JP2009524278A

JP2009524278A - 無線通信システム

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Publication number: JP2009524278A
Application number: JP2008549975A
Authority: JP
Inventors: アンドレア、アンコラ; マシュー、ベイカー
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2009-06-25
Also published as: EP1980075A1; CN101371547A; CN101371547B; US20100159914A1; US8315151B2; WO2007083272A1

Abstract

送信局（ＴＳ）は、通信システム内でデータ信号の複数のシンボルを送信するが、データ信号の送信に進む前にデータ信号のシンボルのサブセットを所定の信号のシンボルに付加するようになされた処理モジュール（ＰＭ）を含む。

Description

パイロット・シンボルは、受信側がチャネル推定を行うためにＯＦＤＭ通信システムで必要とされる。データ・シンボルでパイロット・シンボルを多重化する知られた方法は、時間多重化（すなわち、特定のシンボルをデータではなくパイロット信号に配分する）、周波数多重化（すなわち、パイロット信号には特定のサブキャリアのみを用い、データには他のサブキャリアを用いる）、およびパイロット重畳（すなわち、パイロット信号をデータに付加し、同一のシンボル内のパイロットとデータとの組合せを送信し、パイロット信号は、データ信号からの分離を容易にするように選択される）を含む。

重畳パイロットは、パイロット信号がその信号によって占有された時間周波数空間の全体にわたって拡散されることを可能とする利点を有し、したがって高ドップラーまたは急速に変化するチャネルにおけるチャネル推定を容易にする。

静的なチャネル状態では、重畳パイロットを用いるチャネル推定は、時間多重化または周波数多重化されたパイロットを用いるより実装が複雑である。その結果、ＵＭＴＳのロング・ターム・エヴォルーション［Long-Term Evolution］などのいつかのシステムにおいては、共通の構造を用いて、時間多重化されたパイロット・シンボルの使用と重畳パイロットを使用する可能性とを組み合わせることが望ましい。

本発明は、通信システム（送信局および受信局を備える）を動作させ、送信局においてデータ信号の複数のシンボルを送信することを含み、このデータ信号を送信する前にデータ信号のシンボルのサブセットを所定の信号のシンボルに付加する方法を提案する。

本発明による方法は、別個にまたは組み合わせて考えられる追加の特徴を含んでよく、特に次を含む。
−データ信号のシンボルのサブセットは、付加の前に第１の重み付け係数により多重化されてよい。
−送信が無線フレーム内で行われるとき、第１の重み付け係数は、所定の信号を含むシンボルの無線フレーム内の平均送信電力が無線フレーム内にデータ信号のみを含むシンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択されてよい。
−所定の信号のシンボルは、付加の前に第２の重み付け係数により重み付けされてよい。
−送信が無線フレーム内で行われるとき、第２の重み付け係数は、所定の信号を含むシンボルの無線フレーム内の平均送信電力が無線フレーム内にデータ信号のみを含むシンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択されてよい。
−第１および／または第２の重み付け係数（群）の使用した値は、受信局に送信局により信号で送られてよい。
−第１および／または第２の重み付け係数（群）の推奨値は、送信局に受信局により信号で送られてよい。
−第１および／または第２の重み付け係数（群）の使用した値は、以下のもののうちの１つまたは複数の関数であってよい。
・送信データ速度
・送信データに対するサービス品質要件
・送信データの種類
・瞬間無線チャネル品質
・平均無線チャネル品質
・無線チャネルの可干渉時間
・無線チャネルの可干渉帯域幅
・送信局の使用可能な送信電力
・受信局の復号化能力
−送信は、直交周波数分割多重を用いることが好ましい。

また本発明は、通信システム（少なくとも１つの受信局をさらに含む）においてデータ信号の複数のシンボルを送信し、データ信号の送信に進む前にこのデータ信号のシンボルのサブセットを所定の信号のシンボルに付加するようになされた処理モジュールを含む送信局を提案する。

