送信アンテナ(第2の送信アンテナ)からのパイロット信号は送らないようにする(nullを配置)ことによりアンテナ毎の独立したパイロット信号を受信機で受信できるようにして、他の共有制御情報やユーザデータは各アンテナから同時に送信するブロック構成が提案されている。
以上に述べたようにMIMO技術はブロック単位で適用できる技術であり、EUTRAのフレーム内に、MIMOのブロックと非MIMOのブロックを混在させることが可能である。
次に、上記フレーム構成を用いて、3GPPの提案をベースに想定されている送受信について図面を参照して説明する。図21は、従来における送信機の概略構成を示すブロック図であり、図22および図23は、従来における受信機の概略構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、1無線フレームにおいて、1つのブロックが一人のユーザに割り当てられるものとする。しかし、これに限られず、一人のユーザが複数のブロックを用いることもできるし、1つのブロックを複数ユーザで共有することもできる。
図21に示すように、例えば、基地局の送信機では、変調処理が行なわれたユーザ毎の送信データ(共有制御情報、およびユーザデータ)はパイロット信号とともに各ブロックのマッピング回路120−1〜120−nへと入力される。各マッピング回路120−1〜120−nは、セレクタ120a、分配器120b、メモリ120c−1〜120c−Mから構成され、図17(a)に示すブロック構造となるように、メモリ(図16の配列)上に各ユーザの送信データとパイロット信号をそれぞれセレクタ120aおよび分配器120bを介して配置する。ここで、MIMO技術を用いるブロックでは、セレクタ120aから各アンテナのメモリへパイロット信号を振り分け、分配器120bから各アンテナのメモリへそれぞれの共有制御情報およびユーザデータを出力する。MIMO技術を用いないブロックでは、すべてのアンテナに対して同じパイロット信号と送信データを配置する。
各マッピング回路120−1〜120−nでメモリ上に配置された信号はフレームの先頭から順次アンテナ毎のF/T変換回路121−1〜121−Mへと出力され、全体の帯域分の信号をIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)演算によって周波数領域の信号から時間領域の信号へと変換する。変換された信号はD/A変換回路122−1〜122−Mでアナログ信号に変換され、周波数変換回路123−1〜123−Mにて送信する周波数に変換された後に第1の送信アンテナ124−1〜第Mの送信アンテナ124−Mから送信される。
端末には、自端末宛のブロックがMIMOの信号として送られてくるか非MIMOの信号として送られてくるかを共通制御情報等の事前情報により予め通知される。端末は、通知された事前情報に基づいて、自端末宛のブロックが非MIMOの信号である場合は、図22に示す受信機を用いて以下の処理によりデータを復調する。すなわち、図22に示すように、アンテナ130から受信した信号が周波数変換回路131において中間周波数に変換される。中間周波数に変換されたアナログ信号は、A/D変換回路132においてデジタル信号に変換され、T/F変換回路133へ出力される。
T/F変換回路133に入力された信号は、FFT(Fast Fourier Transform)演算が行なわれて時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。伝搬路推定回路134では、T/F変換回路133で変換された信号のうち、既知の信号であるパイロット信号の位相・振幅変化からサブチャネル毎の伝搬路推定値を算出して伝搬路補償回路135へ出力する。伝搬路補償回路135では、伝搬路推定回路134で算出した推定値を用いて、T/F変換回路133で変換された受信信号を伝搬路により変化する前の送信信号となるように補償する。データ復調回路136では、伝搬路補償回路135で補償されたデータ信号を復調する。
ここで、伝搬路推定回路134における推定値の算出方法としては、例えば、図24(a)に示すように、複数のパイロット信号の位相・振幅変化の平均を求め、そのパイロットの間に位置するサブチャネルの位相・振幅変化として、求めた平均値を用いる方法や、同図(b)に示すように、複数のパイロット信号の位相・振幅変化の線形補完を行ない、そのパイロットの間に位置するサブチャネルの位相・振幅変化として、求めた補完値を用いる方法などを採用することができる。
一方、自端末宛のブロックが、MIMOの信号である場合は、図23の受信機を用いて以下の処理によりデータを復調する。すなわち、図23に示すように、第1の受信アンテナ140−1〜第Nの受信アンテナ140−Nにおいて、各受信アンテナの受信信号は周波数変換回路141−1〜141−Nにおいて中間周波数に変換された後にA/D変換回路142−1〜142−Nにおいてデジタル信号に変換される。A/D変換回路142−1〜142−Nで変換された時間領域のデジタル信号は、T/F変換回路143−1〜143−NにおけるFFT演算にて周波数領域の信号へ変換され、MLD(Maximum−Likelihood Detection)回路144へ入力される。MLD回路144は、伝搬路推定回路145、メトリック回路146および比較回路147を備えており、伝搬路推定とデータの復調処理が行なわれ、受信データが出力される。
R1−050705 "Pilot Channel Structure in Evolved UTRA Downlink" 3GPP TSG RAN WG1 #42 on LTE London, UK, August 29− September 2, 2005 R1−050707 "Physical Channels and Multiplexing in Evolved UTRA Downlink" 3GPP TSG RAN WG1 #42 on LTE London, UK, August 29− September 2, 2005 R1−050852 "CQI−based Transmission Power Control for Control Channel in Evolved UTRA" 3GPP TSG RAN WG1 #42 on LTE London, UK, August 29− September 2, 2005 「MIMO (Multi Input Multi Output)関連技術」 特許庁ホームページ:http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/mimo/mokuji.htm
しかしながら、従来の技術では、通常、MIMOのブロックと非MIMOのブロックでは異なる復調方法を用いるため、ブロックがMIMOの信号として送信されるか非MIMOの信号として送信されるかを共通制御情報等の事前情報により予め通知しておかなければならなかった。また、MIMOのブロックではすべての送信アンテナのパイロット信号を受信するまでは共有制御情報の復調処理を行なうことができなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、MIMOのブロックであるか非MIMOのブロックであるかの事前の情報を当該ブロックの共有制御情報を復調する前に必要とせずに当該共有制御情報を復調することができ、また当該共有制御情報の復調を早期に行なうことが可能となる無線送信装置、送信方法および回路を提供することを目的とする。
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る無線通信装置は、複数のアンテナを有し、OFDM信号を用いて、1または複数のサブキャリアに対応する周波数成分としてのサブチャネル、および1または複数のOFDMシンボルに対応する時間成分としてのサブスロットから定められるサブブロックを最小単位とし、複数の前記サブブロックで構成されるブロックまたは複数の前記ブロックから構成される無線フレーム毎にMIMOまたは非MIMOで無線送信を行なう無線送信装置であって、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号、特定データ、およびユーザデータのマッピングを行なうマッピング部を備え、前記マッピング部は、MIMOで送信を行なう前記ブロックまたは無線フレーム内で、前記特定データが非MIMOで送信され、かつ前記特定データを送信するアンテナが、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号を送信するアンテナと予め対応付けられるようにマッピングを行なうことを特徴としている。
このように、MIMOで送信を行なう前記ブロックまたは無線フレーム内で、特定データが非MIMOで送信され、かつ特定データを送信するアンテナが、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号を送信するアンテナと予め対応付けられるようにマッピングを行なうので、受信側は、特定データを含むサブブロックを受信した段階で、特定データの内容を把握することが可能となる。特に、特定データをブロックの先頭にマッピングした場合は、受信側は、先頭の1サブブロックを受信するだけで特定データによって示される内容を把握することができる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。
(2)また、本発明に係る無線送信装置において、前記マッピング部は、MIMOで無線送信を行なうブロックまたは無線フレームにおいて、前記特定データを送信するアンテナが、前記特定データに対し同一の前記サブスロット内で周波数成分が最も近接するパイロット信号を送信するアンテナと同一となるようにマッピングを行なうことを特徴としている。
このように、特定データを送信するアンテナが、特定データに対し同一のサブスロット内で周波数成分が最も近接するパイロット信号を送信するアンテナと同一となるようにマッピングを行なうので、受信側における伝搬路推定精度を高めることが可能となる。また、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データを非MIMOの無線信号として送信するので、受信側は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。さらに、本発明はこのような構成を採るので、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造に変更を加えることなく実施することが可能である。
(3)また、本発明に係る無線送信装置において、前記マッピング部は、MIMOで無線送信を行なうブロックまたは無線フレームにおいて、前記特定データを送信するアンテナが、前記特定データに対し同一のサブスロット内で低周波数側または高周波数側で最も近接するパイロット信号を送信するアンテナと同一となるようにマッピングを行なうことを特徴としている。
このように、特定データを送信するアンテナが、特定データに対し同一のサブスロット内で低周波数側または高周波数側で最も近接するパイロット信号を送信するアンテナと同一となるようにマッピングを行なうので、受信側における伝搬路推定精度を高めることが可能となると共に、最寄りのパイロット信号と特定データとの距離を計算する必要が無くなる。また、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データを非MIMOの無線信号として送信するので、受信側は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。さらに、本発明はこのような構成を採るので、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造に変更を加えることなく実施することが可能である。
