JP4746243B2 - データ伝送方法およびデータ伝送システム - Google Patents
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Description
従来の技術
本発明はデータ伝送方法およびシステムに関し、たとえばTDDモードのCDMAシステムで使用されるデータ伝送方法に関する。この場合、データ信号がそれぞれ異なるユーザのデータバーストから成るデータ流として第1の局から第2の局へ複数のアンテナを介して伝送され、その際、個々のデータバーストとともに参照信号が送信される。
【0002】
本発明は原理的には任意のデータ伝送に適用できるけれども、本発明ならびにその基礎を成す課題については、参照信号の伝送を必要とする伝送モードを使用するセルラCDMAデータ伝送システム(CDMA = Code Division Multiple Access)に基づき説明する。
【0003】
符号分割多重接続(CDMA = Code Division Multiple Access)によって、複数のデータ流を同時に1つの共通の周波数を介して伝送することができる。この場合、伝送すべきデータ流のシンボルはいわゆる拡散符号によって変調される。それぞれ異なる符号によって同時に伝送されるデータ流は一般に互いに干渉し合う。マルチパス伝播によって、相前後して送信されたデータシンボルのオーバラップが引き起こされる(シンボル間干渉 inter symbol interference, ISI)。CDMA符号化およびマルチパス伝播は多重アクセス干渉(multiple access interference, MAI)の原因となる。
【0004】
これらの干渉をたとえば受信機において除去できるのは、そこにおいてチャネルのインパルス応答が既知であるときであって、これについてはたとえば K. D. Kammeyer: "Nachrichtenuebertragung", 2. Aufl., Reihe Informationstechnik, Teubner, Stuttgart, 1996 ならびに A. Klein, G. K. Kaleh, P.W. Baier: "Zero Forcing and Minimum Mean-Square-Error Equalization for Multiuser Detection in Code Division Multiple Access Channels", IEEE Trans. Vehic. Tech., Bd. 45 (1996), 276-287 に記載されている。チャネルインパルス応答は、たとえば受信機において受信した参照信号から推定できる。
【0005】
常に良好な伝送を保証する目的で、複数の移動無線チャネルを介して同時にデータを伝送することもできる。これは複数の送信アンテナによって達成できる(送信アンテナダイバシティ)。この種の送信アンテナダイバシティによって移動無線チャネル伝送の品質が格段に改善される。
【0006】
TDDモードのCDMA移動無線システムに関して、ダウンリンクつまりたとえば基地局から移動局への区間のために、以下のような送信アンテナダイバシティパターンが知られている。
【0007】
Motorola による Transmit Adaptive Array (TxAA): "Transmit Diversity Schemes applied to the TDD mode (II)", 3GPP TSG RAN WG1 document TSGR1#5(99)632 の場合、個々のユーザの信号が合成される前にベースバンドで位相係数および振幅係数により変えられる。これらの係数はユーザおよびアンテナに固有である。
【0008】
Motorola による Selection Transmit Diversity (STD): "Transmit Diversity Schemes applied to the TDD mode (II)", 3GPP TSG RAN WG1 document TSGR1#5(99)632 の場合、個々のユーザの信号が常に1つのアンテナだけによって放射される。それぞれ異なるユーザのためにそれぞれ異なるアンテナを選択できる。
【0009】
Motorola による Phase Alignment Transmit Diversity (PATD): "Transmit Diversity Schemes applied to the TDD mode", 3GPP TSG RAN WG1 document TSGR1#3(99)186 の場合、全アンテナ信号はベースバンドで1つの位相係数により変えられる。この係数はそれぞれ異なるアンテナについてそれぞれ異ならせることができる。これは1つのアンテナにおけるすべてのユーザについて同一である。
