JP5931613B2 - 高速パケットデータシステムの順方向リンクでｍｉｍｏ技術をサポートする送受信装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、高速パケットデータ（High Rate Packet Data：ＨＲＰＤ）システムにおけるデータを送受信する装置及び方法に関し、特に、ＨＲＰＤシステムにおけるＥＶ−ＤＯ（Evolution Data Only）送信方式だけではなく、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）方式及び多入力多出力（Multiple Input Multiple Output：ＭＩＭＯ）技術をサポートする送受信装置及び方法に関する。

通信技術の急激な発展とともに、現在の移動通信システムは、移動端末を使用することにより、ｅメール又は静止画像の送信はもちろん、一般的な音声通話サービスだけではなく、動画のような大容量のデジタルデータの送信を可能にする高速のデータサービスも提供している。
現在高速のデータサービスを提供する移動通信システムの代表的な例は、ＥＶ−ＤＯ及びＯＦＤＭシステムなどを含む。ＥＶ−ＤＯシステムは、２．４Ｍｂｐｓの順方向送信速度を提供するために、大容量のデジタルデータの送信のために米国のクアルコム（Qualcomm）により提案された高速のデータサービス標準の中の１つを使用し、従来の符号分割多重接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）２０００ １ｘを１ステップ進化させる。ＥＶ−ＤＯシステムは、“ＨＲＰＤシステム”とも呼ばれる。

また、多重キャリア送信方式を採用する代表的な無線通信システムの中の１つは、ＯＦＤＭシステムである。ＯＦＤＭシステムに従うと、直列シンボル列は、並列シンボル列に変換され、並列シンボル列は、相互直交性を有する複数のサブキャリアを介して変調され送信される。ＯＦＤＭ方式は、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）技術の発展に従って、１９９０年代に入ってから脚光を浴びてきた。
ＯＦＤＭ送信方式に従うと、複数のサブキャリア（sub-carrier）を用いてデータを変調し、上記複数のサブキャリアは、それら間の相互直交性（orthogonality）を保持する。したがって、ＯＦＤＭ送信方式は、従来の単一キャリア変調方式（single carrier modulation scheme）に比べて、周波数選択性多重経路フェージングチャネル（frequency selective multipath fading channel）に強い特性を示し、ブロードキャストサービスのようなＨＲＰＤサービスにさらに適合する。

一般的なＨＲＰＤシステムの順方向リンクでのスロットの構成及び送信器の構成について簡略に説明する。
ＨＲＰＤシステムの順方向リンクは、多重接続のために、時分割多重接続（Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ）技術を使用し、多重化のために、時分割多重化（Time Division Multiplexing：ＴＤＭ）／符号分割多重化（Code Division Multiplexing：ＣＤＭ）方式を使用する。

図１は、従来のＨＲＰＤシステムにおける順方向リンクのスロットの構成を示す図である。１つのスロットは、半スロットが反復された構成を有する。半スロットの各々は、Ｎ_{ｐｉｌｏｔ}チップ長を有するパイロット信号１０３又は１０８を含み、これは、上記半スロットの中央に挿入され、移動端末の受信器で順方向リンクのチャネル推定に使用される。また、Ｎ_ＭＡＣチップ長を有し、逆方向電力制御情報及びリソース割当情報を含むメディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）信号１０２、１０４、１０７、及び１０９は、パイロット信号１０３及び１０８の両側に位置する。また、Ｎ_Ｄａｔａチップ長を有する実際の送信データ１０１、１０５、１０６、及び１１０は、ＭＡＣ信号１０２、１０４、１０７、及び１０９の両側に位置する。上述したように、ＨＲＰＤシステムにおいて、順方向リンクのスロットは、パイロット、ＭＡＣ情報、及びデータなどが相互に異なる時間で送信されるＴＤＭ方式に従って多重化される。
図１に示すスロットの構成において、ＭＡＣ情報及びデータは、ウォルシュ（Walsh）コードを使用するＣＤＭ方式に従って多重化され、ＨＲＰＤシステムの順方向リンクで、パイロット信号、ＭＡＣ信号、及びデータの小ブロック単位は、Ｎ_{ｐｉｌｏｔ}＝９６チップ、Ｎ_ＭＡＣ＝６４チップ、及びＮ_Ｄａｔａ＝４００チップのサイズを有するように設定される。

図２は、従来のＨＲＰＤシステムの送信器の構成を示す。データチャネルのパケットデータは、上記パケットデータのチャネル符号化のためのチャネル符号化器（channel encoder）２０１と、符号化されたデータをインターリービング（interleaving）するチャネルインターリーバ（channel interleaver）２０２と、インターリービングされたパケットデータを変調する変調器２０３とを通る。ＭＡＣチャネルのデータは、チャネル符号化器２０４を経る。パイロットトーン（pilot tone）、ＭＡＣ信号、及びデータは、ＴＤＭマルチプレクサー（ＭＵＸ）２０６を経た後に、図１のスロット構成を有する物理リンク（Physical Link）を形成する。ＴＤＭ ＭＵＸ２０６から出力されたデータは、キャリア変調器２０７を経た後に、アンテナ（図示せず）を介してユーザーに送信される。図２において、参照符号２０８は、ＨＲＰＤシステムとの互換のためのＨＲＰＤ処理器を示し、これは、チャネル符号化器２０４、ＴＤＭ ＭＵＸ２０６、及びサブキャリア変調器２０７を含む。