(4)また、本発明に係る無線送信装置において、前記マッピング部は、MIMOで無線送信を行なうブロックまたは無線フレームにおいて、前記特定データを送信するアンテナが、予め定められた1または複数のアンテナとなるようにマッピングを行なうことを特徴としている。
このように、MIMOで無線送信を行なうブロックまたは無線フレームにおいて、特定データを送信するアンテナが、予め定められた1または複数のアンテナとなるようにマッピングを行なうので、マッピング動作と受信側での復調動作を簡略化させることができる。また、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データを非MIMOの無線信号として送信するので、受信側は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。さらに、本発明はこのような構成を採るので、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造に変更を加えることなく実施することが可能である。
(5)また、本発明に係る無線送信装置において、前記予め定められたアンテナは、通信相手から取得した各送信アンテナの受信品質情報に基づいて選択されることを特徴としている。
このように、通信相手から取得した各送信アンテナの受信品質情報に基づいて選択されるので、受信品質が良好な送信アンテナのみに電力を集めて送信することができ、その結果、受信側における復調誤りを低減させることが可能となる。また、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データを非MIMOの無線信号として送信するので、受信側は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。さらに、本発明はこのような構成を採るので、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造に変更を加えることなく実施することが可能である。
(6)また、本発明に係る無線送信装置において、前記マッピング部は、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいて、前記特定データを送信するアンテナが、前記特定データを含むサブスロットに配置されるパイロット信号を送信するすべてのアンテナとなるようにマッピングを行なうことを特徴としている。
このように、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいて、特定データを送信するアンテナが、特定データを含むサブスロットに配置されるパイロット信号を送信するすべてのアンテナとなるようにマッピングを行なうので、受信側では、MIMOのブロックでは、アンテナ毎のパイロット信号を用いて、各アンテナの位相・振幅変化を求めて、その値を合成することにより特定データの伝搬路を高い精度で補償することが可能となる。また、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データを非MIMOの無線信号として送信するので、受信側は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。さらに、本発明はこのような構成を採るので、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造に変更を加えることなく実施することが可能である。
(7)また、本発明に係る無線送信装置において、前記特定データは、少なくともユーザデータの宛先、当該ブロックがMIMOのブロックであるか否かの情報を含む制御信号であることを特徴としている。
このように、特定データは、少なくともユーザデータの宛先、当該ブロックがMIMOのブロックであるか否かの情報を含む制御信号であるので、特定データをブロックの先頭にマッピングした場合は、受信側は、先頭の1サブブロックを受信するだけで特定データによって示される内容を把握することができる。すなわち、受信側は、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。
(8)また、本発明に係る無線送信装置において、前記特定データは、複数の同一部分から構成されており、複数のアンテナを用いて送信を行なう際に、前記複数の同一部分が、それぞれ異なるアンテナから送信されることを特徴としている。
このように、特定データは、複数の同一部分から構成されているので、シンボル繰り返しが行なわれることとなり、利得を上げることが可能となる。また、複数のアンテナを用いて送信を行なう際に、複数の同一部分が、それぞれ異なるアンテナから送信されるので、より高いダイバーシチ効果を得ることが可能となる。
(9)また、本発明に係る無線受信装置は、請求項1記載の無線送信装置により無線送信されたOFDM信号を受信する無線受信装置であって、受信したパイロット信号により伝搬路推定を行なう伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部で算出された推定値から前記特定データおよびユーザデータの伝搬路を補償する伝搬路補償部と、を備え、前記伝搬路補償部は、前記特定データの伝搬路を補償する際、予め対応付けられたパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用することを特徴としている。
このように、特定データの伝搬路を補償する際、予め対応付けられたパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用するので、伝搬路推定精度を高めることが可能となる。また、受信アンテナで受信した無線信号を非MIMOで送信された無線信号であるとして伝搬路の推定を行なうことにより、通信相手先(送信側)においてMIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データが非MIMOの無線信号として送信された場合は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。その結果、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造を変更することなく、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を必要としないシステムを構築することが可能となる。
(10)また、本発明に係る無線受信装置において、前記伝搬路推定部は、前記特定データの伝搬路を補償する際、同一サブスロット内で前記特定データを受信した周波数と最も近接する周波数で受信したパイロット信号により算出された伝搬路推定値を使用することを特徴としている。
このように、特定データの伝搬路を補償する際、同一サブスロット内で特定データを受信した周波数と最も近接する周波数で受信したパイロット信号により算出された伝搬路推定値を使用するので、伝搬路推定精度を高めることが可能となると共に、最寄りのパイロット信号と特定データとの距離を計算する必要が無くなる。また、受信アンテナで受信した無線信号を非MIMOで送信された無線信号であるとして伝搬路の推定を行なうことにより、通信相手先(送信側)においてMIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データが非MIMOの無線信号として送信された場合は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。その結果、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造を変更することなく、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を必要としないシステムを構築することが可能となる。
(11)また、本発明に係る無線受信装置において、前記伝搬路推定部は、前記特定データの伝搬路を補償する際、同一サブスロット内で前記特定データを受信した周波数より低くかつ最も近接する周波数、あるいは、受信した周波数より高くかつ最も近接する周波数のいずれかにより受信したパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用することを特徴としている。
このように、特定データの伝搬路を補償する際、同一サブスロット内で特定データを受信した周波数より低くかつ最も近接する周波数、あるいは、受信した周波数より高くかつ最も近接する周波数のいずれかにより受信したパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用するので、伝搬路推定制度を高めることが可能となる。また、受信アンテナで受信した無線信号を非MIMOで送信された無線信号であるとして伝搬路の推定を行なうことにより、通信相手先(送信側)においてMIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データが非MIMOの無線信号として送信された場合は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。その結果、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造を変更することなく、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を必要としないシステムを構築することが可能となる。
(12)また、本発明に係る無線受信装置は、通信相手先の各送信アンテナから送信された無線信号の受信品質を送信アンテナ毎に前記通信相手先へ通知する無線受信装置であって、前記伝搬路推定部は、前記特定データの伝搬路を補償する際、受信品質測定結果が優れている1または複数のアンテナから送信されたパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用することを特徴としている。
このように、特定データの伝搬路を補償する際、受信品質測定結果が優れている1または複数のアンテナから送信されたパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用するので、伝搬路推定精度を高めることが可能となる。また、受信アンテナで受信した無線信号を非MIMOで送信された無線信号であるとして伝搬路の推定を行なうことにより、通信相手先(送信側)においてMIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データが非MIMOの無線信号として送信された場合は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。その結果、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造を変更することなく、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を必要としないシステムを構築することが可能となる。
(13)また、本発明に係る無線通信システムは、上記(1)記載の無線送信装置および上記(9)記載の無線受信装置、上記(2)記載の無線送信装置および上記(10)記載の無線受信装置、上記(3)記載の無線送信装置および上記(11)記載の無線受信装置、または上記(5)記載の無線送信装置および上記(12)記載の無線受信装置のいずれかの組み合わせによって構成されることを特徴としている。