【0010】
これらすべてのパターンにおいて、移動無線チャネルの伝送品質は対向区間で送信機において求められる。そして測定された品質に基づきパターンのパラメータが選択される(閉ループ技術)。
【0011】
TxAA または STD によって送られるデータをジョイントデテクション方式(JD)によって検出できるようにするためには、受信機において各ユーザごとに固有のチャネル推定を行う必要がある。
【0012】
PATD を使用した場合には、ダウンリンクにおいてJD受信機で1つのチャネルを推定すればよい。しかし TxAA や STD とは異なり PATD の欠点は、伝送最適化のために振幅変調が用いられないことである。
【0013】
したがってTDDモードにおいてダウンリンクでCDMA伝送するための通常のダイバシティ方式は、受信機におけるチャネル推定が煩雑になってしまい(TxAA = Transmit Adaptive Array, STD = Selection Transmit Diversity)、あるいは品質をもっと改善しなければならない(PATD = Phase Alignment Transmit Diversity)。
【0014】
発明の利点
本発明の基礎とする着想は、個々のアンテナの送信信号を位相についても振幅についても変調する点にある。
【0015】
請求項1の特徴部分に記載の本発明による方法もしくはこれに対応する請求項4記載の装置のもつ利点とは、JD受信にあたりダウンリンクで複数のチャネル推定をする必要なく複数のアンテナを介した送信によるデータ伝送の改善を達成できることである。ダウンリンクにおいてこの方法を適用する場合、JD受信機において1つのチャネル推定を行うだけでよい。たとえばPATDを使用した場合、伝送をいっそう改善することができる。
【0016】
従属請求項には本発明の個々の構成の有利な実施形態が示されている。
【0017】
1つの有利な実施形態によれば、位相係数と振幅係数は相前後する期間にわたり一定に保持される。
【0018】
別の有利な実施形態によれば位相係数φnと振幅係数Anは、積
【0019】
【数5】
【0020】
の最大化がアンテナ固有の位相φnと振幅Anの変更により付随条件
【0021】
【数6】
【0022】
のもとで達成されるように選定され、ここでn番目のアンテナからk番目のユーザへのチャネルにおける最大電力のチャネル推定係数をαn kで表し、n=1〜Nでありk=1〜KただしNはアンテナ数、Kはユーザ数である。
【0023】
別の有利な実施形態によれば、第1の局はTDDモードにおける移動無線システムたとえばUMTS移動無線システムの基地局であり第2の局はその移動局である。
【0024】
さらに別の有利な実施形態によれば伝送はCDMA方式により実行される。
【0025】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【0026】
図1は、複数のアンテナを介してデータを送信するための本発明による装置の実施形態を示す図であり、図2は、図1に示した装置を使用して複数のアンテナを介してデータを送信するための本発明による方法の時間的な流れを示す図である。
【0027】
実施例の説明
図中、同じ素子または同じ機能をもつ素子には同じ参照符号が付されている。
【0028】
図1および図2によれば参照符号N1〜NKは装置の個々のユーザを表し、101〜10Kは個々の加算器、201〜20Kは個々の乗算器、A1〜ANおよびAMは個々のアンテナ、BSは基地局、MSは移動局、Sは送信ステップ、KSはチャネル推定ステップ、SDIVはアンテナダイバシティによる送信ステップ、Eは受信ステップを表している。
【0029】
この実施形態はTDDモードのUMTS(Universal Mobile Telephone System)システムであり、この場合、データ信号はそれぞれ異なるユーザのデータバーストから成るデータ流として基地局BSと移動局MSとの間で複数のアンテナA1〜ANを介して伝送され、その際に個々のデータバーストとともに参照信号が送信される。
【0030】
この場合、送信アンテナダイバシティによる送信は以下のようにして実現される。
【0031】
まずはじめにアップリンクにおけるすべてのユーザN1〜NKのチャネルの推定が、移動局から送信された参照信号に基づき基地局BSにより通常のようにして行われる。
【0032】
