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JP3877713B2 - 移動通信システムにおける適応的伝送アンテナダイバーシティ装置及び方法 - Google Patents

移動通信システムにおける適応的伝送アンテナダイバーシティ装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、移動通信システムに関し、特に、チャネル状態によって適応的に伝送アンテナダイバーシティを決定する装置及び方法に関する。
一般的に、高速順方向パケット接続(High Speed Downlink Packet Access: 以下、ＨＳＤＰＡと称する)方式は、広帯域符号分割多重接続(Wideband-Code Division Multiple Access: 以下、Ｗ−ＣＤＭＡと称する)通信システムにおいて、順方向高速パケットデータ伝送を支援するための順方向データチャネルである高速順方向共通チャネル(High Speed - Downlink Shared Channel: 以下、ＨＳ−ＤＳＣＨと称する)、これに関連した制御チャネル、及びこれらのための装置、システム及び方法を総称である。本発明において、説明の便宜のために、第３世代非同期移動通信方式の標準である３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)におけるＨＳＤＰＡ方式を一例として説明しているが、本発明は、２つまたはそれ以上の伝送アンテナを利用して伝送ダイバーシティを具現する他の全ての通信システムにも適用することができる。
前記ＨＳＤＰＡ方式を使用する通信システムにおいて、高速パケットデータ伝送を支援するために、以下の３つの方式、つまり、適応的変調方式及びコーディング(Adaptive Modulation and Coding: 以下、ＡＭＣと称する)方式、複合再伝送(Hybrid Automatic Retransmission Request: 以下、ＨＡＲＱと称する)方式及び速いセル選択(Fast Cell Select: 以下、ＦＣＳと称する)方式を新しく導入した。
第１に、ＡＭＣ方式に関して説明する。ＡＭＣ方式は、セル(cell)、つまり、基地局(Node B)と使用者端末機(User Equipment: 以下、ＵＥと称する)との間のチャネル状態によって適応的にデータチャネルの変調方式及びコーディング方式を決定することによって、セル全体の使用効率を向上させるデータ伝送方式である。ＡＭＣ方式は、複数の変調方式及び複数のコーディング方式を有し、前記変調方式と前記コーディング方式を組み合せることによってデータチャネル信号を変調及びコーディングする。通常に、変調方式とコーディング方式のそれぞれの組み合せを“変調及びコーディング方式(Modulation and Coding Scheme: 以下、ＭＣＳと称する)”と称し、前記ＭＣＳの数によってレベル１(level ♯1)乃至レベルＮ(level ♯n)の複数のＭＣＳを定義することができる。つまり、ＡＭＣ方式は、前記ＭＣＳレベルをＵＥと前記ＵＥに無線接続されている基地局との間のチャネル状態によって適応的に決定することによって、前記基地局の全体システム効率を向上させる方式である。
第２に、ＨＡＲＱ方式、特に、多チャネル停止-待機混合自動再伝送(n-channel Stop And Wait Hybrid Automatic Retransmission Request: 以下、N-channel SAW HARQと称する)方式に関して説明する。通常の自動再伝送(Automatic Retransmission Request: 以下、ＡＲＱと称する)方式は、ＵＥと基地局制御器(Radio Network Controller)との間に認知(Acknowledgement: 以下、ＡＣＫと称する)信号及び再伝送パケットデータが交換される。ＨＡＲＱ方式は、ＡＲＱ方式の伝送効率を増加させるために以下の２つの方案を新しく提案する。
第１方案において、ＨＡＲＱ方式は、ＵＥと基地局との間に再伝送要求及び応答の交換を遂行する。第２方案において、エラーが発生したデータを一時的に貯蔵した後、前記エラーが発生したデータを該当データの再伝送データとコンバイン(Combining)して伝送する。さらに、ＨＳＤＰＡ方式において、ＵＥと基地局との媒体接続制御(Medium Access Control: 以下、ＭＡＣと称する)ＨＳ−ＤＳＣＨを通してＡＣＫ信号及び再伝送パケットデータが交換される。また、ＨＳＤＰＡ方式においては、Ｎ個の論理的チャネル(Logical Channel)を構成してＡＣＫ信号が受信される前に複数のパケットデータを伝送するＮ-ｃｈａｎｎｅｌ ＳＡＷ ＨＡＲＱ方式を導入した。
しかしながら、停止−待機(Stop And Wait: ＳＡＷ)ＡＲＱ方式の場合、以前パケットデータに対するＡＣＫ信号を受信されるまでは次のパケットデータが伝送されない。従って、場合によっては、ＵＥまたは基地局は、パケットデータを現在伝送することができるにもかかわらず、ＡＣＫ信号を待機しなければならないことがある。しかしながら、Ｎ-ｃｈａｎｎｅｌ ＳＡＷ ＨＡＲＱ方式においては、ＵＥまたは基地局が以前のパケットデータに対するＡＣＫ信号が受信される前にパケットデータを連続的に伝送することができることによって、チャネルの使用効率が向上される。つまり、ＵＥと基地局との間にＮ個の論理的チャネルが設定される。特定の時間またはチャネル番号によって前記Ｎ個の論理的チャネルを識別することができる場合、パケットデータを受信するＵＥは前記受信されたパケットデータがどのチャネルを通して伝送されたパケットデータであるかを認知することができる。さらに、前記ＵＥは、正しい順番でパケットデータを再構成するか、それとも対応するパケットデータをソフトコンバイン(soft combining)することができる。