この構成により、受信側における伝搬路推定精度を高めることが可能となる。また、送信側において、MIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データを非MIMOの無線信号として送信するので、受信側は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。その結果、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造を変更することなく、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要がなくなる。
(14)また、本発明に係る無線送信方法は、OFDM信号を用いて、1または複数のサブキャリアに対応する周波数成分としてのサブチャネル、および1または複数のOFDMシンボルに対応する時間成分としてのサブスロットから定められるサブブロックを最小単位とし、複数の前記サブブロックで構成されるブロックまたは複数の前記ブロックから構成される無線フレーム毎にMIMOまたは非MIMOで無線送信を行なう無線送信方法であって、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号、特定データ、およびユーザデータのマッピングを行なうマッピングステップを少なくとも含み、前記マッピングステップでは、MIMOのブロックまたは無線フレームであるか非MIMOのブロックまたは無線フレームであるかに関わらず、前記特定データが非MIMOの信号として送信され、かつ前記特定データを送信するアンテナが、前記特定データの伝搬路推定を行なうためのパイロット信号を送信するアンテナと予め対応付けられるようにマッピングを行なうことを特徴としている。
このように、MIMOで送信を行なう前記ブロックまたは無線フレーム内で、特定データが非MIMOで送信され、かつ特定データを送信するアンテナが、伝搬路推定を行なうためのパイロット信号を送信するアンテナと予め対応付けられるようにマッピングを行なうので、受信側は、特定データを含むサブブロックを受信した段階で、特定データの内容を把握することが可能となる。特に、特定データをブロックの先頭にマッピングした場合は、受信側は、先頭の1サブブロックを受信するだけで特定データによって示される内容を把握することができる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブブロックを受信した段階で把握することができるので、その後に到着するサブブロックまたはブロックを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。
(15)また、本発明に係る無線送信方法において、前記特定データは、複数の同一部分から構成されており、複数のアンテナを用いて送信を行なう際に、前記複数の同一部分が、それぞれ異なるアンテナから送信されることを特徴としている。
このように、特定データは、複数の同一部分から構成されているので、シンボル繰り返しが行なわれることとなり、利得を上げることが可能となる。また、複数のアンテナを用いて送信を行なう際に、複数の同一部分が、それぞれ異なるアンテナから送信されるので、より高いダイバーシチ効果を得ることが可能となる。
(16)また、本発明に係る無線受信方法は、上記(14)または上記(15)記載の無線送信方法により送信されたOFDM信号を受信する無線受信方法であって、受信したパイロット信号により伝搬路推定を行なうステップと、前記算出された伝搬路推定値から前記特定データおよびユーザデータの伝搬路を補償するステップを少なくとも含み、前記伝搬路を補償するステップは、前記特定データの伝搬路を補償する際、予め対応付けられたパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用することを特徴としている。
このように、特定データの伝搬路を補償する際、予め対応付けられたパイロット信号で算出された伝搬路推定値を使用するので、伝搬路推定精度を高めることが可能となる。また、受信アンテナで受信した無線信号を非MIMOで送信された無線信号であるとして伝搬路の推定を行なうことにより、通信相手先(送信側)においてMIMOで無線送信を行なうブロックにおいてマッピングされた特定データが非MIMOの無線信号として送信された場合は、MIMOまたは非MIMOのどちらであっても特定データを復調することが可能となる。その結果、現在3GPPで提案されているブロック(Chunk)構造を変更することなく、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を必要としないシステムを構築することが可能となる。
本発明によれば、MIMOで送信を行なうブロックにおける特定データを非MIMOの信号として、予め対応付けられたパイロット信号と同一の送信アンテナで送信するようにマッピングを行なうので、受信側は、特定データを含むサブスロットを受信した段階で、特定データと対応付けられたパイロット信号を用いて、当該特定データの伝搬路推定を行ない、非MIMOの復調手段を用いて該特定データの内容を把握することが可能となる。特に、特定データをブロックの先頭にマッピングした場合は、受信側は、先頭の1サブスロットを受信するだけで特定データによって示される内容を把握することができる。従って、例えば、特定データに宛先の情報が含まれる場合には、当該ブロックが自局宛であるかどうかを先頭のサブスロットを受信した段階で把握することができるので、その後に受信する当該ブロックの残りのサブスロットを復調するかどうかを早期に判断することができる。その結果、受信側の省電力化を図ることが可能となる。また、ブロックの先頭にマッピングした特定データにMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを示す情報が含まれる場合は、受信側は、特定データを受信した段階で、MIMOまたは非MIMOを判断することができるので、当該ブロックがMIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかを通知するための事前情報を通知する必要が無くなる。
本発明における送信機の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。 (a)および(b)は、本発明の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第1の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第2の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第3の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第4の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第5の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第6の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 第6の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。 第6の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 データ復調回路の一例を示す図である。 第6の実施形態におけるブロック構成を示す図である。 (a)は非MIMO時のパイロット信号Pと共有制御情報S1,S2の配置を示す図であり、(b)は送信アンテナ毎に直交するようにパイロット信号Pと共有制御情報S1,S2を配置した状態を示す図であり、(c)は(b)での処理を一般化した様子を示す図である。 EUTRAにおける3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームの構成例を示す図である。 ブロック内のサブブロックの配列を示す図である。 (a)および(b)は、EUTRAにおける3GPPの提案をベースに想定されている下りリンク無線フレームから1ブロックを抜粋した状態を示す図である。 MIMO技術を用いた通信システムの概念図である。 MIMO時におけるパイロット配置を示す図である。 MIMO技術を用いる際の1ブロックのアンテナ毎の配列を示す図である。 従来における送信機の概略構成を示すブロック図である。 受信機の概略構成を示すブロック図である。 受信機の概略構成を示すブロック図である。 (a)および(b)は、従来の伝搬路推定回路における推定値の算出方法を示す図である。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の実施形態に係る無線送信機を図1に示す。図1に示すように、マッピング回路110−1〜110−nにおいて、パイロット信号および共有制御情報は、セレクタ110aによって後述のブロック構造となるように各アンテナのメモリ110b−1〜110b−Mに振り分けられ、ユーザデータは分配器110cによって各アンテナのメモリ110b−1〜110b−Mへ分配される。また、F/T変換回路111−1〜111−Mは、送信アンテナ毎に設けられ、各マッピング回路110−1〜110−nで配置された信号をフレームの先頭からIFFT演算によって周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。D/A変換回路112−1〜112−Mは、送信アンテナ毎に設けられ、各F/T変換回路111−1〜111−Mから出力された時間領域のデジタル信号をアナログ信号に変換する。また、周波数変換回路113−1〜113−Mは、送信アンテナ毎に設けられ、D/A変換回路112−1〜112−Mから出力される信号を送信する周波数に変換し、それぞれ各送信アンテナ114−1〜114−Mから送信する。
次に、本発明の実施形態に係る無線受信機は、図2に示すような構成を採る。すなわち、図2に示すように、第1の受信アンテナ1−1〜第Nの受信アンテナ1−Nでそれぞれ受信された無線信号は、それぞれ周波数変換回路2−1〜2−Nに入力されて中間周波数に変換される。周波数変換回路2−1〜2−Nで中間周波数に変換されたアナログ信号は、A/D変換回路3−1〜3−Nにおいてそれぞれデジタル信号に変換される。また、A/D変換回路3−1〜3−Nでそれぞれ変換された時間領域のデジタル信号は、T/F変換回路4−1〜4−NにおいてFFT処理されることにより周波数領域の信号へ変換される。
伝搬路推定回路5は、第1のアンテナ1−1が受信した無線信号を非MIMOの信号であるとみなし、後述する方法で伝搬路推定値を求める。また、伝搬路補償回路6は、第1のアンテナ1−1が受信した無線信号を非MIMOの信号であるとみなし、伝搬路推定回路5で算出した推定値を用いて、T/F変換回路4−1で変換された信号を伝搬路で変動する前の信号に補償する。データ復調回路7は、伝搬路補償回路6で補償されたデータ信号を復調する。判定回路10は、データ復調回路7で復調された共有制御情報に基づいてセレクタ9を制御し、受信したブロックがMIMOであればMLD回路8からの出力信号を受信データとして出力し、非MIMOであればデータ復調回路7からの出力信号を受信データとして出力する。MLD回路8は、受信アンテナ毎のT/F変換回路4−1〜4−Nの出力信号をMIMOの信号であるとみなし、復調処理を行なう。