しかしながら、上述した構成を有するＨＲＰＤシステムは、ブロードキャスティングサービスシステムのような次世代システムにより使用される広帯域データ送信及び周波数資源の効率的な使用を十分にサポートするには不十分である。広帯域データの送信及び周波数資源の効率的な使用をサポートするためには、適切なデータ変調方式及び多重アンテナを使用することにより、高速のデータ送信及び周波数資源の効率的な使用のための方案が必要とされる。

したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、ＨＲＰＤシステムにおいて、ＥＶ−ＤＯ送信方式だけではなく、ＯＦＤＭ方式及びＭＩＭＯ技術をサポートする送受信装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＨＲＰＤシステムにおいて、ＯＦＤＭ方式及びＥＶ−ＤＯ送信方式をサポートし、データシンボルの位置を固定されたインターレースに割り当てることによりＭＩＭＯ技術をサポートする送受信装置及び方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）システムの順方向リンクでパケットデータを送信する送信器は、物理階層パケットデータを所定の送信方式に従う送信信号に変調し、上記送信信号を無線網に送信する送信部と、受信器でのチャネル推定のための多入力多出力（ＭＩＭＯ）信号を上記送信信号が送信されるスロットの特定のインターレースに挿入するＭＩＭＯ信号挿入器と、上記ＭＩＭＯ信号を上記特定のインターレースに挿入するように、上記ＭＩＭＯ信号挿入器の動作を制御するＭＩＭＯインターレース選択器と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）システムの順方向リンクでパケットデータを送信する方法は、（１） 現在のインターレースが受信器でのチャネル推定のための多入力多出力（ＭＩＭＯ）信号が挿入される特定のインターレースであるか否かを確認するステップと、（２） 上記現在のインターレースが上記特定のインターレースである場合に、所定の送信方式に従って、上記ＭＩＭＯ信号を上記特定のインターレースに挿入した後に送信するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のさらなる他の態様によれば、高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）システムの順方向リンクでパケットデータを受信する受信器は、無線信号が送信されるスロットの特定のインターレースからチャネル推定のための多入力多出力（ＭＩＭＯ）信号を抽出するＭＩＭＯ信号抽出器と、所定の送信方式に従って上記無線信号を受信し、上記ＭＩＭＯ信号を用いてチャネル推定を遂行し、上記無線信号から上記パケットデータを復調する受信部と、を含み、上記特定のインターレースに関する情報は、上記パケットデータを送信する送信器と上記受信器との間で予め定められている情報及び上記送信器から上記受信器に送信される制御情報の中の少なくとも１つに含まれることを特徴とする。

本発明のさらにまた他の態様によれば、高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）システムの順方向リンクでパケットデータを受信する方法は、無線信号が送信されるスロットの特定のインターレースからチャネル推定のための多入力多出力（ＭＩＭＯ）信号を抽出するステップと、所定の送信方式に従って、上記無線信号を受信し、上記ＭＩＭＯ信号を用いてチャネルを推定するステップと、上記チャネル推定の結果に基づいて上記無線信号から上記パケットデータを復調するステップと、を含み、上記特定のインターレースに関する情報は、上記パケットデータを送信する送信器と受信器との間で予め定められている情報及び上記送信器から上記受信器に送信される制御情報の中の少なくとも１つに含まれることを特徴とする。

本発明は、ＨＲＰＤシステムと互換性を保持するＥＶ−ＤＯ方式及びＯＦＤＭ方式に基づく送信技術を使用し、固定して割り当てられたＭＩＭＯインターレースにより多重アンテナのためのＭＩＭＯ専用パイロット／パイロットトーンを送信する。したがって、本発明によれば、ＥＶ−ＤＯユーザー、ＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯユーザー、ＯＦＤＭユーザー、及びＭＩＭＯ−ＯＦＤＭユーザーが共存するシステムでＭＩＭＯを効率的に使用することができる。

従来のＨＲＰＤシステムにおける順方向リンクのスロット構成を示す図である。 従来のＨＲＰＤシステムの送信器の構成を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでデータ送信期間にＯＦＤＭシンボルを挿入したスロット構成を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムにおける送信器の構成を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯをサポートするＯＦＤＭ送信方式を使用する場合におけるＭＩＭＯパイロットトーンの配置例を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯをサポートするＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合におけるＭＩＭＯパイロットの配置例を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯをサポートするＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合におけるＭＩＭＯパイロットの配置例を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯユーザーのためのインターレースを固定的に割り当てる理由を説明するための図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでインターレースがＭＩＭＯ専用で固定的に割り当てられる例を示す図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯインターレースが割り当てられた場合における送信過程を示すフロー図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＯＦＤＭ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯ ＯＦＤＭを使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の好適な一実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、明瞭性と簡潔性の観点から、本発明に関連した公知の機能や構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

図３は、本発明の実施形態による高速パケットデータ（High Rate Packet Data：ＨＲＰＤ）システムにおける順方向リンクでデータ送信期間に直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）シンボルを挿入したスロット構成を示す図である。
本発明によるＨＲＰＤシステムにおいて、順方向リンクとの互換性を維持するためのパイロット信号及びメディアアクセス制御（Medium Access Control：ＭＡＣ）信号の位置及びサイズは、図１に示した従来の順方向リンクのスロット構成と同一である。したがって、Ｎ_{ｐｉｌｏｔ}チップ長を有するパイロット信号３０３又は３０８は、各半スロットの中央に位置し、Ｎ_ＭＡＣチップ長を各々有するＭＡＣ信号３０２、３０４、３０７、及び３０９は、パイロット信号３０３及び３０８の両側に位置する。したがって、ＯＦＤＭ送信方式をサポートしない一般的なＨＲＰＤ移動端末もパイロット信号３０３及び３０８を介してチャネルを推定し、ＭＡＣ信号３０２、３０４、３０７、及び３０９を受信することができる。残りの領域、すなわち、データ送信期間で、ＯＦＤＭシンボル３０１、３０５、３０６、及び３１０を挿入する。