最後に、ＦＣＳ方式に関して説明する。ＦＣＳ方式において、ＨＳＤＰＡ方式を支援するＵＥがセル重畳地域、つまり、ソフトハンドオーバー領域(soft handover region)に位置する場合、複数のセルから最良のチャネル状態を有するセルが選択される。ＦＣＳ方式は、具体的に、(１)ＨＳＤＰＡを支援するＵＥが第１基地局と第２基地局との間のセル重畳地域に進入した場合、前記ＵＥは、複数のセル、つまり、複数の基地局との無線リンク(Radio Link)を設定する。前記ＵＥと無線リンクを設定したセルの集合を“アクティブセット(active set)”と称する。(２)前記ＵＥは、前記アクティブセットに含まれたセルのうち最良のチャネル状態を有するセルのみからＨＳＤＰＡ用パケットデータを受信することによって、全体的な干渉(interference)を減少させる。ここで、前記最良のチャネル状態を有するセルをベストセル(best cell)と称する。
前記ＵＥは、ベストセルを決定するために、前記アクティブセットに含まれるセルのチャネル状態を周期的に検査して、現在のベストセルより良好のチャネル状態を有するセルが存在するか否かを検査する。前記検査結果、現在ベストセルより良好なチャネル状態を有するセルが存在する場合、前記ＵＥは、現在のベストセルを新しいベストセルに置き換えるために、ベストセルインジケータ(Best Cell Indicator)を前記アクティブセットに属する全てのセルに伝送する。前記ベストセルインジケータは、前記新しいベストセルの識別子を含む。前記アクティブセット内ののそれぞれのセルは、前記ベストセルインジケータを受信し、前記受信されたベストセルインジケータに含まれたセル識別子を検査する。つまり、前記アクティブセット内のそれぞれのセルは、前記ベストセルインジケータに含まれたセル識別子が自己に対応するセル識別子と一致するか否かを検査する。前記検査結果、前記ベストセルが相互同一である場合、新しいベストセルとして選択された該当セルは、ＨＳ−ＤＳＣＨ通して前記ＵＥにパケットデータを伝送する。
前述したように、ＨＳＤＰＡ方式を使用する通信システムは、データ伝送率を高めるために、多様な新しい方式を提案する。前述したＡＭＣ方式、ＨＡＲＱ方式、及びＦＣＳ方式のような新しい方式だけでなく、データ伝送率を高めるための他の方式としては、無線チャネル(radio channel)上で発生するフェージング(fading)現象を克服するための伝送アンテナダイバーシティ(transmit antenna diversity)方式が存在する。前記伝送アンテナダイバーシティ方式は、フェージング現象による伝送データ損失を最小化し、少なくとも２つ以上の伝送アンテナを利用して信号を送信することによって、データ伝送率を高める方式である。以下、前記伝送アンテナダイバーシティ方式を説明する。
一般的に、移動通信システムにおける無線チャネル環境において、有線チャネル環境とは異なって、多重経路干渉(multipath interference)、シャドーイング(shadowing)、電波減衰、時変雑音及び時変干渉のような多様な要因によって、歪んだ信号を受信するようになる。前記多重経路干渉よって発生するフェージングは、反射体または使用者(つまり、ＵＥ)の移動性に関連しており、実際送信信号は干渉信号と混在した形態で受信される。従って、前記受信信号は、ひどく歪んだ送信信号である。フェージングは、移動通信システムの性能を低下させる主要原因である。結果的に、フェージングは、受信信号の大きさ(amplitude)及び位相(phase)を歪めることができるので、無線チャネル環境において高速のデータ通信を妨害する主要原因になる。前記フェージング現象を解決するために、多くの研究が進行されている。
前記フェージング現象を解決する効果的な方式として、前記伝送アンテナダイバーシティ方式が注目を集めている。前記伝送アンテナダイバーシティ方式は、無線チャネル環境において独立的なフェージング現象を経た複数の伝送信号を受信し、前記フェージングによる歪みに対処する。前記伝送アンテナダイバーシティ方式には、時間ダイバーシティ(time diversity)方式、周波数ダイバーシティ(frequency diversity)方式、多重経路ダイバーシティ(multipath diversity)方式及び空間ダイバーシティ(space diversity)方式のような多様な方式が存在する。前記時間ダイバーシティ方式は、インターリービング(interleaving)のような方法を利用して無線チャネル環境において発生するバーストエラー(burst error)に効果的に対処する。前記周波数ダイバーシティ方式は、異なる周波数で伝送された信号が異なる多重経路を有して、ダイバーシティ利得(diversity gain)を得る。前記多重経路ダイバーシティ方式は、多重経路信号が異なるフェージング情報を有するので、前記多重経路信号を分離することによってダイバーシティを獲得する。前記空間ダイバーシティ方式は、基地局またはＵＥが多数のアンテナを使用して信号を送受信するので、送受信される信号が独立的なフェージングを経ることによってダイバーシティ利得を得る。