本発明による送信局は、別個にまたは組み合わせて考えられる追加の特徴を含んでよく、特に次を含む。
−送信局の処理モジュールは、付加に進む前に第１の重み付け係数によりデータ信号のシンボルのサブセットを多重化するようになされてよい。
−送信局は、無線フレーム内でシンボルを送信するようになされてよい。この場合、送信局の処理モジュールは、所定の信号を含むシンボルの無線フレーム内の平均送信電力が無線フレーム内にデータ信号のみを含むシンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択された第１の重み付け係数によりサブセットを多重化するようになされてよい。
−送信局の処理モジュールは、付加に進む前に第２の重み付け係数により所定の信号のシンボルを重み付けするようになされてよい。
−送信局が無線フレーム内のシンボルを送信するようになされているとき、送信局の処理モジュールは、所定の信号を含むシンボルの無線フレーム内の平均送信電力が無線フレーム内にデータ信号のみを含むシンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択された第２の重み付け係数により所定の信号のシンボルを重み付けするようになされてよい。
−送信局は、送信局の処理モジュールにより用いられた第１および／または重み付け係数（群）の値を受信局に信号で送るようになされてよい。
−送信局の処理モジュールは、受信局により推奨される第１および／または重み付け係数（群）の値を用いるようになされてよい。
−送信局は、直交周波数分割多重を用いるようになされていることが好ましい。

本発明の他の機能および利点が、以下の詳細な明細書および添付の図面を調べる際に明らかになる。

添付の図面は、本発明を完全なものとするばかりでなく、必要であればその定義に寄与する働きを行ってよい。

本発明は、図１に概略的におよび機能的に示された送信局などの送信局ＴＳ（transmitting station）内に実装されてよい。

以降の説明では、送信局ＴＳは、ＵＭＴＳのものなど、モバイル・ネットワークの無線アクセス・ネットワークのＯＦＤＭのノードＢ（または基地局）であると考えられる。

図示のようにＯＦＤＭ(直交周波数分割多重―Orthogonal Frequency Multiplexing）の送信局ＴＳは、本発明では、リソース配分モジュールＲＡＭ（resource allocation module）、処理モジュールＰＭ（process module）、変換モジュールＴＭ（transformation module）、挿入モジュールＩＳ（insertion module）、パルス整形モジュールＰＳＭ（pulse shaping module）、無線周波数モジュールＲＭ（radiofrequency module)およびアンテナＡＮを含む。

リソース配分モジュールＲＡＭは、その送信局ＴＳに瞬間的に接続され、データが送信される必要がある異なるユーザ装置Ｕｉ（ｉ＝１からＮ）にいくつかのネットワーク無線リソースを配分するようになされている。

処理モジュールＰＭは、以下に説明される本発明を実装する送信局ＴＳの部分である。

変換モジュールＴＭは、ＯＦＤＭシステムに特有なモジュールである。高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）を処理モジュールＰＭにより出力された多重化されたデータに実行することを目的としている。

挿入モジュールＩＳは、変換モジュールＴＭにより出力された信号上への通信の遅延拡散の影響を軽減するようになされている。

パルス整形モジュールＰＳＭは、挿入モジュールＩＳにより出力された信号上への通過帯域フィルタリングを、選択されたスペクトル帯域に属する（すなわち、当該の通信標準により定義されるスペクトル・マスクに適合する）ように実行するようになされている。

無線周波数モジュールＲＭは、アンテナＡＮに送る前に、パルス整形モジュールＰＳＭにより出力された信号上へ選択された搬送周波数周辺のベースバンド変調を実行するようになされている。

従来のＯＦＤＭ送信局では、基準信号（パイロット・シンボル）は、直交の方法（すなわち、パイロット・シンボルに対する専用リソース）で多重化されているが、このためにシステム・リソースを消費している。本発明は、システム・リソースを節約するために、処理モジュールＰＭ内で、非直交方法で幾つかの基準信号（すなわち、第２の基準信号）を多重化することを提案する。