一般的なＨＲＰＤシステムの順方向リンクで、データ送信期間は、Ｎ_Ｄａｔａ＝４００チップのサイズを有するように設定される。ＯＦＤＭ送信方式によれば、サイクリックプレフィックス（Cyclic Prefix：ＣＰ）は、多重経路を介して時間遅延された受信信号の自己干渉を防止するために、送信されるＯＦＤＭシンボルの前部分に付け加えられる。すなわち、１つのＯＦＤＭシンボルは、パケットデータ情報の逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）を介して得られたＯＦＤＭデータ３０１ａ及びＣＰ３０１ｂを含む。
ＣＰ３０１ｂは、Ｎ_ＣＰチップのサイズを有し、ＯＦＤＭデータの後部分からＮ_ＣＰチップだけの信号をコピーし、上記コピーされた信号をＯＦＤＭデータの前部分に付け加えることにより得られる。したがって、ＯＦＤＭデータは、（Ｎ_Ｄａｔａ−Ｎ_ＣＰ）のサイズを有し、ここで、Ｎ_ＣＰは、自己干渉を発生させる時間遅延をどれだけ許容するものであるかに従って決定される。Ｎ_ＣＰが大きい場合に、さらに多く遅延した受信信号は、干渉を引き起こさず復調されることができる。しかしながら、ＯＦＤＭデータのサイズが小さくなり、したがって、送信される情報の量も減少する。他方、Ｎ_ＣＰが小さい場合に、送信される情報は、増加されることができる。しかしながら、多重経路フェージングがひどい環境での自己干渉の発生の確率が増加し、これにより、受信品質が劣化する。

Ｎ_Ｄａｔａ個のトーンのすべてがデータシンボルの送信に使用されることはできない。使用される周波数帯域の周辺に位置した一部のトーンは、使用された周波数帯域外の信号の干渉による影響を減少させるためのガードトーン（Guard Tone）として使用されなければならない。従来のＨＲＰＤシステムの順方向リンクで使用されたパイロット信号３０３及び３０８は、ＯＦＤＭシンボルのチャネル推定のためにも使用される。しかしながら、専用のパイロット信号は、多入力多出力（Multiple-Input-Multiple-Output：ＭＩＭＯ）ユーザーのための多重アンテナシステムのチャネル推定のために付加的に必要とされる。このために、トーンの一部は、チャネル推定で使用するための信号を送信するために使用されてもよい。ここで使用されるように、このようなトーンは、“ＭＩＭＯパイロットトーン”と呼ばれる。

図４は、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムにおける送信器の構成を示す図である。送信器は、パケットデータのチャネル符号化を行うチャネル符号化器４０１と、符号化されたパケットデータをインターリービングするチャネルインターリーバ４０２と、上記インターリービングされたパケットデータを変調する変調器４０３と、帯域外の信号による干渉の影響を減少させるためにガードトーンを挿入するガードトーン挿入器４０４と、ＭＩＭＯユーザーの受信器で多重アンテナのチャネル推定のためのＭＩＭＯパイロットトーンを挿入するＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５と、を含む。
また、図４に示す送信器は、拡散器４０６と、時間領域信号を周波数領域信号に変換するＩＦＦＴ処理器４０７と、ＣＰをＯＦＤＭデータの前部分に挿入するＣＰ挿入器４０８と、ＨＲＰＤシステムの送信方式との互換のためのＨＲＰＤ処理器４１５と、ＥＶ−ＤＯ送信器４１１と、ＨＲＰＤシステムのためのＭＩＭＯパイロットを挿入するＭＩＭＯパイロット挿入器４１０と、を含む。拡散器４０６は、例えば、直交位相シフト方式（Quadrature Phase Shift Keying：ＱＰＳＫ）拡散器であってもよい。

また、図４に示す送信器は、ＭＩＭＯインターレース選択器４１２及びＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３を含む。ＭＩＭＯインターレース選択器４１２は、ＭＩＭＯをサポートするＯＦＤＭ送信方式が使用される場合に、専用パイロットでＭＩＭＯパイロットトーンを送信するために、ＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５を選択して動作させ、ＭＩＭＯをサポートするＥＶ−ＤＯ送信方式が使用される場合に、専用パイロットでＭＩＭＯパイロットを送信するためにＭＩＭＯパイロット挿入器４１０を選択して動作させる。ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３は、上記送信方式に従って、マルチプレクサー（ＭＵＸ）４０９がＯＦＤＭ信号又はＥＶ−ＤＯ信号を出力するように制御し、これにより、ＯＦＤＭ信号又はＥＶ−ＤＯ信号の送信を選択する。