前記空間ダイバーシティ方式は、複数の送受信アンテナを使用する。前記空間ダイバーシティ方式において、一般的に、基地局が２つ以上の送信アンテナを備えて無線リンクの性能を向上させる。また、ＵＥも２つ以上の受信アンテナを備えて無線リンクの性能を向上させることができる。しかしながら、前記ＵＥは、電力消耗、小型化、軽量化及び複雑度のような多数の制約要因を有しているので、空間ダイバーシティ方式は、一般的に基地局に適用される。これらの理由によって、基地局は、複数の送信アンテナを利用して信号を伝送し、ＵＥは、１つの受信アンテナを利用して信号を受信する。しかしながら、前記ＵＥが多数の受信アンテナを備えるケースと類似したダイバーシティ利得を発生させることによって、無線チャネルのフェージングを克服する多様な方案が提案されている。特に、３ＧＰＰにおいて提案される次世代移動通信システムのための２つ以上の伝送アンテナを利用することによって空間ダイバーシティを具現する方法が注目を集めている。次世代移動通信システムのために提案された空間ダイバーシティ方式は、無線チャネルの状態情報なしで時空間符号化(Space-Time Coding)を使用する開ループ(open loop)方式の伝送アンテナダイバーシティ方式である時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity:以下、ＳＴＴＤと称する)方式、及びＵＥからフィードバック(feedback)された無線チャネルの状態情報を利用する閉ループ伝送アンテナダイバーシティ方式である伝送アンテナアレイ(Transmit Antenna Array:以下、ＴｘＡＡと称する)方式などが存在する。
図１を参照して、前記開ループ方式であるＳＴＴＤ方式を利用してデータを送信する送信装置の構造を説明する。
図１は、一般的なＳＴＴＤ方式を利用するデータ送信装置の構造を示すブロック図である。図１を参照すると、前記データ送信装置、つまり基地局の送信装置は、チャネル符号化(channel coding)及びインターリービング(interleaving)のような一連のデータ処理過程を経た入力データ、入力シンボル(symbol)をＳＴＴＤ方式で符号化するＳＴＴＤ符号化器２０、前記ＳＴＴＤ符号化器２０から出力されるＳＴＴＤ符号化されたシンボルのそれぞれに対応するチャネル化コード(channelization code)及びスクランブリングコード(scrambling code)を生成するチャネル化コード／スクランブリングコード生成器２６、前記チャネル化コード／スクランブリングコード生成器２６から生成されたチャネル化コード及びスクランブリングコードを前記ＳＴＴＤ符号化されたシンボルに掛ける乗算器２２及び２４、それぞれ乗算器２２及び２４から出力された信号に対応する伝送電力を掛ける乗算器２８及び３０、及びそれぞれ乗算器２８及び３０から出力された信号をエア(air)上に伝送するアンテを３２及び３４を含む。
前記データ送信装置の構成を詳細に説明すると、以下のようである。
第１に、チャネル符号化及びインターリービングのような送信データ処理過程を経たシンボル(ｘ1,ｘ2)は、前記ＳＴＴＤ符号化器２０に入力される。そうすると、前記ＳＴＴＤ符号化器２０は、前記入力されるシンボル(ｘ1,ｘ2)をＳＴＴＤ方式で符号化する。前記ＳＴＴＤ符号化器２０において前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)をＳＴＴＤ符号化する方式を説明すると、以下のようである。前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)は、数１のようなＳＴＴＤ符号化過程を通して符号化したシンボル(ｘ1,ｘ2)及び(-ｘ2 *,ｘ1 *)に変換される。
Figure 0003877713
前記ＳＴＴＤ符号化器２０は、前記符号化されたシンボル(ｘ1,ｘ2)及び(-ｘ2 *,ｘ1 *)をそれぞれ乗算器２２及び２４に提供する。前記乗算器２２は、前記ＳＴＴＤ符号化器２０から出力された前記符号化されたシンボル(ｘ1,ｘ2)と前記チャネル化コード／スクランブリングコード生成器２６から出力されたチャネル化コード及びスクランブリングコードとを掛けた後、乗算器２８に出力する。前記乗算器２４は、前記ＳＴＴＤ符号化器２０から出力された前記符号化された(-ｘ2 *,ｘ1 *)と前記チャネル化コード／スクランブリングコード生成器２６から出力されたチャネル化コード及びスクランブリングコードとを掛けた後、乗算器３０に出力する。前記乗算器２８は、前記乗算器２２から出力された信号と前記(ｘ1,ｘ2)に割り当てられた伝送電力√（Ｐ/２）とを掛けた後、その結果の信号をアンテナ３２を通してエア上に送信する。前記乗算器３０は、前記乗算器２４から出力された信号と前記(-ｘ2 *,ｘ1 *)に割り当てられた伝送電力√（Ｐ/２）とを掛けた後、その結果の信号をアンテナ３４を通してエア上に送信する。
前記アンテナ３２及びアンテナ３４を通して送信された信号は、データ受信装置、つまり、ＵＥ受信装置に受信された、前記データ受信装置によって受信される信号は、式(2)のようである。
Figure 0003877713
式(2)において、ｒ1及びｒ2は、対応する受信時点の受信信号を示し、ｈ1及びｈ2は、前記アンテナ３２及びアンテナ３４のそれぞれのチャネル応答(channel response)を示し、ｎ1及びｎ2は、白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise: 以下、ＡＷＧＮと称する)を示す。そうすると、前記ＵＥ受信装置は、式(2)のような形態で受信された受信信号を、式(3)のように表現される復調過程を通して、前記基地局送信装置から送信された元の送信信号形態に復元する。
Figure 0003877713
その結果、前記ＵＥ受信装置は、前記復調過程によって、前記それぞれのアンテナからの独立的フェージング成分を結合することによってダイバーシティ利得を獲得する。