なお、ここでは第1の受信アンテナ1−1が受信した信号を非MIMOの信号入力に用いているが、他の受信アンテナが受信した信号を用いてもよいし、複数アンテナからの信号を合成して用いてもよい。さらに、ここでは受信信号に対して非MIMOの復調回路で共有制御情報の復調を行ない、MIMO、非MIMOの切り替えを行なっているが、判定回路10のMIMO、非MIMOの判定結果に従い、復調に使用しない不要な回路の動作を停止させるようにしてもよい。
以下、各実施形態で共通となる非MIMO時のマッピング回路の動作を説明した後、各実施形態でMIMO時のマッピング回路の動作と、受信機の伝搬路推定回路の伝搬路推定方法について説明する。
本発明の実施形態における非MIMO時のマッピング回路は、例えば、ここでは送信アンテナ数を4本とした場合、次のように動作する。
(1)非MIMOの信号を送信する送信アンテナを第2の送信アンテナ224−2のみとし、図17(a)のブロック構造で、1ブロックのサブチャネル数8個(f=8)、サブスロット数6個(t=6)として送信を行なう場合、送信アンテナ毎のブロック配列が図3(a)となるように動作する。すなわち、第2の送信アンテナのみでパイロット信号、共有制御情報およびユーザデータを送信し、その他の送信アンテナからはnullシンボルを送信する(実質的にデータを送信しない)。
また、別の例として、次のように動作することもできる。
(2)非MIMOの信号を送信する送信アンテナを、すべての送信アンテナとした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が図3(b)となるように動作する。すなわち、すべての送信アンテナから同一の配列でパイロット信号、共有制御情報およびユーザデータを送信する。
すなわち、共有制御情報とユーザデータ、およびパイロット信号を配列C(f,t)上に配置したときに、非MIMOの信号を送信する送信アンテナのブロック配列はすべて上記配列C(f,t)の複製となるように制御し、それ以外の送信アンテナのブロック配列にはnullを配置するよう制御する。
(第1の実施形態)
以下、図1に示す第1の実施形態に係る送信機のMIMO時のマッピング回路110−1〜110−nと、図2に示す受信機の伝搬路推定回路5について図面を参照して説明を行なう。ここでは、例えば、次のような条件を定める。
(1)送信アンテナは2本(M=2)、
(2)1ブロックのサブチャネル数8個(f=8)、サブスロット数6個(t=6)とする。
第1の実施形態に係る送信機のマッピング回路110−1〜110−nは、上記の条件でブロック構造を図17(a)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図4(a)となるように動作する。また、上記の条件でブロック構造を図17(b)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図4(b)となるように動作する。以下、マッピング回路110−1〜110−nの動作について詳しく説明する。
図4(a)に示すマッピング動作は、以下のように行なわれる。
(1)図17(a)のブロック構造ではC(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号の配置に用いられる。パイロット信号が送信アンテナ毎に重ならないように、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(5,1)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(3,1),C2(7,1)に配置する。C2(1,1),C2(5,1),C1(3,1),C1(7,1)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。そのうち第1の送信アンテナのパイロット信号に近いC1(2,1),C1(6,1)と、第2の送信アンテナのパイロット信号に近いC2(4,1),C2(8,1)に共有制御情報を配置し、C2(2,1),C2(6,1),C1(4,1),C1(8,1)にはnullを配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
一方、図4(b)に示すマッピング動作は、以下のように行なわれる。
(1)図17(b)のブロック構造ではC(1,1),C(3,4),C(5,1),C(7,4)がパイロット信号の配置に用いられる。パイロット信号が送信アンテナ毎に重ならないように、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(3,4)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(5,1),C2(7,4)に配置する。C2(1,1),C2(3,4),C1(5,1),C1(7,4)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造ではC(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。そのうち第1の送信アンテナのパイロット信号に近いC1(2,1)と、第2の送信アンテナのパイロット信号に近いC2(4,1),C2(6,1),C2(8,1)に共有制御情報を配置し、C2(2,1),C1(4,1),C1(6,1),C1(8,1)にはnullを配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
すなわち、第1の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nは、
(1)MIMO信号の復調には送信アンテナ毎のパイロット信号が必要となるため、パイロット信号を送信アンテナ毎に重ならないように各配列に配置する。
(2)共有制御情報を、周波数軸方向に最も近いパイロット信号の送信アンテナの配列に配置する。ここでは複数の送信アンテナのパイロット信号からの距離が同じとなる配置である場合は、fの値がより小さい送信アンテナを選択する。
(3)ユーザデータを、MIMOの信号として各送信アンテナの配列に配置する。
という動作を行なう特徴がある。
次に、第1の実施形態に係る受信機の伝搬路推定回路5について説明する。図17(a)に示すブロック構造では、次のように動作を行なう。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)パイロット信号の近傍のサブチャネルの伝搬路は、そのパイロット信号の伝搬路と同じであるものとして、共有制御情報が配置されたC(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値を求める。ここでは複数のパイロット信号からの距離が同じとなる配置である場合は、C(f,1)におけるfの値がより小さいパイロット信号の伝搬路と同じであるものとして、C(2,1)はC(1,1)の伝搬路と同じ、同様にC(4,1)はC(3,1)、C(6,1)はC(5,1)、C(8,1)はC(7,1)の伝搬路と同じであるとして、共有制御情報の伝搬路推定値を求める。
図17(b)に示すブロック構造では、次のように動作を行なう。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(5,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(5,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)図17(a)と場合と同様に、C(2,1)はC(1,1)の伝搬路と同じ、C(4,1),C(6,1),C(8,1)はC(5,1)の伝搬路と同じであるものとして推定値を求める。
すなわち、第1の実施形態における伝搬路推定回路5は、
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(f,1)が伝搬路推定回路5へ入力されると、パイロット信号の配置されたサブチャネルの信号と既知のパイロット信号の位相・振幅情報から、そのサブチャネルの伝搬路を推定する。
(2)パイロット信号の近傍のサブチャネルは、そのパイロット信号の配置されたサブチャネルと同じ伝搬路であるものとして、共有制御情報が配置されたサブチャネルの伝搬路推定値を求める。
という動作を行なう特徴がある。
さらに、上記の伝搬路推定値を用いて、ブロックの先頭のサブスロットの伝搬路補償を行ない、共有制御情報を復調して、そのブロックが非MIMOのブロックであることが判定回路10より通知された場合、ユーザデータ部の伝搬路推定は従来と同様の方法で行なってもよい。
以上のように、第1の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いることによって、基地局に第1の実施形態に係る送信機を適用した場合は、共有制御情報は、非MIMOのブロックとMIMOのブロックの両方で、非MIMOの信号として送信される。ただし、MIMOのブロックでは、共有制御情報は、それぞれ複数の送信アンテナの中のから特定の1つのアンテナが上記マッピング回路110−1〜110−nで選択されて送信される。
また、端末に第1の実施形態に係る受信機を適用した場合は、ブロックの先頭のサブスロットに含まれる共有制御情報を非MIMOの信号として復調するが、その際に上記伝搬路推定回路5を用いて算出した推定値を伝搬路補償に用いることにより、MIMOのブロックでは送信アンテナ毎のパイロット信号を用いて、そのパイロット信号と同じ送信アンテナから送信された共有制御情報を補償することができ、非MIMOのブロックでは、MIMOのブロックの場合における送信アンテナが1本のときであると考えられるので、同様の手法で補償することができる。
従って、非MIMOのブロックとMIMOのブロックで区別することなく伝搬路補償を行なうことができる。すなわち、復調するブロックがMIMOであるか否かの事前情報を不要とするためには、非MIMOとMIMOで共通の共有制御情報復調を行なう仕組みが必要であるが、上記マッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いた送受信機で送受信を行なうことにより、現在3GPPで提案されているブロック構造を変更することなく、当該ブロックを復調する前に通知される、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかの事前情報を不要にすることができる。
さらに、第1の実施形態を採用した場合には、共有制御情報を含むサブスロットの伝搬路補償を行なう際に必要なパイロット信号は、そのサブスロット内にすべて含まれるため、パイロット信号が揃うまで複数のサブスロット内の情報を保持しておくバッファが必要なく、早期に共有制御情報を復調することができ、バッファを必要としないため回路規模を小さくすることができる。
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態に係る送信機のMIMO時のマッピング回路110−1〜110−nと、受信機の伝搬路推定回路5について図面を参照して説明を行なう。ここでは、例えば、次のような条件を定める。
(1)送信アンテナは4本(M=4)、
(2)1ブロックのサブチャネル数8個(f=8)、サブスロット数6個(t=6)として、さらに、MIMO時にアンテナ毎に異なる変調方式を用いる場合、通常端末からは送信アンテナ毎のチャネル受信品質情報が基地局へ通知されている。ここでの受信品質とは具体的にはSNR(Signal to Noise Ratio)、SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)、BER(Bit Error Rate)などが考えられる。