ＭＩＭＯをサポートしない場合に、すなわち、ｎｏｎ−ＭＩＭＯインターレースである場合に、ＭＩＭＯインターレース選択器４１２は、ＭＩＭＯパイロットトーン又はＭＩＭＯパイロットがＭＩＭＯ専用パイロットに挿入されないように、ＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５及びＭＩＭＯパイロット挿入器４１０の動作を制御する。図４に示す送信器は、一般的なＯＦＤＭ送信方式又はＥＶ−ＤＯ送信方式に従う。したがって、ＭＩＭＯを使用するＯＦＤＭ又はＥＶ−ＤＯ送信方式のユーザー及びＭＩＭＯを使用しないＯＦＤＭ又はＥＶ−ＤＯ送信方式のユーザーが共存するシステムでは、ＭＩＭＯのサポートのためのＭＩＭＯパイロットトーン又はＭＩＭＯパイロットの割当のためのインターレースを固定的に配置することが好ましい。
また、制御器４１４は、ＭＩＭＯインターレースが割り当てられたか否かを確認することにより、ＭＩＭＯインターレース選択器４１２の動作を制御し、現在のスロットがＯＦＤＭユーザーのための送信であるか、又はＥＶ−ＤＯユーザーのための送信であるかを確認することにより、ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３の動作を制御する。

以下、本発明によるＯＦＤＭ送信方式又はＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信方式のための基地局（Base Station：ＢＳ）の送信過程について説明する。
上位レイヤーで生成された物理レイヤーパケットデータは、チャネル符号化器４０１に入力され、チャネル符号化器４０１により符号化され、チャネル符号化されたビット列は、ダイバーシティ（diversity）利得を得るために、チャネルインターリーバ４０２によりインターリービングされる。インターリービングされたビット列は、変調器４０３に入力された後に、変調信号に変調される。上記変調信号は、図３に示したスロット構成でデータ送信期間のデータトーン（data tone）に配置される。
また、ガードトーン挿入器４０４は、変調器４０３から出力された信号の帯域周辺にガードトーンを配置する。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信方式の場合に、送信器のＭＩＭＯインターレース選択器４１２は、ＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５の動作を制御することにより、ＭＩＭＯパイロットトーンを割り当てられたインターレースに挿入する。一般的なＯＦＤＭ送信方式の場合に、ＭＩＭＯパイロットトーンの挿入動作は、省略される。一般的なＯＦＤＭ送信方式を使用する場合に、ＨＲＰＤ処理器４１５は、一般的なＥＶ−ＤＯシステムのパイロット信号だけを挿入して送信する。

上述したような動作に従って、送信される信号がすべてのトーンに割り当てられた場合に、拡散器４０６は、例えば、ＱＰＳＫ拡散を遂行し、このようなＱＰＳＫ拡散過程を介して相互に異なる情報を送信するＢＳの信号は、相互に異なる複素ＰＮ（Pseudo Noise）列が乗じられる。ここで、複素ＰＮ列は、実数成分及び虚数成分の全てがＰＮコードで構成された複素数列を意味する。上記ＱＰＳＫ拡散過程を経た変調信号は、ＩＦＦＴ処理器４０７によりＩＦＦＴ処理され、これにより、所望の周波数トーンの位置に配置される。また、ＣＰ挿入器４０８は、多重経路フェージングによる自己干渉を防止するために、ＣＰをＩＦＦＴ処理されたＯＦＤＭデータに挿入してＯＦＤＭシンボルを生成する。上記ＭＩＭＯパイロットトーンが挿入されたＯＦＤＭシンボルは、ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３の制御の下でＭＵＸ４０９を介してＨＲＰＤ処理器４１５に伝達される。
また、ＨＲＰＤ処理器４１５は、図３に示したスロット構成に従って、送信データとともにパイロット信号３０３及び３０８とＭＡＣ信号３０２、３０４、３０７、及び３０９とをＴＤＭ方式で多重化するために、ＨＲＰＤシステムの互換処理を遂行する。したがって、図４に示す送信器を介して最終的に送信される無線信号は、図３に示したようなスロット構成を有する。

以下、本発明による一般的なＥＶ−ＤＯ送信方式又はＭＩＭＯをサポートするＥＶ−ＤＯ送信方式のための基地局の送信過程について説明する。
ＭＩＭＯをサポートするＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合に、送信器のＭＩＭＯインターレース選択器４１２は、ＥＶ−ＤＯ送信器４１１から送信信号を受信したＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５の動作を制御することにより、ＭＩＭＯパイロットを割り当てられたインターレースに挿入する。ＭＩＭＯパイロットが挿入された信号は、ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３の制御の下で、ＭＵＸ４０９を介してＨＲＰＤ処理器４１５に伝達される。そして、ＨＲＰＤ処理器４１５は、図３に示したスロット構成に従って、パイロット信号３０３及び３０８とＭＡＣ信号３０２、３０４、３０７、及び３０９とをＴＤＭ方式で多重化するために、ＨＲＰＤシステムの互換処理を遂行する。一般的なＥＶ−ＤＯ送信方式が使用される場合に、ＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５によるＭＩＭＯパイロットの挿入動作は省略される。すなわち、一般的なＥＶ−ＤＯ送信方式が使用される場合に、ＨＲＰＤ処理器４１５は、一般的なＥＶ−ＤＯシステムのパイロット信号だけを挿入して送信する。
一方、図４に示す送信器の構成において、例えば、ＭＩＭＯパイロットトーン又はＭＩＭＯパイロットが挿入されるインターレースが固定されており、ＨＲＰＤシステムにおいて、ＭＩＭＯ専用送信方式としてＭＩＭＯ ＯＦＤＭ方式及びＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ方式の中の１つを使用して送信器を構成することも可能である。