本発明によると、パイロット・シンボルのパターンは、（処理モジュールＰＭにより）ＯＦＤＭデータ信号上に重畳され、それによってパイロット・シンボルは、ＯＦＤＭサブキャリアの所定のサブセット上のシンボルの所定のサブセット上のみで重畳され、この重畳は、重畳パイロット信号を含むシンボル内でパイロット対データの送信電力比が調整されることを可能とする設定可能な重み付けパラメータを用いて実行される。

したがって本発明は、データ送信に用いられるリソースとパイロット送信に用いられるリソースとの間のバランスがチャネル推定の基本的な補間パターンに影響することなく、柔軟に調整されることを可能とする。

有利には、パイロット・シンボルの重畳は、シンボル当たりの総送信電力が、重畳パイロット信号を含むシンボル内とデータ信号のみを含むシンボル内と同一になるように処理モジュールＰＭにより実行される。

処理モジュールＰＭは、第１および／または第２の重み付け係数（群）を用いてよい。

例えば処理モジュールＰＭは、付加に進む前に、第１の重み付け係数によりデータ信号のシンボルのサブセットを多重化してよい。すなわち、第１の重み付け係数は、パイロットの送信が行われるときに、パイロットに割り当てられる（または配分される）電力量をデータ信号のサブセットに割り当てられる（または配分される）電力量と比較して設定することを可能とする。この目的のために、例えば処理モジュールＰＭは、所定の信号を含むシンボルの無線フレーム内の平均送信電力が、無線フレーム内のデータ信号のみを含むシンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択された第１の重み付け係数によりデータ信号のシンボルのサブセットを多重化してよい。

また処理モジュールＰＭは、付加に進む前に、第２の重み付け係数により所定の信号のシンボルを重み付けしてよい。すなわち、第２の重み付け係数は、重畳パイロットを伴うデータを表すシンボルに割り当てられる（または配分される）電力量を残りのデータ信号に割り当てられる（または配分される）電力量と比較して設定することを可能とする。この目的のために、例えば処理モジュールＰＭは、所定の信号を含むシンボルの無線フレーム内の平均送信電力が、無線フレーム内のデータ信号のみを含むシンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択された第２の重み付け係数により所定の信号のシンボルを重み付けしてよい。

オプションとして、使用すべき第１および／または第２の重み付け係数（群）は、送信局ＴＳの処理モジュールＰＭに受信局により信号で送られてよい。

オプションとして、送信局ＴＳの処理モジュールＰＭにより選択された第１および／または第２の重み付け係数（群）は、復号化処理を助けるために、受信局に信号で送られてよい。

オプションとして、第１および／または第２の重み付け係数（群）は、１つまたは複数の以下のものの関数として設定されてよい。
−送信データ速度
−送信データに対するサービス品質要件（例えば、待ち時間要件）
−送信データの種類
−瞬間無線チャネル品質
−平均無線チャネル品質
−無線チャネルの可干渉時間
−無線チャネルの可干渉帯域幅
−送信局の使用可能な送信電力
−受信局の復号化能力

オプションとして、さらなる時間または周波数分割多重化されたパイロット・シンボルは、データまたは重畳パイロットを含まない他のシンボル内で送信局ＴＳにより送信されてよい。

（処理モジュールＰＭにより実装される）このテクニックは、擬似ノイズ・シーケンスｐ（ｎ）などの定係数およびゼロ平均の既知のパイロット・シーケンスを、送信すべきデータｄ（ｎ）上に加えることで構成される。

復号シンボルの対応する信号モデルは以下により与えられる。

ただし、
Ｅ｛ｐ（ｎ）｝＝０および｜ｐ（ｎ）｜^２＝１
である。

簡単のためにおよび送信信号の全体的なＰＡＰＲ［Pic to Average Power Ratio］が影響されないことを保証するために、その結果得られる合成シンボルの単位電力の制約を仮定して、設計パラメータρは、パイロット信号に配分された電力量、またはパイロット対信号の電力比（ＰＳＲ：Pilot-to-Signal power Ratio）を制御する。