以上、図１を参照して開ループ方式であるＳＴＴＤ方式を説明した。次に、図２を参照して閉ループ伝送ダイバーシティ方式において使用されるフィードバック情報(ＦＢＩ: FeedBack Information)を説明する。
図２は、一般的な閉ループ伝送ダイバーシティ方式において利用されるフィードバック情報の例を示す図である。図２を参照すると、前記フィードバック情報は、ＵＥからＵＴＲＡＮ(UMTS Telecommunication Radio Access Network)に送信される情報である。例えば、前記ＵＥは、前記フィードバック情報を専用物理制御チャネル(Dedicated Physical Control CHannel: 以下、ＤＰＣＣＨと称する)のフィードバック情報(ＦＢＩ)フィールド(図示せず)を通して伝送する。以下、前記フィードバック情報を説明する。前記フィードバック情報は、位相(phase)情報を示すＮphビットのフィードバックシグナリングメッセージ(Feedback Signaling Message: 以下、ＦＳＭと称する)フィールド、つまり、ＦＳＭphフィールド、及び電力(power)情報を示すＮpoビットのＦＳＭフィールド、つまり、ＦＳＭpoフィールドから構成される。
以上、図２を参照して閉ループ伝送ダイバーシティ方式において使用されるフィードバック情報に関して説明した。次に、図３を参照して前記閉ループ方式であるＴｘＡＡ方式を利用してデータを送信する送信装置の構造を説明する。
図３を説明する前、前記ＴｘＡＡ方式を説明する。前記ＴｘＡＡ方式の動作モード(mode)は、第１ＴｘＡＡモード(以下、ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１と称する)と第２ＴｘＡＡモード(以下、ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ２と称する)に大別される。まず、前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１に関して説明する。前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１において、ＵＥは受信される信号の受信電力が最大になるように、基地局から伝送されたパイロット(pilot)信号を利用してＵＴＲＡＮにおいて使用される加重値ｗ1及びｗ2を計算する。つまり、前記ＵＥは、スロット毎に、第１アンテナ(ANT1)と第２アンテナ(ANT2)との間の相対的位相差を計算し、前記計算された位相差を量子化quantization)し、前記量子化した位相差を基地局に送信する。前記位相差は、π及び０の２つの値によって表現され、前記ＵＥは、前記位相差を前記ＦＳＭphフィールドを通して１及び０に設定し、前記設定された位相差をＵＴＲＡＮ、つまり、基地局に伝送する。
前記基地局は、各スロットのＦＳＭph値に対して、表１を利用して第２アンテナの相対的位相差であるφ1を計算する。それから、前記φ1を利用して前記第２アンテナの加重値ベクトル(vector)を式(4)のように計算する。
Figure 0003877713
Figure 0003877713
次に、前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ２に関して説明する。前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ２は、ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１とは異なって、位相及び振幅、つまり、電力情報を調整する。つまり、前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１は位相のみを調整するが、前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ２は、位相だけでなく振幅も調整する。現在、ＵＥにおいて使用できる加重値の総数は、１６個に提案されており、前記１６個のそれぞれの加重値は、位相と振幅が区別される値を有する。前記位相と振幅が区別されるフィードバック情報、つまり、ＦＳＭph及びＦＳＭpoは表２及び表３のようである。
Figure 0003877713
Figure 0003877713
表２は、ＦＳＭpoの値を示す。例えば、ＦＳＭpoの値が０に設定されている場合、第１アンテナの振幅(Power_ant1)の値が０．２であると、第２アンテナの振幅(Power_ant2)の値は０．８に設定される。表３は、ＦＳＭphの値を示す。例えば、ＦＳＭphの値が０００に設定されている場合、第１アンテナと第２アンテナとの間の位相差(Phase difference between antennas(radian))は、πに設定される。
従って、前記第１アンテナ及び第２アンテナの加重値ベクトルは、式(5)のように計算される。
Figure 0003877713
以下、図３のデータ送信装置を説明する。図３は、一般的なＴｘＡＡ方式を利用するデータ送信装置の例を示すブロック図である。図３を参照すると、前記データ送信装置、つまり、基地局送信装置は、チャネル符号化及びインターリービングのような一連のデータ処理過程を経た入力データ、つまり、入力シンボルのそれぞれに対応するチャネル化コード及びスクランブリングコードを生成するチャネル化コード／スクランブリングコード生成器４４、前記チャネル化コード／スクランブリングコード生成器４４から生成されたチャネル化コード及びスクランブリングコードをそれぞれの入力シンボルと掛ける乗算器４０及び４２、前記乗算器４０及び４２から出力された信号と対応する加重値を掛ける乗算器４６及び４８、前記乗算器４６及び４８から出力された信号と対応する伝送電力を掛ける乗算器５０及び５２、及び前記乗算器５０及び５２から出力された信号をエア上に伝送するアンテナ５４及び５６を含む。