以下、図５Ａ乃至図５Ｃを参照して、本発明によるＨＲＰＤシステムにおけるＭＩＭＯをサポートするＯＦＤＭ送信方式及びＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合に、ＭＩＭＯパイロットトーン及びＭＩＭＯパイロットを配置する方式について説明する。
図５Ａは、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯをサポートするＯＦＤＭ送信方式を使用する場合におけるＭＩＭＯパイロットトーンの配置例を示す図である。
一般的なＥＶ−ＤＯ又はＯＦＤＭ送信方式を使用する場合に、上述したように、ＨＲＰＤ処理器４１５が挿入するパイロット信号をそのまま使用することができる。しかしながら、移動端末（ＭＳ）がＭＩＭＯをサポートする場合に、既存のパイロット信号５０２により多重アンテナのチャネルを推定することができないので、本発明は、データトーン５０３が配置されるデータ送信領域にＭＩＭＯ専用ＭＩＭＯパイロットトーン５０４を配置する。ＭＩＭＯパイロットトーン５０４は、１つのスロット内の時間領域及び周波数領域で様々な形態で使用されることができる。

図５Ａに示す配置例は、周波数ダイバーシティを向上させるようにしたものである。しかしながら、時間領域及び周波数領域で様々な形態でＭＩＭＯパイロットトーン５０４を配置することもできる。本発明は、ＭＩＭＯ専用でパイロットトーンを配置する例に限定されず変形されてもよい。
図５Ｂ及び図５Ｃは、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯをサポートするＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合におけるＭＩＭＯパイロットの配置例を示す。まず、図５Ｂは、ＭＩＭＯパイロット５０５が符号分割多重化（ＣＤＭ）を経た後に既存のパイロット信号領域５０２に挿入されたものであり、図５Ｃは、ＭＩＭＯパイロット５０７がＣＤＭを経た後に、既存のパイロット信号領域５０６に挿入されたものである。

図６Ａは、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯユーザーのためのインターレースを固定的に割り当てる理由を説明するための図である。
ＭＩＭＯをサポートするＯＦＤＭシステム及びＥＶ−ＤＯシステムと、一般的なＯＦＤＭシステム及びＥＶ−ＤＯシステムとが共存する本発明によるＨＲＰＤシステムにおいて、図６Ａに示すように、ＭＩＭＯユーザーのＭＳからＢＳに送信される多重アンテナに関するフィードバック情報（チャネル品質情報（ＣＱＩ））６０１を使用することができる。ＭＳからフィードバック（ＣＱＩ）情報６０１を受信することにより、ＢＳの送信器は、次の送信で、ＭＩＭＯパイロットトーン及びＭＩＭＯパイロットの電力などを制御することができる。
固定して割り当てられたインターレースがＭＩＭＯパイロットトーン及びＭＩＭＯパイロットの送信のために使用される場合に、ＢＳは、複雑な上位制御信号を使用しなくても簡単にＭＩＭＯユーザーをサポートすることができる。すなわち、ＢＳは、制御信号を介してＭＩＭＯ専用で使用されるインターレースをＭＳに通知することができ、ＭＩＭＯ専用で固定して割り当てられたインターレースを使用してＭＩＭＯユーザーのデータを送信する。また、ＭＳは、ＢＳから受信した制御信号を用いてＭＳ自身に割り当てられたインターレースを介してデータを受信する。

図６Ｂは、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでインターレースがＭＩＭＯ専用で固定して割り当てられる例を示す図である。インターレース＃０ ６０２は、ＭＩＭＯ専用で割り当てられており、残りのインターレース＃１ ６０３、＃２ ６０４、及び＃３ ６０５は、ＴＤＭにより送信された既存のパイロット信号を使用する一般的なＯＦＤＭユーザー、例えば、一般的なＥＶ−ＤＯ ｒｅｖ．Ａ／Ｂユーザー又は一般的なＯＦＤＭユーザーのためのデータ送信のために割り当てられている。したがって、インターレース＃０ ６０２を介してＭＩＭＯをサポートするＯＦＤＭ又はＥＶ−ＤＯユーザーのデータを送信することができる。
図６Ｂにおいて、参照符号６０６乃至６０８は、それぞれ図５Ａ乃至図５Ｃに示した配置に従って、ＭＩＭＯパイロットトーン又はＭＩＭＯパイロットが挿入されてインターレース＃０ ６０２を介して送信されるスロット構成を示す。また、図６Ｂにおいて、参照符号６０９及び６１０は、それぞれ一般的なＯＦＤＭユーザー及びＥＶ−ＤＯユーザーのためのパイロット信号が既存の構成におけるようにＴＤＭにより送信されるスロット構成を示す。

図７は、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯインターレースが割り当てられた場合における送信過程を示すフロー図である。
ステップ７０１で、送信器の制御器４１４は、送信される現在のスロットがＭＩＭＯインターレーススロットであるか否かを確認する。送信される現在のスロットがＭＩＭＯインターレーススロットである場合に、制御器４１４は、ステップ７０２で、対応する送信方式に従う動作を遂行するために、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭユーザーのための送信であるか、又はＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯユーザーのための送信であるかを決定する。ステップ７０２で、上記送信がＥＶ−ＤＯユーザーのための送信として決定された場合に、送信器は、ステップ７０３に進み、一般的なＥＶ−ＤＯ送信を遂行する。その後、ステップ７０４で、制御器４１４の制御の下で、ＭＩＭＯインターレース選択器４１２は、ＭＩＭＯパイロットを送信信号に挿入するために、ＭＩＭＯパイロット挿入器４１０を動作させる。この際、ＭＩＭＯインターレース選択器４１２は、ＭＩＭＯパイロット５０５の符号分割多重化（ＣＤＭ）を行なった後に、上記パイロットを既存のパイロット信号領域５０２内に挿入するか、又は、ＣＤＭ方式に従って、ＭＩＭＯパイロット５０７を既存のデータ領域５０６に挿入してもよい。その後に、ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３の制御の下で、ＭＵＸ４０９は、ＭＩＭＯパイロットが挿入された信号を出力し、ステップ７０５で、送信器のＨＲＰＤ処理器４１５は、ＨＲＰＤシステムとの互換のために、図２の参照符号２０８のように、データチャネル、ＭＡＣチャネル、及びパイロットチャネルをＴＤＭ送信するために、互換処理を遂行した後に、ステップ７０６で、ＴＤＭ多重化された信号をサブキャリアで無線網に送信する。