図２は、ＵＭＴＳのロング・ターム・エヴォルーション［Long-Term Evolution］に対して定義される仮定の文脈に基づき重畳パイロットの適用の非限定的な例を示す。

この示された例では、第１の基準シンボルは、データ情報が送信されない、従来の時間および周波数分割多重化されたパイロット・シンボルである。第２の基準シンボルは、本発明によるデータ・シンボルの重み付けされた組合せにより送信される重畳パイロット・シンボルである。

パラメータρは、要求された性能または動作条件に依存して値をとることができる。

（処理モジュールＰＭにより実装される）このテクニックは（リソース配分モジュールＲＡＭにより実行される）ダウンリンク・リソース配分におけるさらなる自由度を与え、モバイル通信システムのための異なる動作シナリオ（例えば、高ドップラー・チャネル、マルチアンテナ送信、先行の単一周波数ネットワーク・ブロードキャストの場合の補間、より高い高次変調）を柔軟にサポートすることができる。

この方式はまた、直交のｐ（ｎ）シーケンスを適切に選択することにより複数の相互に直交するダウンリンク基準信号を処理することができる。

このテクニックはまた、ユニキャストおよびブロードキャストのパイロットの両方に用いられることができる。

本発明は、単に例としての上述の通信システムを動作させる送信局および方法の実施形態に限定されないが、当業者により特許請求の範囲内と考えられてよいすべての代替の実施形態を含む。