以下、前記データ送信装置の構成を詳細に説明する。まず、前記チャネル符号化及びインターリービングのような送信データ処理過程を経た後、シンボル(ｘ1,ｘ2)は乗算器４０及び４２に入力される。
前記乗算器４０は、入力シンボル(ｘ1,ｘ2)と前記チャネル化コード／スクランブリングコード生成器４４から出力されたチャネル化コード及びスクランブリングコードを掛けた後、その出力を乗算器４６に提供する。前記乗算器４２は、前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)と前記チャネル化コード／スクランブリングコード生成器４４から出力されたチャネル化コード及びスクランブリングコードを掛けた後、その出力を乗算器４８に提供する。前記乗算器４６は、前記乗算器４０から出力された信号と対応する加重値ｗ1を掛けた後、その出力を前記乗算器５０に提供する。前記乗算器５０は、前記乗算器４６から出力された信号と対応する伝送電力√（Ｐ/２）を掛けた後、その結果の信号をアンテナ５４を通してエア上に送信する。前記乗算器４８は、前記乗算器４２から出力された信号と対応する加重値ｗ2を掛けた後、その出力を前記乗算器５２に提供する。前記乗算器５２は、前記乗算器４８から出力された信号と対応する伝送電力√（Ｐ/２）を掛けた後、その結果の信号をアンテナ５６を通してエア上に送信する。
前述したような伝送アンテナダイバーシティ方式は、フェージングチャネルの速度、つまり、フェージングチャネルの変化速度によって異なる性能を見せる。
例えば、ＵＥの移動速度が２０Km/h未満である場合、前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ２方式が最高のダイバーシティ利得を獲得し、ＵＥの移動速度が２０Km/h〜７０Km/hの範囲である場合、前記ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１方式が最高のダイバーシティ利得を獲得する。前記ＵＥの移動速度が７０Km/h以上である場合、前記ＳＴＴＤ方式が最高のダイバーシティ利得を獲得する。前述したように、ＵＥの移動環境または無線チャネルの状態によってダイバーシティ利得を最大化することのできる伝送アンテナダイバーシティ方式が異なるので、状況によって最も適した伝送アンテナダイバーシティ方式を選択する方案が要求されている。
従って、本発明の目的は、移動通信システムにおいてチャネル状態によって適応的に伝送アンテナダイバーシティ方式を適用する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、移動通信システムにおいてフェージングチャネルの変化速度によって適応的に伝送アンテナダイバーシティ方式を適用する装置及び方法を提供する。
このような目的を達成するために、本発明の実施形態によると、少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ(ＳＴＴＤ: Space Time Transmit Diversity)符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局送信器を含むシステムで、前記使用者端末機が前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択する装置を提供する。前記装置は、前記基地局送信器から第１チャネル信号を受信し、前記受信された第１チャネル信号からチャネル応答を推定するチャネル推定器と、前記推定されたチャネル応答に基づいた前記第１チャネルの変化速度を推定し、前記推定された前記第１チャネルの変化速度によって前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択する決定器と、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示す情報を発生する情報発生器と、を含む。
本発明の実施形態によると、少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ(ＳＴＴＤ: Space Time Transmit Diversity)符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局を含むシステムで、前記基地局が前記第１及び第２アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択し、前記選択されたアンテナダイバーシティ方式によってチャネル信号を送信する装置を提供する。前記装置は、前記使用者端末機から第１チャネル信号を受信し、前記受信された第１チャネル信号から前記使用者端末機によって選択された、前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のうち選択された伝送アンテナ方式を示す情報を検出する情報抽出器と、前記検出された情報に基づいて前記基地局によって送信されるチャネル信号に適用される伝送アンテナダイバーシティ方式を決定する制御器と、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化して伝送する送信器と、を含む。