一方、ステップ７０２で、ＯＦＤＭユーザーのための送信であると決定される場合に、送信器は、ステップ７０７に進み、送信されるデータを符号化し、インターリービングした後に変調することにより、データトーンを発生させる。この後、ステップ７０８で、送信器のガードトーン挿入器４０４は、変調信号の帯域境界の近くにガードトーン（Gurard Tone）を挿入し、ステップ７０９で、ＭＩＭＯパイロットトーン挿入器４０５は、ＭＩＭＯインターレース選択器４１２の制御の下で、割り当てられたインターレースに、例えば、図５Ａに示すように、ＭＩＭＯパイロットトーンを挿入する。この後、送信される信号がすべてのトーンに割り当てられた場合に、ステップ７１０で、拡散器４０６は、例えば、ＱＰＳＫ拡散を遂行し、これにより、ＱＰＳＫ拡散過程を経た変調信号は、ＩＦＦＴ処理器４０７によるＩＦＦＴを介して所望の周波数トーンの位置に置かれる。その後、ステップ７１１で、ＣＰ挿入器４０８は、自己干渉を防止するために、ＣＰをＩＦＦＴ処理されたＯＦＤＭデータに挿入し、これにより、ＯＦＤＭシンボルを生成する。その後、ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器４１３の制御の下で、ＭＵＸ４０９は、ＭＩＭＯパイロットトーンが挿入されたＯＦＤＭ信号を出力し、ステップ７１２で、送信器のＨＲＰＤ処理器４１５は、ＨＲＰＤシステムとの互換のために、データチャネル、ＭＡＣチャネル、及びパイロットチャネルをＴＤＭ送信するために、互換処理を遂行した後に、ステップ７１３で、ＴＤＭ多重化された信号をサブキャリアで無線網に送信する。

一方、ステップ７０１で、送信される現在のスロットがＭＩＭＯインターレーススロットでないと確認された場合に、ＢＳの送信器は、対応する送信方式に従う動作を遂行するために、ステップ７１４で、ＯＦＤＭユーザーのための送信であるか、又はＥＶ−ＤＯユーザーのための送信であるかを決定する。ｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＯＦＤＭユーザーのための送信過程に対応するステップ７１８乃至ステップ７２３の動作は、図７のステップ７０９でのＭＩＭＯパイロットトーンの挿入動作を除いて、ステップ７０７乃至ステップ７１３の動作と同一であり、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯユーザーのための送信過程に対応するステップ７１５乃至ステップ７１７の動作は、図７のステップ７０４でのＭＩＭＯパイロット挿入動作を除いて、ステップ７１５乃至ステップ７１７の動作と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

以下、図８乃至図１１を参照して、各送信方式別に本発明による受信器の構成について説明する。図８乃至図１１に示した受信器は、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ方式、ＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ方式、ｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＯＦＤＭ方式、及びＭＩＭＯ ＯＦＤＭ方式を使用する受信器にそれぞれ対応する。実際のＭＳが実現される場合に、４種類方式の受信器の中の少なくとも１つは、ＭＳ内に実現されることができる。この場合、ＭＳは、ＢＳとの間で予め定められている送信方式又はＢＳの制御信号で示される送信方式に従って対応する受信器を介して順方向信号を受信することができる。

図８は、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。
ＨＲＰＤ処理器８０１は、図４のＨＲＰＤ処理器４１５の逆過程で動作する。特に、ＨＲＰＤ処理器８０１は、ＴＤＭで多重化されたデータチャネル、ＭＡＣチャネル、及びパイロットチャネル信号を逆多重化した後に、この逆多重化された信号を伝達する。ＥＶ−ＤＯ復調器８０２は、ＨＲＰＤ処理器８０１の逆多重化された信号の中でデータチャネルを受信し、例えば、ＥＶ−ＤＯ ｒｅｖ．Ａ／Ｂ方式に従って送信されたデータを復調する。ＥＶ−ＤＯ復調器８０２は、公知の技術であるので、その詳細な説明を省略する。

図９は、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯ ＥＶ−ＤＯ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。
ＨＲＰＤ処理器９０１は、図４のＨＲＰＤ処理器４１５の逆過程で動作する。特に、ＨＲＰＤ処理器９０１は、ＴＤＭで多重化されたデータチャネル、ＭＡＣチャネル、及びパイロットチャネル信号を逆多重化した後に、この逆多重化された信号を伝達する。ＭＩＭＯパイロット抽出器９０２は、図５Ｂ又は図５Ｃに示したような逆多重化された信号の中で、データチャネル領域又はパイロットチャネル領域に挿入されたＭＩＭＯパイロットを用いてチャネル推定を行い、データに対応する信号を出力する。また、ＥＶ−ＤＯ復調器９０３は、データに対応する信号の伝達を受けた、例えば、ＥＶ−ＤＯ ｒｅｖ．Ａ／Ｂ方式に従って、上記伝達を受けたデータを復調する。