本発明による送信局の実施形態の例を概略的かつ機能的に示す図である。重畳パイロットの適用例を概略的に示す図である。

Claims

送信局および受信局を備える通信システムを動作させ、前記送信局においてデータ信号の複数のシンボルを送信することを含む方法であって、前記データ信号の前記シンボルのサブセットが送信の前に所定の信号のシンボルに付加されることを特徴とする、方法。
前記データ信号の前記シンボルの前記サブセットは、前記付加の前に第１の重み付け係数により多重化される、請求項１に記載の方法。
前記送信は無線フレーム内で行われ、前記第１の重み付け係数は、前記所定の信号を含む前記シンボルの無線フレーム内の平均送信電力が前記無線フレーム内に前記データ信号のみを含む前記シンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択される、請求項２に記載の方法。
前記第１の重み付け係数の使用した値は、前記受信局に前記送信局により信号で送られる、請求項２または請求項３に記載の方法。
前記第１の重み付け係数の前記使用した値は、
送信データ速度と、
前記送信データに対するサービス品質要件と、
送信データの種類と、
瞬間無線チャネル品質と、
平均無線チャネル品質と、
前記無線チャネルの可干渉時間と、
前記無線チャネルの可干渉帯域幅と、
前記送信局の使用可能な送信電力と、
前記受信局の復号化能力と
のうちの１つまたは複数の関数である、請求項２から請求項４の何れか１項に記載の方法。
前記第１の重み付け係数の推奨値が、前記送信局に前記受信局により信号で送られる、請求項２から請求項５の何れか１項に記載の方法。
前記所定の信号の前記シンボルは、前記付加の前に第２の重み付け係数により重み付けされる、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の方法。
前記送信は無線フレーム内で行われ、前記第２の重み付け係数は、前記所定の信号を含む前記シンボルの無線フレーム内の前記平均送信電力が前記無線フレーム内に前記データ信号のみを含む前記シンボルの前記平均送信電力とほぼ同一であるように選択される、請求項７に記載の方法。
前記第２の重み付け係数の使用した値は、前記受信局に前記送信局により信号で送られる、請求項７または請求項８に記載の方法。
前記第２の重み付け係数の前記使用した値は、
送信データ速度と、
前記送信データに対するサービス品質要件と、
送信データの種類と、
瞬間無線チャネル品質と、
平均無線チャネル品質と、
前記無線チャネルの可干渉時間と、
前記無線チャネルの可干渉帯域幅と、
前記送信局の使用可能な送信電力と、
前記受信局の復号化能力と
のうちの１つまたは複数の関数である請求項７から請求項９の何れか１項に記載の方法。
前記第２の重み付け係数の推奨値が、前記送信局に前記受信局により信号で送られる、請求項７から請求項１０の何れか１項に記載の方法。
前記送信は直交周波数分割多重を用いる、請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の方法。
通信システム内のデータ信号の複数のシンボルを送信し、少なくとも１つの受信局をさらに備える送信局（ＴＳ）であって、前記データ信号の送信に進む前に前記データ信号の前記シンボルのサブセットを所定の信号のシンボルに付加するようになされた処理モジュール（ＰＭ）を含むことを特徴とする、送信局。
前記処理モジュール（ＰＭ）は、前記付加に進む前に第１の重み付け係数により前記データ信号の前記シンボルの前記サブセットを多重化するようになされる、請求項１３に記載の送信局。
前記送信局は、無線フレーム内で前記シンボルを送信するようになされることを特徴とし、前記処理モジュール（ＰＭ）は、前記所定の信号を含む前記シンボルの無線フレーム内の平均送信電力が前記無線フレーム内に前記データ信号のみを含む前記シンボルの平均送信電力とほぼ同一であるように選択される第１の重み付け係数により前記サブセットを多重化するようになされる、請求項１４に記載の送信局。
前記送信局は、前記処理モジュール（ＰＭ）により用いられた前記第１の重み付け係数の値を前記受信局に信号で送るようになされることを特徴とする、請求項１４または請求項１５に記載の送信局。
前記第１の重み付け係数の前記使用した値は、
送信データ速度と、
前記送信データに対するサービス品質要件と、
送信データの種類と、
瞬間無線チャネル品質と、
平均無線チャネル品質と、
前記無線チャネルの可干渉時間と、
前記無線チャネルの可干渉帯域幅と、
前記送信局の使用可能な送信電力と、
前記受信局の復号化能力と
のうちの１つまたは複数の関数である、請求項１４から請求項１６の何れか１項に記載の送信局。
前記処理モジュール（ＰＭ）は、前記受信局により推奨された前記第１の重み付け係数の値を用いるようになされる、請求項１４から請求項１７の何れか１項に記載の送信局。
前記処理モジュール（ＰＭ）は、前記付加に進む前に前記所定の信号の前記シンボルを第２の重み付け係数により重み付けするようになされる、請求項１３から請求項１８の何れか１項に記載の送信局。
前記送信局は無線フレーム内で前記シンボルを送信するようになされ、前記処理モジュール（ＰＭ）は、前記所定の信号を含む前記シンボルの無線フレーム内の前記平均送信電力が前記無線フレーム内に前記データ信号のみを含む前記シンボルの前記平均送信電力とほぼ同一であるように選択される第２の重み付け係数により前記所定の信号の前記シンボルを重み付けするようになされる、請求項１９に記載の送信局。
前記送信局は、前記処理モジュール（ＰＭ）により用いられた前記第２の重み付け係数の値を前記受信局に信号で送るようになされることを特徴とする、請求項１９または請求項２０に記載の送信局。
前記第２の重み付け係数の前記使用した値は、
送信データ速度と、
前記送信データに対するサービス品質要件と、
送信データの種類と、
瞬間無線チャネル品質と、
平均無線チャネル品質と、
前記無線チャネルの可干渉時間と、
前記無線チャネルの可干渉帯域幅と、
前記送信局の使用可能な送信電力と、
前記受信局の復号化能力と
のうちの１つまたは複数の関数である、請求項１９から請求項２１の何れか１項に記載の送信局。
前記処理モジュール（ＰＭ）は、前記受信局により推奨された前記第２の重み付け係数の値を用いるようになされる、請求項１９から請求項２２の何れか１項に記載の送信局。
前記送信局は直交周波数分割多重を用いるようになされる、請求項１３から請求項２３の何れか１項に記載の送信局。
請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の前記方法によって動作する受信局。