第2の実施形態では、第1の送信アンテナ、第3の送信アンテナ、第2の送信アンテナ、そして第4の送信アンテナの順番で受信品質が良好であるものとする(第1の送信アンテナの受信品質が最も良く、第4の送信アンテナの受信品質が最も悪い)。
第2の実施形態で用いる送信機のマッピング回路110−1〜110−nは、上記の条件でブロック構造を図17(a)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図5(a)となるように動作する。また、上記の条件でブロック構造を図17(b)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図5(b)となるように動作する。以下、マッピング回路110−1〜110−nの動作について詳しく説明する。
図5(a)に示すマッピング動作は、次のように行なわれる。
(1)第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1)、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(3,1)、第3の送信アンテナのパイロット信号をC3(5,1)、第4の送信アンテナのパイロット信号をC4(7,1)に配置する。Cm(1,1)(m=2,3,4),Cm(3,1)(m=1,3,4),Cm(5,1)(m=1,2,4),Cm(7,1)(m=1,2,3)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。共有制御情報を含むサブスロットに配置されたパイロット信号の送信アンテナのうち、端末での受信品質が良い単数あるいは複数の送信アンテナの配列に、同じ共有制御情報を配置する。ここでは、共有制御情報を含むサブスロットに配置されたパイロット信号は、第1の送信アンテナ、第2の送信アンテナ、第3の送信アンテナ、第4の送信アンテナのパイロット信号であるが、端末での受信品質の良い2本の送信アンテナを選択して、C1(2,1)とC3(2,1)、C1(4,1)とC3(4,1)、C1(6,1)とC3(6,1)、C1(8,1)とC3(8,1)にそれぞれ同じ共有制御情報を配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t),C3(f,t),C4(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
一方、図5(b)に示すマッピング動作は、次のように行なわれる。
(1)第2の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1)、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(5,1)、第3の送信アンテナのパイロット信号をC3(3,4)、第4の送信アンテナのパイロット信号をC4(7,4)に配置する。Cm(1,1)(m=2,3,4),Cm(5,1)(m=1,3,4),Cm(3,4)(m=1,2,4),Cm(7,4)(m=1,2,3)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。共有制御情報を含むサブスロットに配置されたパイロット信号の送信アンテナのうち、端末での受信品質が良い単数あるいは複数の送信アンテナの配列に、同じ共有制御情報を配置する。ここでは、共有制御情報を含むサブスロットに配置されたパイロット信号は、第1の送信アンテナ、第2の送信アンテナのパイロット信号であるが、端末での受信品質の良い2本の送信アンテナを選択して、C1(2,1)とC2(2,1)、C1(4,1)とC2(4,1)、C1(6,1)とC2(6,1)、C1(8,1)とC2(8,1)にそれぞれ同じ共有制御情報を配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t),C3(f,t),C4(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
すなわち、第2の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nは、
(1)第1の実施形態と同様に、パイロット信号を、送信アンテナ毎に重ならないように各配列に配置する。
(2)共有制御情報を含むサブスロット内で送信されるパイロット信号の送信アンテナのうち、端末での受信品質が良い単数あるいは複数の送信アンテナ(選択する送信アンテナ数は基地局と端末とで既知)から同じ共有制御情報を送信するように各送信アンテナの配列に配置する。
(3)ユーザデータを、MIMOの信号として各送信アンテナの配列に配置する。
という動作を行なう特徴がある。
次に、第2の実施形態に係る受信機の伝搬路推定回路5について説明する。図17(a)に示すブロック構造では、次のように動作を行なう。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)共有制御情報は、MIMO時には基地局へ通知した受信品質の良い2本の送信アンテナから送信される。したがって、選択された送信アンテナの共有制御情報の各伝搬路推定値を求め、求めた推定値を合成することにより、受信した共有制御情報の伝搬路推定値を求めることができる。ここでは、まず、第1の送信アンテナに割り当てられたC(1,1)のパイロット信号を用いて、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値を求める。次に、第3の送信アンテナに割り当てられたC(5,1)のパイロット信号を用いて、同様に伝搬路推定値を求める。2つの送信アンテナでそれぞれ求めたC(2,1)の推定値を合成して受信信号C(2,1)の伝搬路推定値を求める。同様にC(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値も合成して求める。送信アンテナ毎の推定値の求め方は従来と同様の方法(平均、線形補完)を用いることができる。
一方、図17(b)に示すブロック構造では、次のように動作を行なう。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(5,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(5,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)上記(a)のブロックの(2)と同様に伝搬路推定値を求める。ここでは、第1の送信アンテナに割り当てられたC(1,1)のパイロット信号を用いて、C1(2,1),C1(4,1),C1(6,1),C1(8,1)の伝搬路推定値を求めて、第2の送信アンテナに割り当てられたC(5,1)のパイロット信号を用いて、C2(2,1),C2(4,1),C2(6,1),C2(8,1)の伝搬路推定値を求める。求めたC1(2,1)とC2(2,1)の推定値を合成して受信したC(2,1)の推定値を求める。同様にC(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値も求める。送信アンテナ毎の推定値の求め方は従来と同様の方法(平均、線形補完)を用いることができる。
すなわち、第2の実施形態に係る伝搬路推定回路5は、
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(f,1)が伝搬路推定回路5へ入力されると、パイロット信号の配置されたサブチャネルの受信信号と既知のパイロット信号の位相・振幅差から、そのサブチャネルの伝搬路を推定する。
(2)共有制御情報の伝搬路推定値は、基地局へ通知した受信品質の良い単数または複数の送信アンテナから送信されるので、選択された送信アンテナ毎の共有制御情報の伝搬路推定値を求め、求めた推定値を合成することにより、受信した共有制御情報の伝搬路推定値を求める。
という動作を行なう特徴がある。
さらに、上記の伝搬路推定値を用いて、ブロックの先頭のサブスロットの伝搬路補償を行ない、共有制御情報を復調して、そのブロックが非MIMOのブロックであることが判定回路10より通知された場合、ユーザデータ部の伝搬路推定は従来と同様の方法で行なってもよい。
以上のように、第2の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いることによって、基地局に第2の実施形態に係る送信機を適用した場合は、共有制御情報は、非MIMOのブロックとMIMOのブロックの両方で、非MIMOの信号として送信される。ただし、MIMOのブロックでは、共有制御情報は、共有制御情報が含まれるサブスロットで送信されるパイロット信号の送信アンテナすべてから同じ共有制御情報が送信される。
また、端末に第2の実施形態に係る受信機を適用した場合は、ブロックの先頭のサブスロットに含まれる共有制御情報を非MIMOの信号として復調するが、その際に上記伝搬路推定回路5を用いて算出した推定値を伝搬路補償に用いることにより、MIMOのブロックでは、選択された送信アンテナ毎のパイロット信号を用いて、各送信アンテナの位相・振幅変化を求めて、その値を合成することにより共有制御情報の伝搬路を補償することができ、非MIMOのブロックにおいても、MIMOのブロックの場合で用いた手法で伝搬路を補償することができる。
従って、非MIMOのブロックとMIMOのブロックで区別することなく共有制御情報の伝搬路補償を行なうことができる。すなわち、第1の実施形態と同様に、第2の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いた送受信機で送受信を行なうことにより現在3GPPで提案されているブロック構造を変更することなく、当該ブロックを復調する前に通知される、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかの事前情報を不要にすることができる。また、早期に共有制御情報を復調することができ、バッファを必要としないため回路規模を小さくすることもできる。さらに、受信品質の良い送信アンテナを用いて共有制御情報を送信するため、共有制御情報の信号品質を向上させることが可能となる。なお、ここでは、端末からのチャネル受信品質情報をもとに共有制御情報の送信アンテナを選択しているが、基地局と端末とで予め取り決めた送信アンテナを用いることもできる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る送信機のMIMO時のマッピング回路110−1〜110−nと、受信機の伝搬路推定回路5について図面を参照して説明を行なう。ここでも、第1の実施形態と同じく、例えば、次のような条件を定める。
(1)送信アンテナは2本(M=2)、
(2)1ブロックのサブチャネル数8個(f=8)、サブスロット数6個(t=6)とする。
第3の実施形態に係る送信機のマッピング回路110−1〜110−nは、上記の条件でブロック構造を図17(a)とした場合、アンテナ毎のブロック配列が、図6(a)となるように動作する。また、上記の条件でブロック構造を図17(b)とした場合、アンテナ毎のブロック配列が、図6(b)となるように動作する。マッピング回路110−1〜110−nの動作について詳しく説明する。
図6(a)に示すマッピング動作は、次のように行なわれる。
(1)第1の実施形態と同様に、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(5,1)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(3,1),C2(7,1)に配置する。C2(1,1),C2(5,1),C1(3,1),C1(7,1)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられるが、予め基地局と端末とで取り決めておいた共有制御情報を配置するアンテナを、第1の送信アンテナとして、C1(2,1),C1(4,1),C1(6,1),C1(8,1)に共有制御情報を配置し、C2(2,1),C2(4,1),C2(6,1), C2(8,1)にはnullを配置する。