その後、各ユーザチャネルについてそれぞれ最大電力のチャネルパスが決定される。この場合、n番目のアンテナからk番目のユーザに対するチャネルの対応するチャネル推定係数がαn kで表されており、ここでn=1〜Nでありk=1〜KただしNはアンテナ数でありKはユーザ数である(それぞれ自然数)。
【0033】
次に積
【0034】
【数7】
【0035】
の最大化がアンテナ固有の係数φnと振幅Anの変更により付随条件
【0036】
【数8】
【0037】
のもとで実行される。
【0038】
ついで位相φnと振幅Anにより変調された全体CDMA信号An・eiφ n・s(t)により、図1に示されているようにダウンリンクのn番目の送信アンテナを介して移動局へ送信が行われ、ここでs(t)は全体CDMA信号である。
【0039】
図2には、このデータ伝送方法の時間的な流れが示されている。PATDとは異なりこの方法によれば、アンテナ固有の位相φnだけでなく振幅Anも変更される。
【0040】
まずはじめ移動局MSはデータバーストを参照信号データブロックとともに基地局BSへ送信し、基地局BSはそれをチャネル推定に利用する。チャネル推定の結果に基づき基地局はチャネル推定KSを実行する。ついで上述のように、アンテナダイバシティSDIVにより基地局から移動局へのデータ送信が行われ、移動局において受信Eが行われる。
【0041】
これまで有利な実施例に基づき本発明について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々なかたちで変形可能である。
【0042】
たとえば本発明による方法はあらゆるデータ伝送システムにも適用可能であり、TDDモードにおけるCDMAデータ伝送に限られるものではない。
【0043】
また、振幅と位相の求め方を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 複数のアンテナを介してデータを送信するための本発明による装置の実施形態を示す図である。
【図2】 図1に示した装置を使用して複数のアンテナを介してデータを送信するための本発明による方法の時間的な流れを示す図である。
Claims (6)
- データ信号を、それぞれ異なるユーザ(N1〜NK)のデータバーストから成るデータ流として、第1の局(BS)と第2の局(MS)との間で複数のアンテナ(A1〜AN)を介して伝送し、個々のデータバーストとともに参照信号を送信する形式の、
CDMA方式により伝送を実行するデータ伝送方法たとえばTDDモードのCDMAシステムで使用するためのデータ伝送方法において、
i)第1のステップで、第2の局(MS)から第1の局(BS)へ参照信号を送信し、
ii)第2のステップでは第1の局(BS)において、第2の局(MS)から受信した参照信号に基づきチャネル推定(KS)を実行し、
iii)第3のステップで、第1の局(BS)はデータバーストを第2の局(MS)へ複数のアンテナ(A1〜AN)を介して送信し、チャネル推定に応じてそれぞれ異なる振幅係数と位相係数(An,φn)とによってそれぞれ異なるアンテナの送信信号を変調させ、
積
データ伝送方法。 - 相前後する複数の期間にわたり位相係数と振幅係数を一定に保持する、請求項1記載の方法。
- 第1の局(BS)をTDDモードにおける移動無線システムたとえばUMTS移動無線システムの基地局とし、第2の局(MS)をその移動局とする、請求項1または2記載の方法。
- データ信号が、それぞれ異なるユーザ(N1〜NK)のデータバーストから成るデータ流として、第1の局(BS)と第2の局(MS)との間で複数のアンテナ(A1〜AN)を介して伝送され、個々のデータバーストとともに参照信号が送信される形式の、
CDMA方式により伝送が実行されるデータ伝送装置たとえばTDDモードのCDMAシステムで使用するためのデータ伝送装置において、第1の局(BS)は、
第2の局(MS)から第1の局(BS)へ送信される参照信号を受信する受信装置と、
第2の局(MS)から受信した参照信号に基づきチャネル推定を実行するチャネル推定装置と、
複数のアンテナ(A1〜AN)を介して第2の局(MS)へ送信すべきデータバーストに対するチャネル推定に応じて、それぞれ異なる振幅係数および位相係数(An,φn)によりそれぞれ異なるアンテナの送信信号を変調する変調装置と
が設けられており、当該変調装置は、積
データ伝送装置。 - 前記変調装置は、相前後する期間にわたり位相係数および振幅係数を一定に保持する、請求項4記載の装置。
- 第1の局はTDDモードにおける移動無線システムたとえばUMTS移動無線システムの基地局(BS)であり、第2の局(MS)はその移動局である、請求項4または5記載の装置。
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