本発明の実施形態によると、少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ(ＳＴＴＤ: Space Time Transmit Diversity)符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局送信器を含むシステムで、前記使用者端末機が前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択する方法を提供する。前記方法は、前記基地局送信器から第１チャネル信号を受信する過程と、前記受信された第１チャネル信号からチャネル応答を推定する過程と、前記推定されたチャネル応答に基づいた前記第１チャネルの変化速度を推定する過程と、前記推定された前記第１チャネルの変化速度によって前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択する過程と、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示す情報を前記基地局送信器に送信する過程と、を含む。
本発明の実施形態によると、少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ(ＳＴＴＤ: Space Time Transmit Diversity)符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局を含むシステムで、前記基地局が前記第１及び第２アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択して、前記選択されたアンテナダイバーシティ方式によってチャネル信号を送信する方法を提供する。前記使用者端末機から第１チャネル信号を受信する過程と、前記受信された第１チャネル信号から前記使用者端末機によって選択された、前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のうち選択された伝送アンテナ方式を示す情報を検出する過程と、前記検出された情報に基づいて前記基地局によって送信されるチャネル信号に適用される伝送アンテナダイバーシティ方式を決定する過程と、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化して伝送する過程と、を含む。
本発明は、移動通信システムにおいて、特に、高速順方向パケット接続方式のような高速データ通信を支援する移動通信システムにおいて、チャネル状況によって適応的に伝送アンテナダイバーシティ方式を適用することによって、適したデータ通信効率を保障することができる。
以下、本発明に従う好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
本発明は、高速順方向パケット接続(High Speed Downlink Packet Access: 以下、ＨＳＤＰＡと称する)方式のような高速データ伝送を支援する移動通信システムにおいて、チャネル環境によって、使用者端末機(User Equipment: 以下、ＵＥと称する)からのフィードバック情報(FeedBack Information)を必要とする閉ループ(closed loop)方式の伝送アンテナアレイ(Transmit Antenna Array: 以下、ＴｘＡＡと称する)方式、及び前記フィードバック情報を必要としない開ループ(open loop)方式の時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity: 以下、ＳＴＴＤと称する)方式を適応的に適用する装置及び方法を提案する。ここで、従来技術に説明されているように、前記ＴｘＡＡ方式の動作モード(mode)は、第１ＴｘＡＡモード(以下、ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ１と称する)と第２ＴｘＡＡモード(以下、ＴｘＡＡ Ｍｏｄｅ２ と称する)とに大別される。
図４を参照して本発明の実施形態による基地局装置の構造を説明する。図４は、本発明の実施形態による基地局装置の内部構造の例を示すブロック図である。図４を参照すると、前記基地局装置は、入力される伝送ブロック(ＴＢ: Transport Block)をチャネル符号化するチャネル符号化器６０、前記チャネル符号化器６０から出力される信号をレートマッチング(rate matching)するレートマッチング器(rate matcher)６２、前記レートマッチング器６２から出力される信号を予め設定されているインターリービング(interleaving)方式でインターリーブするインターリーバ(interleaver)６４、前記インターリーバ６４から出力される信号を対応する伝送アンテナダイバーシティ方式によって伝送データに変換する伝送データ変換器６８、前記伝送データ変換器６８のデータ変換動作を制御する制御器７８、ＵＥによって伝送されたフィードバック情報を抽出するフィードバック情報(ＦＢＩ)抽出器８０、前記伝送データ変換器６８から出力される信号のそれぞれと加重値を掛ける乗算器７０及び７２、前記乗算器７０及び７２のそれぞれから出力される信号と共通パイロットチャネル(Common PIlot CHannel: 以下、ＣＰＩＣＨと称する)信号を加算する加算器７４及び７６、及び前記加算器７４及び７６のそれぞれから出力される信号をエア(air)上に伝送するアンテナ８２及び８４を含む。