(3)各アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
一方、図6(b)に示すマッピング動作は、次のように行なわれる。
(1)第1の実施形態と同様に、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(3,4)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(5,1),C2(7,4)に配置する。C2(1,1),C2(3,4),C1(5,1),C1(7,4)にはnullを配置する。
(2)図6(a)と同様に、C1(2,1),C1(4,1),C1(6,1),C1(8,1)に共有制御情報を配置し、C2(2,1),C2(4,1),C2(6,1),C2(8,1)にはnullを配置する。
(3)各アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
すなわち、第3の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nは、
(1)第1の実施形態と同様に、パイロット信号を、送信アンテナ毎に重ならないように各配列に配置する。
(2)共有制御情報を、基地局と端末の間で予め何らかの手段で取り決めておいた送信アンテナの配列に配置する。
(3)ユーザデータを、MIMOの信号として各アンテナの配列に配置する。
という動作を行なう特徴がある。
次に、第3の実施形態に係る受信機の伝搬路推定回路5について説明する。図17(a)に示すブロック構造では、次のように動作が行なわれる。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)共有制御情報の伝搬路推定値は、予め取り決めておいた送信アンテナのパイロット信号の伝搬路推定値を用いて求める。ここでは、第1の送信アンテナに割り当てられたC(1,1),C(5,1)のパイロット信号のみを用いて、共有制御情報が配置されたC(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値を求める。推定値の求め方は従来と同様の方法(平均、線形補完)を用いることができる。
一方、図17(b)に示すブロック構造では、次のように動作が行なわれる。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(5,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(5,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)共有制御情報の伝搬路推定値は、予め取り決めておいたアンテナのパイロット信号の伝搬路推定値を用いて求める。ここでは、第1の送信アンテナに割り当てられたC(1,1)のパイロット信号のみを用いて、共有制御情報が配置されたC(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値を求める。推定値の求め方は従来と同様の方法(平均、線形補完)を用いることができる。
すなわち、第3の実施形態における伝搬路推定回路5は、
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(f,1)が伝搬路推定回路5へ入力されると、パイロット信号の配置されたサブチャネルの受信信号と既知のパイロット信号の位相・振幅差から、当該サブチャネルの伝搬路を推定する。
(2)予め取り決めておいた送信アンテナのパイロット信号がMIMO時に配置される配列上のパイロット信号のみを用いて、共有制御情報が配置されたサブチャネルの伝搬路推定値を求める。
という動作を行なう特徴がある。
さらに、上記の伝搬路推定値を用いて、ブロックの先頭のサブスロットの伝搬路補償を行ない、共有制御情報を復調して、そのブロックが非MIMOのブロックであることが判定回路10より通知された場合、ユーザデータ部の伝搬路推定は従来と同様の方法で行なってもよい。
第3の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いることによって、基地局に第3の実施形態に係る送信機を適用した場合は、共有制御情報は、非MIMOのブロックとMIMOのブロックの両方で、非MIMOの信号として送信される。ただし、MIMOのブロックでは、共有制御情報は、それぞれ複数の送信アンテナの中のから特定の1つのアンテナが上記マッピング回路110−1〜110−nで選択されて送信される。
また、端末に第3の実施形態に係る受信機を適用した場合は、ブロックの先頭のサブスロットに含まれる共有制御情報を非MIMOの信号として復調するが、その際に上記伝搬路推定回路5を用いて算出した推定値を伝搬路補償に用いることにより、MIMOのブロックでは共有制御情報が送信されたアンテナのパイロット信号を用いることにより、伝搬路を補償することができ、非MIMOのブロックでは、本来はすべてのパイロット信号を用いて伝搬路を推定できるが、MIMOのブロックの場合で用いたパイロット信号のみを用いて伝搬路を推定することも可能である。
従って、非MIMOのブロックとMIMOのブロックで区別することなく伝搬路補償を行なうことができる。すなわち、第1の実施形態と同様に、第3の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いた送受信機で送受信を行なうことにより現在3GPPで提案されているブロック構造を変更することなく、当該ブロックを復調する前に通知される、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかの事前情報を不要にすることができる。また、早期に共有制御情報を復調することができ、バッファを必要としないため回路規模を小さくすることもできる。
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る送信機のMIMO時のマッピング回路110−1〜110−nと、受信機の伝搬路推定回路5について図面を参照して説明を行なう。ここでも、第3の実施形態と同じく、例えば、次のような条件を定める。
(1)送信アンテナは2本(M=2)、
(2)1ブロックのサブチャネル数8個(f=8)、サブスロット数6個(t=6)とする。
第4の実施形態に係る送信機のマッピング回路110−1〜110−nは、上記の条件でブロック構造を図17(a)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図7(a)となるように動作する。また、上記の条件でブロック構造を図17(b)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図7(b)となるように動作する。以下、マッピング回路110−1〜110−n動作について詳しく説明する。
図7(a)に示すマッピング動作は、次のように行なわれる。
(1)第3の実施形態と同様に、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(5,1)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(3,1),C2(7,1)に配置する。C2(1,1),C2(5,1),C1(3,1),C1(7,1)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。共有制御情報を含むサブスロットに配置されたパイロット信号の送信アンテナすべての配列に同じ共有制御情報を配置する。ここでは、共有制御情報を含むサブスロットに配置されたパイロット信号は、第1の送信アンテナ、第2の送信アンテナのパイロット信号なのでC1(2,1)とC2(2,1)、C1(4,1)とC2(4,1)、C1(6,1)とC2(6,1)、C1(8,1)とC2(8,1)にそれぞれ同じ共有制御情報を配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
一方、図7(b)に示すマッピング動作は、次のように行なわれる。
(1)第3の実施形態と同様に、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(3,4)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(5,1),C2(7,4)に配置する。C2(1,1),C2(3,4),C1(5,1),C1(7,4)にはnullを配置する。
(2)図7(a)と同様に、C1(2,1)とC2(2,1)、C1(4,1)とC2(4,1)、C1(6,1)とC2(6,1)、C1(8,1)とC2(8,1)にそれぞれ同じ共有制御情報を配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
すなわち、第4の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nは、
(1)第1の実施形態と同様に、パイロット信号を、送信アンテナ毎に重ならないように各配列に配置する。
(2)共有制御情報を含むサブスロット内で送信されるパイロット信号のすべての送信アンテナから同じ共有制御情報を送信するように各送信アンテナの配列に配置する。
(3)ユーザデータを、MIMOの信号として各送信アンテナの配列に配置する。
という動作を行なう特徴がある。
次に、第4の実施形態に係る受信機の伝搬路推定回路5について説明する。図17(a)に示すブロック構造では、次のように動作が行なわれる。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(3,1), C(5,1), C(7,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)共有制御情報の伝搬路推定値は、上記マッピング回路110−1〜110−nで配置されたすべての送信アンテナ毎の各伝搬路推定値の合成値であると考えられる。よって、送信アンテナ毎の共有制御情報の伝搬路推定値を求め、求めた推定値を合成することにより、受信した共有制御情報の伝搬路推定値を求める。ここでは、まず、第1の送信アンテナに割り当てられたC(1,1),C(5,1)のパイロット信号を用いて、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値を求める。次に、第2の送信アンテナに割り当てられたC(3,1),C(7,1)のパイロット信号を用いて、同様に伝搬路推定値を求める。2つの送信アンテナでそれぞれ求めたC(2,1)の推定値を合成して受信したC(2,1)の推定値を求める。同様にC(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値も合成して求める。送信アンテナ毎の推定値の求め方は従来と同様の方法(平均、線形補完)を用いることができる。