図１０は、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでｎｏｎ−ＭＩＭＯ ＯＦＤＭ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。
ＨＲＰＤ処理器１００１は、図４のＨＲＰＤ処理器４１５の逆過程で動作する。特に、ＨＲＰＤ処理器１００１は、ＴＤＭで多重化されたデータチャネル、ＭＡＣチャネル、及びパイロットチャネル信号を逆多重化した後に、この逆多重化された信号を伝達する。この伝達された逆多重化された信号の中で、パイロット信号は、チャネル推定器１００７に伝達され、データ信号は、ＣＰ除去器１００２に伝達される。ＣＰ除去器１００２は、受信した信号から伝搬遅延及び多重経路などにより汚染されたＣＰを除去する。ＦＦＴ処理器１００３は、入力された時間領域信号を周波数領域信号に変換し、ＱＰＳＫ逆拡散器１００４は、上記周波数領域信号を逆拡散し、各信号のトーンを出力する。これは、送信器が送信した信号が拡散した後に送信されることを前提としている。したがって、送信器が異なる拡散方式を使用する場合に、受信器は、この使用された拡散方式に対応する逆拡散器が備えられる。

逆拡散された各信号のトーンは、データトーン抽出器１００６に伝達され、データトーン抽出器１００６は、伝達を受けた信号トーンからデータトーンを抽出する。一方、チャネル推定器１００７は、上記伝達を受けたパイロット信号からチャネルを推定し、このチャネル推定値を復調器１００８に伝達する。復調器１００８は、上記伝達を受けたチャネル推定値を用いてデータトーンの復調を遂行し、この復調された信号は、デインターリーバ１００９によりデインターリービングされた後に、復号化器１０１０に入力される。復号化器１０１０は、この入力された信号を復号化し、これにより、元来の信号に復元する。

図１１は、本発明の実施形態によるＨＲＰＤシステムの順方向リンクでＭＩＭＯ ＯＦＤＭ送信方式を使用する場合における受信器の構成を示すブロック図である。
図１０に示した受信器の構成要素と図１１に示す受信器の構成要素とが同一であるので、その詳細な説明を省略する。
図１１の受信器において、ＨＲＰＤ処理器１１０１は、図４のＨＲＰＤ処理器４１５の逆過程で動作する。特に、ＴＤＭで多重化されたデータチャネル、ＭＡＣチャネル、及びパイロットチャネル信号を逆多重化した後に、この逆多重化された信号を伝達する。この伝達された逆多重化された信号の中で、パイロット信号は、チャネル推定器１１０８に伝達され、データ信号は、ＭＩＭＯインターレース選択器１１０２に伝達される。ＭＩＭＯインターレース選択器１１０２は、この受信した信号が固定的に割り当てられたインターレースに対応するか否かを判定した後に、この受信した信号をＣＰ除去器１１０３に伝達する。その後、ＣＰ除去器１１０３は、伝搬遅延及び多重経路などにより汚染されたＣＰをこの受信した信号から除去する。ＦＦＴ処理器１１０４は、入力された時間領域信号を周波数領域信号に変換し、ＱＰＳＫ逆拡散器１１０５は、上記周波数領域信号をＱＰＳＫ逆拡散し、各信号のトーンを出力する。これは、送信器が送信した信号がＱＰＳＫ拡散した後に送信されることを前提としている。したがって、送信器が異なる拡散方式を使用する場合に、この受信器は、使用された拡散方式に対応する逆拡散器が備えられる。

図１１の受信器は、チャネル推定のためのＭＩＭＯパイロットトーン抽出器１１０６が備えられ、逆拡散された各信号のトーンは、ＭＩＭＯパイロット抽出器１１０６に伝達される。ＭＩＭＯパイロット抽出器１１０６は、図５Ａに示したようなデータチャネル領域に挿入されたＭＩＭＯパイロットトーンをＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ専用で割り当てられたインターレースから抽出し、この抽出されたＭＩＭＯパイロットトーンをチャネル推定器１１０８に送信し、データトーン抽出器１１０７は、元来の信号に復元するために、ＭＩＭＯパイロットトーンを除いたデータトーンをデータ領域から抽出し、この抽出されたデータトーンを復調器１１０９に伝達する。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

４０１ チャネル符号化器
４０２ チャネルインターリーバ
４０３ 変調器
４０４ ガードトーン挿入器
４０５ ＭＩＭＯパイロットトーン挿入器
４０６ 拡散器
４０７ ＩＦＦＴ処理器
４０８ ＣＰ挿入器
４０９ マルチプレクサー（ＭＵＸ）
４１０ ＭＩＭＯパイロット挿入器
４１１ ＥＶ−ＤＯ送信器
４１２ ＭＩＭＯインターレース選択器
４１３ ＯＦＤＭ／ＥＶ−ＤＯ選択器
４１４ 制御器
４１５ ＨＲＰＤ処理器

Claims (16)