以下、前記基地局送信装置の構成を詳細に説明する。入力された伝送ブロックは、前記チャネル符号化器６０に入力され、前記チャネル符号化器６０は、前記入力された伝送ブロックを予め設定されているチャネル符号化方式、例えば、コンボルーション符号化(convolutional coding)方式またはターボ符号化(turbo coding)方式でチャネル符号化した後、前記レートマッチング器６２に出力する。前記チャネル符号化器６０は、前記チャネル符号化時、チャネル状態によってそのチャネル符号化率(coding rate)として１／２、１／３のような効率的な符号化率(effective coding rate)になるように決定する。前記レートマッチング器６２は、前記チャネル符号化器６０から出力された信号を、前記伝送ブロックが伝送される物理チャネル(physcial channel)にマッチングできるようにレートマッチングする。前記インターリーバ６４は、前記レートマッチング器６２から出力された信号をバーストエラー(burst error)を防止するために予め設定されているインターリービング方式でインターリーブした後、伝送データ変換器６８に出力する。前記伝送データ変換器６８は、前記インターリーバ６４から出力された信号を対応する伝送アンテナダイバーシティ方式によって変換した後、前記変換された伝送データを乗算器７０及び７２に提供する。
ここで、前記伝送データ変換器６８は、制御器７８の制御によって選択された伝送アンテナダイバーシティ方式によって入力される信号に対して伝送データ変換を遂行する。前記制御器７８は、ＵＥから受信されるフィードバック情報によって送信される信号に対する伝送アンテナダイバーシティ方式を決定し、これを詳細に説明すると以下のようである。前記ＵＥは、ＵＥのチャネル状態によって前記ＵＥに適用されることを所望する伝送アンテナダイバーシティ方式を決定し、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式をフィードバック情報として特定のチャネル、例えば、専用物理制御チャネル(Dedicated Physical Control Channel: 以下、ＤＰＣＣＨと称する)のフィードバック情報フィールドを通して前記基地局に伝送する。前記基地局は、前記ＤＰＣＣＨ信号を受信し、前記受信されたＤＰＣＣＨ信号のうちフィードバック情報を前記フィードバック情報抽出器８０に提供する。前記フィードバック情報抽出器８０は、前記フィードバック情報に含まれているフィードバック情報を抽出し、前記抽出されたフィードバック情報を前記制御器７８に提供する。前記制御器７８は、前記フィードバック情報抽出器８０から出力されたフィードバック情報に基づいて対応する伝送アンテナダイバーシティ方式を選択し、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記伝送データ変換器６８が前記インターリーバ６４から出力された信号を伝送データに変換するように制御する。前記伝送データ変換器６８の詳細な構造を図５を参照して説明する。
図５は、図４の伝送データ変換器６８の内部構造を示すブロック図である。図５を参照すると、入力シンボル(ｘ1,ｘ2)は、チャネル符号化及びインターリービングのような送信データ処理過程を経た後、スイッチ(switch)５１１に入力される。前記スイッチ５１１は、前記制御器７８によって選択された伝送アンテナダイバーシティ方式によって入力シンボル(ｘ1,ｘ2)をＳＴＴＤ符号化器５１３またはＴｘＡＡ符号化器５１５に連結する。前記制御器７８によって選択された伝送アンテナダイバーシティ方式がＳＴＴＤ方式である場合、前記スイッチ５１１は、前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)を前記ＳＴＴＤ符号化器５１３に連結する。そうすると、前記ＳＴＴＤ符号化器５１３は、前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)をＳＴＴＤ符号化し、符号化されたシンボル(ｘ1,ｘ2)及び(-ｘ2 *,ｘ1 *)を出力する。前記制御器７８によって選択された伝送アンテナダイバーシティ方式がＴｘＡＡ方式である場合、前記スイッチ５１１は、前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)を前記ＴｘＡＡ符号化器５１５に連結する。そうすると、前記ＴｘＡＡ符号化器５１５は、前記入力シンボル(ｘ1,ｘ2)をＴｘＡＡ符号化し、符号化されたシンボルを出力する。前記ＴｘＡＡ方式の場合、入力シンボルが別の変換過程なしで単純にコピーされるので、前記ＴｘＡＡ符号化器５１５は、入力シンボル(ｘ1,ｘ2)と同一のシンボルを繰り返して出力する。
前記伝送データ変換器６８から出力されるシンボルは、それぞれ乗算器７０及び乗算器７２に提供される。前記乗算器７０は、前記伝送データ変換器６８から出力された信号とアンテナ８２に割り当てられる加重値ｗ1を掛けた後、その出力を加算器７４に出力する。前記伝送データ変換器６８から出力されたシンボルがＳＴＴＤ符号化されたシンボルである場合、前記加重値ｗ1は、別途に生成されない。この場合、前記乗算器７０が前記出力シンボルと前記加重値ｗ1として１を掛けるか、または、前記出力シンボルが前記乗算器７０を通過せずに直接に前記加算器７４に提供される。さらに、前記乗算器７２は、前記伝送データ変換器６８から出力された信号とアンテナ８４に割り当てられる加重値ｗ2を掛けた後、その出力を加算器７６に提供する。前記伝送データ変換器６８から出力されたシンボルがＳＴＴＤ符号化されたシンボルである場合、前記加重値ｗ2は別途に生成されない。この場合、前記乗算器７２が前記出力シンボルと前記加重値ｗ2として１を掛けるか、または、前記出力シンボルが前記乗算器７２を通過せずに直接に前記加算器７６に提供される。前記加重値ｗ1及びｗ2は、ＵＥから受信されたフィードバック情報によって決定される。