一方、図17(b)に示すブロック構造では、次のように動作が行なわれる。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(5,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(5,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)共有制御情報の伝搬路推定値は、上記マッピング回路110−1〜110−nで配置されたすべての送信アンテナ毎の伝搬路推定値の合成値であると考えられる。よって、アンテナ毎の共有制御情報の伝搬路推定値を求め、求めた推定値を合成することにより、受信した共有制御情報の伝搬路推定値を求める。ここでは、第1の送信アンテナに割り当てられたC(1,1)のパイロット信号を用いて、C1(2,1),C1(4,1),C1(6,1),C1(8,1)の伝搬路推定値を求めて、第2の送信アンテナに割り当てられたC(5,1)のパイロット信号を用いて、C2(2,1),C2(4,1),C2(6,1),C2(8,1)の伝搬路推定値を求める。求めたC1(2,1)とC2(2,1)の推定値を合成して受信したC(2,1)の推定値を求める。同様にC(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値も求める。送信アンテナ毎の推定値の求め方は従来と同様の方法(平均、線形補完)を用いることができる。
すなわち、第4の実施形態に係る伝搬路推定回路5は、
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(f,1)が伝搬路推定回路5へ入力されると、パイロット信号の配置されたサブチャネルの受信信号と既知のパイロット信号の位相・振幅差から、当該サブチャネルの伝搬路を推定する。
(2)共有制御情報の伝搬路推定値は、上記マッピング回路110−1〜110−nで配置されたすべての送信アンテナ毎の伝搬路推定値の合成値であると考えられので、送信アンテナ毎の共有制御情報の伝搬路推定値を求め、求めた推定値を合成することにより、受信した共有制御情報の伝搬路推定値を求める。
という動作を行なう特徴がある。
さらに、上記の伝搬路推定値を用いて、ブロックの先頭のサブスロットの伝搬路補償を行ない、共有制御情報を復調して、そのブロックが非MIMOのブロックであることが判定回路10より通知された場合、ユーザデータ部の伝搬路推定は従来と同様の方法で行なってもよい。
第4の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いることによって、基地局に第4の実施形態に係る送信機を適用した場合は、共有制御情報は、非MIMOのブロックとMIMOのブロックの両方で、非MIMOの信号として送信される。ただし、MIMOのブロックでは、共有制御情報は、共有制御情報が含まれるサブスロットで送信されるパイロット信号の送信アンテナすべてから同じ共有制御情報が送信される。
また、端末に第4の実施形態に係る受信機を適用した場合は、ブロックの先頭のサブスロットに含まれる共有制御情報を非MIMOの信号として復調するが、その際に上記伝搬路推定回路5を用いて算出した推定値を伝搬路補償に用いることにより、MIMOのブロックではアンテナ毎のパイロット信号を用いて、各アンテナの位相・振幅変化を求めて、その値を合成することにより共有制御情報の伝搬路を補償することができ、非MIMOのブロックにおいても、MIMOのブロックの場合で用いた手法で伝搬路を補償することができる。
従って、非MIMOのブロックとMIMOのブロックで区別することなく伝搬路補償を行なうことができる。すなわち、第1の実施形態と同様に、第4の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いた送受信機で送受信を行なうことにより現在3GPPで提案されているブロック構造を変更することなく、当該ブロックを復調する前に通知される、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかの事前情報を不要にすることができる。また、早期に共有制御情報を復調することができ、バッファを必要としないため回路規模を小さくすることもできる。
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態に係る送信機のMIMO時のマッピング回路110−1〜110−nと、受信機の伝搬路推定回路5について図面を参照して説明を行なう。ここでは、例えば、次のような条件を定める。
(1)送信アンテナは2本(M=2)、
(2)1ブロックのサブチャネル数8個(f=8)、サブスロット数6個(t=6)とする。
第5の実施形態に係る送信機のマッピング回路110−1〜110−nは、上記の条件でブロック構造を図17(a)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図8(a)となるように動作する。また、上記の条件でブロック構造を図17(b)とした場合、送信アンテナ毎のブロック配列が、図8(b)となるように動作する。以下、マッピング回路110−1〜110−nの動作について詳しく説明する。
図8(a)に示すマッピング動作は、以下のように行なわれる。
(1)図17(a)のブロック構造ではC(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号の配置に用いられる。パイロット信号が送信アンテナ毎に重ならないように、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(5,1)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(3,1),C2(7,1)に配置する。C2(1,1),C2(5,1),C1(3,1),C1(7,1)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。C(2,1)に低周波数側で最も近接するパイロット信号はC(1,1)であるので、C(1,1)を送信する第1の送信アンテナからC(2,1)を送信するようC1(2,1)に共有制御情報を配置し、C2(2,1)にはnullを配置する。同様にC2(4,1),C1(6,1),C2(8,1)に共有制御情報を配置し、C1(4,1),C2(6,1),C1(8,1)にはnullを配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
一方、図8(b)に示すマッピング動作は、以下のように行なわれる。
(1)図17(b)のブロック構造ではC(1,1),C(3,4),C(5,1),C(7,4)がパイロット信号の配置に用いられる。パイロット信号が送信アンテナ毎に重ならないように、第1の送信アンテナのパイロット信号をC1(1,1),C1(3,4)に配置し、第2の送信アンテナのパイロット信号をC2(5,1),C2(7,4)に配置する。C2(1,1),C2(3,4),C1(5,1),C1(7,4)にはnullを配置する。
(2)上記ブロック構造では、C(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)が共有制御情報の配置に用いられる。C(2,1)に低周波数側で最も近接するパイロット信号はC(1,1)であるので、C(1,1)を送信する第1の送信アンテナからC(2,1)を送信するようC1(2,1)に共有制御情報を配置し、C2(2,1)にはnullを配置する。同様にC1(4,1),C2(6,1),C2(8,1)に共有制御情報を配置し、C2(4,1),C1(6,1),C1(8,1)にはnullを配置する。
(3)各送信アンテナの配列でユーザデータの配置に用いられるC1(f,t),C2(f,t)に順次ユーザデータを配置する。
すなわち、第5の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nは、
(1)MIMO信号の復調には送信アンテナ毎のパイロット信号が必要となるため、パイロット信号を送信アンテナ毎に重ならないように各配列に配置する。
(2)共有制御情報を、同一のサブスロット内で低周波数側で最も近いパイロット信号の送信アンテナの配列に配置する。
(3)ユーザデータを、MIMOの信号として各送信アンテナの配列に配置する。
という動作を行なう特徴がある。
次に、第5の実施形態に係る受信機の伝搬路推定回路5について説明する。図17(a)に示すブロック構造では、次のように動作を行なう。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(3,1),C(5,1),C(7,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)同一サブスロットにおける各パイロット信号間のサブチャネルの伝搬路は、低周波数側のパイロット信号の伝搬路と同じであるものとして、共有制御情報が配置されたC(2,1),C(4,1),C(6,1),C(8,1)の伝搬路推定値を求める。
図17(b)に示すブロック構造では、次のように動作を行なう。
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(1,1)〜C(8,1)のうち、C(1,1),C(5,1)がパイロット信号であるため、既知のパイロット信号の位相・振幅情報と、受信したC(1,1),C(5,1)の位相・振幅との差より、それぞれのパイロット信号の伝搬路推定値を求める。
(2)図17(a)と場合と同様に、C(2,1),C(4,1)はC(1,1)の伝搬路と同じ、C(6,1),C(8,1)はC(5,1)の伝搬路と同じであるものとして推定値を求める。
すなわち、第5の実施形態に係る伝搬路推定回路5は、
(1)T/F変換回路4−1で変換されたブロックの先頭のサブスロットC(f,1)が伝搬路推定回路5へ入力されると、パイロット信号の配置されたサブチャネルの信号と既知のパイロット信号の位相・振幅情報から、そのサブチャネルの伝搬路を推定する。
(2)同一サブスロットにおけるパイロット信号間のサブチャネルは、低周波数側のパイロット信号の配置されたサブチャネルと同じ伝搬路であるものとして、共有制御情報が配置されたサブチャネルの伝搬路推定値を求める。
という動作を行なう特徴がある。
さらに、上記の伝搬路推定値を用いて、ブロックの先頭のサブスロットの伝搬路補償を行ない、共有制御情報を復調して、そのブロックが非MIMOのブロックであることが判定回路10より通知された場合、ユーザデータ部の伝搬路推定は従来と同様の方法で行なってもよい。
以上のように、第5の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いることによって、基地局に第5の実施形態に係る送信機を適用した場合は、共有制御情報は、非MIMOのブロックとMIMOのブロックの両方で、非MIMOの信号として送信される。ただし、MIMOのブロックでは、共有制御情報は、それぞれ複数の送信アンテナの中のから特定の1つのアンテナが上記マッピング回路110−1〜110−nで選択されて送信される。
また、端末に第5の実施形態に係る受信機を適用した場合は、ブロックの先頭のサブスロットに含まれる共有制御情報を非MIMOの信号として復調するが、その際に上記伝搬路推定回路5を用いて算出した推定値を伝搬路補償に用いることにより、MIMOのブロックでは送信アンテナ毎のパイロット信号を用いて、そのパイロット信号と同じ送信アンテナから送信された共有制御情報を補償することができ、非MIMOのブロックでは、MIMOのブロックの場合における送信アンテナが1本のときであると考えられるので、同様の手法で補償することができる。
従って、非MIMOのブロックとMIMOのブロックで区別することなく伝搬路補償を行なうことができる。すなわち、第1の実施形態と同様に、第5の実施形態に係るマッピング回路110−1〜110−nと伝搬路推定回路5を用いた送受信機で送受信を行なうことにより、現在3GPPで提案されているブロック構造を変更することなく、当該ブロックを復調する前に通知される、MIMOによる送信であるか非MIMOによる送信であるかの事前情報を不要にすることができる。また、早期に共有制御情報を復調することができ、バッファを必要としないため回路規模を小さくすることもできる。