1. データ通信システムにおいて複数のアンテナを用いてデータを送信する方法であって、
   データ及び第１のパイロットを生成するステップと、
   前記生成されたデータの周波数領域と同じ周波数領域の第１の位置及び時間領域内の第１の位置で前記第１のパイロットを送信するステップと、
   第２のパイロットを生成するステップと、
   送信器と受信器間で予め約束されたインターレースのみで、前記インターレースの前記時間領域内の予め決定された第２の位置及び前記周波数領域内の予め決定された第２の位置で前記第２のパイロットを送信するステップと、を含み、
   前記データは、ユーザーデータまたは制御データであり、
   前記第１のパイロットは、ＯＦＤＭチャネル推定のためのパイロットであり、
   前記第２のパイロットは、多重アンテナ伝送をサポートするためのパイロットであり、
   前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットが同じインターレースで送信されるとき、前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットは時間分割多重化（Time Division Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）されることを特徴とする送信方法。
2. 前記第２のパイロットは、前記時間領域及び前記周波数領域にマッピングされる複数のシンボルで構成されることを特徴とする請求項１に記載の送信方法。
3. 前記第１のパイロットは、前記データとＴＤＭで多重化されることを特徴とする請求項１に記載の送信方法。
4. 前記第１のパイロットは、前記時間領域の予め決定された位置でインターレースごとに二度送信されることを特徴とする請求項１に記載の送信方法。
5. データ通信システムにおいて複数のアンテナを用いてデータを受信するための方法であって、
   送信される第１のパイロットのための、時間領域での第１の位置及びデータの周波数領域と同じ周波数領域の第１の位置を決定するステップと、
   前記時間領域及び前記周波数領域内の前記決定された第１の位置で前記第１のパイロットを受信するステップと、
   送信器と受信器間で予め約束されたインターレースのみで送信される第２のパイロットのための、前記時間領域内の第２の位置及び前記周波数領域内の第２の位置を決定するステップと、
   前記送信器と前記受信器間で予め約束された前記インターレースの前記時間領域内の前記決定された第２の位置及び前記周波数領域内の前記決定された第２の位置で前記第２のパイロットを受信するステップと、を含み、
   前記データは、ユーザーデータまたは制御データであり、
   前記第１のパイロットは、ＯＦＤＭチャネル推定のためのパイロットであり、
   前記第２のパイロットは、多重アンテナ伝送をサポートするためのパイロットであり、
   前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットが同じインターレースで送信されるとき、前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットは時間分割多重化（Time Division Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）されることを特徴とする受信方法。
6. 前記第２のパイロットは、前記時間領域及び前記周波数領域にマッピングされる複数のシンボルで構成されることを特徴とする請求項５に記載の受信方法。
7. 前記第１のパイロットは、前記データとＴＤＭで多重化されることを特徴とする請求項５に記載の受信方法。
8. 前記第１のパイロットは、前記時間領域の予め決定された位置でインターレースごとに二度送信されることを特徴とする請求項５に記載の受信方法。
9. データ通信システムにおいて複数のアンテナを用いてデータを送信する送信器であって、
   第１のパイロット及び第２のパイロットを生成するためのパイロット信号生成部と、
   無線ネットワークを通じてデータ、前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットを送信するための送信部と、
   前記データの周波数領域と同じ前記周波数領域内の第１の位置及び時間領域内の第１の位置で前記第１のパイロットを送信するようにし、前記送信器と受信器間で予め約束されたインターレースのみで、前記インターレースの前記時間領域内の予め決定された第２の位置及び前記周波数領域内の及び予め決定された第２の位置で前記第２のパイロットを送信するようにする制御部と、を含み、
   前記データは、ユーザーデータまたは制御データであり、
   前記第１のパイロットは、ＯＦＤＭチャネル推定のためのパイロットであり、
   前記第２のパイロットは、多重アンテナ伝送をサポートするためのパイロットであり、
   前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットが同じインターレースで送信されるとき、前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットは時間分割多重化（Time Division Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）されることを特徴とする送信器。
10. 前記第２のパイロットは、前記時間領域及び前記周波数領域にマッピングされる複数のシンボルで構成されることを特徴とする請求項９に記載の送信器。
11. 前記第１のパイロットは、前記データとＴＤＭで多重化されることを特徴とする請求項９に記載の送信器。
12. 前記第１のパイロットは、前記時間領域の予め決定された位置でインターレースごとに二度送信されることを特徴とする請求項９に記載の送信器。
13. データ通信システムにおいて複数のアンテナを用いてデータを受信する受信器であって、
    データ、第１のパイロット及び第２のパイロットを受信するための受信部と、
    送信される第１のパイロットのための、時間領域での第１の位置及びデータの周波数領域と同じ前記周波数領域の第１の位置を決定し、前記時間領域及び前記周波数領域内の前記決定された第１の位置で前記第１のパイロットを受信するようにし、送信器と前記受信器間で予め約束されたインターレースのみで送信される第２のパイロットのための、前記時間領域内の第２の位置及び前記周波数領域内の第２の位置を決定し、前記送信器と前記受信器間で予め約束された前記インターレースの前記時間領域内の前記決定された第２の位置及び前記周波数領域内の前記決定された第２の位置で前記第２のパイロットを受信するようにする制御部と、を含み、
    前記データは、ユーザーデータまたは制御データであり、
    前記第１のパイロットは、ＯＦＤＭチャネル推定のためのパイロットであり、
    前記第２のパイロットは、多重アンテナ伝送をサポートするためのパイロットであり、
    前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットが同じインターレースで送信されるとき、前記第１のパイロット及び前記第２のパイロットは時間分割多重化（Time Division Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）されることを特徴とする受信器。
14. 前記第２のパイロットは、前記時間領域及び前記周波数領域にマッピングされる複数のシンボルで構成されることを特徴とする請求項１３に記載の受信器。
15. 前記第１のパイロットは、前記データとＴＤＭで多重化されることを特徴とする請求項１３に記載の受信器。
16. 前記第１のパイロットは、前記時間領域の予め決定された位置でインターレースごとに二度送信されることを特徴とする請求項１３に記載の受信器。

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