(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態に係る送信機のマッピング回路110−1〜110−n、および受信機について図面を参照して説明を行なう。
前述の第1の実施形態では、例えば図1の送信機におけるマッピング回路110−1に入力される共有制御情報SがS1〜S4に分割され、非MIMO時に図9(a)に示す配置が行なわれる場合、MIMO時には、図9(b)に示すように、C1(2,1)にS1,C2(4,1)にS2,C1(6,1)にS3,C2(8,1)にS4を配置することにより、受信機で受信される共有制御情報がMIMO時と非MIMO時で、送受信機で既知の同じ配置になるように制御を行なっている。
第6の実施形態におけるマッピング回路の動作は、共有制御情報の分割と配置のみが第1の実施形態と異なるため、共有制御情報の分割と配置以外の説明は省略する。
図10は、第6の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。この送信機のマッピング回路110−1〜110−nにおいて、共有制御情報Sは、複製器110dにおいてSの複製S’を生成する。セレクタ110aでは、SおよびS’がS1,S2,S’1,S’2に分割される。MIMO時にはS1,S2を送信するアンテナと複製のS’1,S’2を送信するアンテナが異なるように配置を行なう。
例えば図11(b)に示す配置を行なう。この場合、非MIMO時は受信機で受信される共有制御情報が同じ配置となるように図11(a)に示す配置とする。
次に受信機において、第1の実施形態と同様の処理により、図2の伝搬路推定回路6による伝搬路補償までが行なわれる。データ復調回路7では、複数のS1,S2を合成し、一つのS1,S2として復調処理を行なう。ここでの合成方法としては一般的な選択合成や等利得合成などを用いることができる。
図12は、データ復調回路7の一例を示す図である。図12において、データ復調回路は、受信した信号S1,S2,S’1,S’2をS1,S2とS’1,S’2に分割する分割器7aと、分割器7aで分割された信号S1とS’1,S2とS’2を合成し、合成値Sg1とSg2を算出する合成器7bと、合成器7bで合成された合成値を復調する復調器7cと、復調された信号を復号し、共有制御情報のデータを出力する復号器7dとで構成される。上述のように受信機においては、分割器7aと合成器7bとを具備することによりダイバーシチ受信が可能となる。
以上のように共有制御情報の複製を作成してMIMO時に異なるアンテナから送信されるように制御することにより、受信機で合成処理を行なって、空間ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。当然、非MIMO時においても複製を送ることによる周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。
さらに非MIMO時の周波数ダイバーシチ効果を向上させるために、図13に示すように複製した信号との距離が離れるように配置にすることも可能である。
(選択するアンテナについての説明)
以上説明した第1および第5の実施形態ではMIMOブロックのパイロット信号は1つのアンテナから送信しているサブブロックでは他のアンテナからは送信しないよう処理を行なっていた。しかし、1つのアンテナから送信する複数サブブロックのパイロット信号を1つの単位として、各アンテナの前記単位毎に異なる符号化処理を行なうことにより、アンテナ毎のパイロット信号を直交させることができる。これは複数のアンテナからのパイロット信号を同じサブブロックから送信しても、受信装置でアンテナ毎のパイロット信号として分離できることを意味する。
例えば、送信アンテナが2本であった場合、パイロット信号の送信に用いる2つのサブブロックを1つの単位として、MIMO時には第1のアンテナからは前記2つのサブブロックから(1,1)を送り、第2のアンテナからは(1,−1)を送る。一方、端末では、受信したパイロット信号の前記1つの単位(R1,R2)に対して、第1のアンテナから送信されたパイロット信号を求める場合はR1+R2を求めることにより第2のアンテナから送信されたパイロット信号を除去できる。
同様に、第2のアンテナから送信されたパイロット信号を求める場合はR1−R2を求めることにより第1のアンテナから送信されたパイロット信号を除去できる。
上記の場合、1つのサブブロックにおける各アンテナのパイロット信号と非MIMO時のパイロット信号の振幅・位相変化分を複素数Rとしたときに、該サブブロックのパイロット信号を用いて伝搬路推定を行なう共有制御情報にRを複素乗算して送ることにより、端末においては前記第1および第5の実施の形態の復調処理が可能となる。
例えば、2本の送信アンテナを仮定し、ブロック構造を図17(a)とした場合の送信アンテナ毎のブロック配列の一部としてC(1,1)からC(4,1)までを抜き出したものを図14に示す。図14(a)は、非MIMO時のパイロット信号Pと共有制御情報S1,S2の配置を示す。ここで、MIMO時の共有制御情報S1,S2の配置は、実施の形態5と同様に、同一のサブスロット内において低周波数側で最も近いパイロット信号の送信アンテナの配列に配置するものとする。
図14(b)は、前記送信アンテナ毎に直交するように第1の送信アンテナからは(P,P)を送り、第2の送信アンテナからは(P,−P)を送るように配置したものである。MIMO時の共有制御情報S1は前述の条件に従い、低周波数側で最も近いパイロット信号の送信アンテナの配列に配置するので、第1の送信アンテナ、第2の送信アンテナの両方の配列に配置する。その際、パイロット信号は、非MIMO時のパイロット信号から位相や振幅が変化している場合がある。ここではC2(3,1)の位相・振幅変化量RがR=−1となっている。
従って、C2(3,1)を低周波数側で最も近いパイロット信号として選択して配置するC2(4,1)の共有制御情報に対して、以下に示すRを複素乗算する処理を行なう。
S2×R=−S2
図14(c)は、同図(b)での処理を一般化したものであり、非MIMO時のパイロットPから位相・振幅が変化したパイロット信号をP’とおき、位相・振幅変化をRとおくと、数式(3)で表わすことができる。
Figure 2012005137
ここでAは振幅変化、θは位相変化であり、P’は、数式(4)の複素乗算で表わすことができる。
Figure 2012005137
このパイロット信号P’を低周波数側で最も近いパイロット信号として選択して、P’の送信アンテナの配列に配置した共有制御情報S2’は、数式(5)で表わすことができる。
Figure 2012005137
次に、受信装置で上記信号を復調するためには、既知のパイロット信号Pと受信したC(1,1)の位相・振幅変化からC(2,1)の伝搬路補償を行なう。ここでノイズの影響を無視すると、第1の送信アンテナから送信された信号Pは伝搬路R1を通ることで、
P×R1
の複素乗算で表される。同様に第2の送信アンテナから送信された信号Pは伝搬路R2を通ることで、
P×R2
の複素乗算で表される。
受信装置では、2つを合成した、
P×R1+P×R2
が受信される。既知のパイロット信号Pとの位相・振幅変化は、
P(R1+R2)÷P=R1+R2
となる。
C(2,1)の送信信号S1の受信信号は上記伝搬路を通ることにより同様に、
S1(R1+R2)
となり、上記パイロット信号の位相・振幅変化R1+R2で複素除算することによりS1を求めることができる。
次に、C(3,1)のパイロット信号についても同様に、受信装置では、
P×R1+R×P×R2
が受信され、位相・振幅変化は、
P(R1+R×R2)÷P=R1+R×R2
となる。
C(4,1)の送信信号は、
S2+R×S2
で表わされるが、この受信信号は、上記伝搬路を通ることにより同様に、
S2(R1+R×R2)
となり、上記パイロット信号の位相・振幅変化である、
R1+R×R2
で複素除算することにより、S2を求めることができる。
ここでは、第5の実施形態を例にとって説明したが、第1の実施形態においても同様な処理を行なうことが可能である。
(共有制御情報について)
以上説明した第1及び第3乃至第6の実施形態ではブロック毎に共有制御情報の伝搬路推定を行ない復調を行なっているが、周波数方向の複数ブロックで1つの共有制御情報が送信される場合においても、当該複数ブロックで同一のマッピング動作手段が用いられている場合には、MIMOであるか否かに関わらず共有制御情報の伝搬路推定および復調を行なうことが可能である。
1−1〜1−N 第1〜第Nの受信アンテナ
2−1〜2−N 周波数変換回路
3−1〜3−N A/D変換回路
4−1〜4−N T/F変換回路
5 伝搬路推定回路
6 伝搬路補償回路
7 データ復調回路
7a 分割器
7b 合成器
7c 復調器
7d 復号器
8 MLD回路
9 セレクタ
10 判定回路
110−1〜110−n マッピング回路
110a セレクタ
110b−1〜110b−M メモリ
110c 分配器
110d 複製器
111−1〜111−M F/T変換回路
112−1〜112−M D/A変換回路
113−1〜113−M 周波数変換回路
114−1〜114−M 第1〜第Mの送信アンテナ

Claims (6)

  1. 複数のアンテナを有する無線送信装置と、複数のアンテナを有する無線受信装置と、を含んで構成される無線通信システムにおける無線送信装置であって、
    前記無線受信装置に対して、非MIMOの信号を、前記複数のアンテナのうちの1本のみを用いて送信する制御と、
    前記無線受信装置に対して、非MIMOの信号を、前記複数のアンテナの全てを用いて送信する制御と、を行なう回路を有することを特徴とする無線送信装置。
  2. 前記回路は、前記無線受信装置に対して、MIMOの信号を、前記複数のアンテナの全てを用いて送信する制御を更に行なうことを特徴とする請求項1記載の無線送信装置。
  3. 複数のアンテナを有する無線送信装置と、複数のアンテナを有する無線受信装置と、を含んで構成される無線通信システムにおける無線送信装置の送信方法であって、
    前記無線受信装置に対して、非MIMOの信号を、前記複数のアンテナのうちの1本のみを用いて送信する制御と、
    前記無線受信装置に対して、非MIMOの信号を、前記複数のアンテナの全てを用いて送信する制御と、を行なうことを特徴とする送信方法。
  4. 前記無線受信装置に対して、MIMOの信号を、前記複数のアンテナの全てを用いて送信する制御を更に行なうことを特徴とする請求項3記載の送信方法。
  5. 複数のアンテナを有する無線送信装置と、複数のアンテナを有する無線受信装置と、を含んで構成される無線通信システムにおける無線送信装置に実装されることによって、前記無線送信装置に対して機能を発揮させる回路であって、
    前記無線受信装置に対して、非MIMOの信号を、前記複数のアンテナのうちの1本のみを用いて送信する制御と、
    前記無線受信装置に対して、非MIMOの信号を、前記複数のアンテナの全てを用いて送信する制御と、を行なう機能を、前記無線送信装置に対して発揮させることを特徴とする回路。
  6. 前記無線受信装置に対して、MIMOの信号を、前記複数のアンテナの全てを用いて送信する制御を更に行なう機能を、前記無線送信装置に対して発揮させることを特徴とする請求項5記載の回路。
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