前記加算器７４は、前記乗算器７０から出力された信号と第１ＣＰＩＣＨ(図４において、アンテナ８２、つまり、第１アンテナを通して送信されるＣＰＩＣＨ信号をＣＰＩＣＨ1として表示する)を加算し、その結果値をアンテナ８２を通してエア(air)上に伝送する。加算器７６は、前記乗算器７２から出力された信号と第２ＣＰＩＣＨ(図４において、アンテナ８４、つまり、第２アンテナを通して送信されるＣＰＩＣＨ信号をＣＰＩＣＨ2として表示する)を加算した後、その結果値をアンテナ８４通してエア上に伝送する。
以上、図４を参照して基地局装置の内部構造を説明した。次に、ＵＥの内部構造を図６を参照して説明する。
図６は、本発明の実施形態によるＵＥの内部構造の例を示すブロック図である。図６を参照すると、前記ＵＥは、無線チャネル上の信号を受信するアンテナ１００、前記アンテナ１００を通して受信された信号を分類するデータ分類器(data classifier)１０１、前記データ分類器１０１によって分類された信号によってチャネル推定を遂行するチャネル推定器(channel estimator)１０２、前記データ分類器１０１によって分類された信号によってダイバーシティ復号を遂行する伝送アンテナダイバーシティ復号器１０３、前記チャネル推定器１０２から出力されたチャネル推定結果に基づいて速度予測及び伝送アンテナダイバーシティ方式の決定を遂行する速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によってフィードバック情報を発生するフィードバック情報発生器１１２、前記ダイバーシティ復号器１０３から出力された信号をデインターリーブ(deinterleaving)するデインターリーバ(deinterleaver)、及び前記デインターリーバ１０４から出力された信号をチャネル復号化するチャネル復号器１０６を含む。
より詳細に説明すると、アンテナ１００は、エア上から基地局によって伝送された信号を受信し、前記受信された信号を前記データ分類器１０１に出力する。前記基地局によって伝送された信号は、制御信号(control signal)または多数の受信器をターゲット(target)とする信号の和であるので、前記データ分類器１０１は、前記受信された信号を分類するためにウォルシュコード(Walsh code)を使用する。前記ウォルシュコードは、互いに直交性(orthogonality)を有し、この直交性によって、ウォルシュコードは、自分と掛けられると、１の値を有し、他のコードと掛けられると、０の値を有する。従って、前記受信信号に混在されている多数の信号から特定の信号を分離することができる。従って、前記データ分類器１０１は、前記アンテナ１００から出力された受信信号をデータ信号に対応するウォルシュコードと掛けて前記受信信号からデータ信号、つまり、データシンボルを分類した後、前記分類された値を伝送アンテナダイバーシティ復号器１０３に出力する。さらに、前記データ分類器１０１は、前記アンテナ１００から出力された受信信号をパイロット信号に対するウォルシュコードと掛けて前記受信信号からパイロット信号、つまり、パイロットシンボルを分類した後、前記分類された値を伝送アンテナダイバーシティ復号器１０３に出力する。
前記チャネル推定器１０２は、データ分類器１０１から出力された多数のパイロット信号またはＣＰＩＣＨ信号を利用してチャネル情報を検出する。前記チャネル推定器１０２によってチャネル情報を検出する過程を説明すると、以下のようである。パイロットチャネル信号をウォルシュコードで逆拡散(despreading)することによって得られる複素(complex)パイロットチャネル信号は、式（６）のように表現される。
Figure 0003877713
式（６）において、Ａpは、パイロットチャネル信号のサイズを示し、前記ｓpは、パイロットシンボル(pilot symbol)を示す。ここで、前記パイロットシンボルｓpは、ｓp＝１＋ｊである。さらに、数６において、ｃ(ｎ)は、パイロットチャネルのフェージングチャネル応答(fading channel response)を示し、Ｎ(ｎ)は、白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise:以下、ＡＷＧＮと称する)を示す。
前記チャネル推定器１０２は、前記データ分類器１０１から出力されたパイロットチャネル信号、つまり、数６のように表現されるパイロットチャネル信号を対応するパイロットシンボルの共役複素数(s* p)と掛けることによって、パイロットチャネルのフェージングチャネル応答を検出し、前記パイロットチャネルのフェージングチャネルは、式（７）のようである。
Figure 0003877713
式（７）において、ｃ’(ｎ)は、前記チャネル推定器１０２によってチャネル推定されたパイロットチャネルのフェージングチャネル応答を示し、前記Ａpは、一般的に基地局とＵＥとの間に予め定義されているので、雑音成分を除くことによって前記フェージングチャネル応答ｃ(ｎ)を得ることができる。従って、前記チャネル推定器１０２は、前記パイロットチャネルに対して予測されたフェージングチャネル応答ｃ’(ｎ)を前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０に提供する。前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０は、前記チャネル推定器１０２から出力された前記予測されたフェージングチャネル応答ｃ’(ｎ)に基づいて、前記ＵＥのフェージングチャネル速度を予測し、前記予測されたフェージングチャネル速度に対応する伝送アンテナダイバーシティ方式を決定する。ここで、“フェージングチャネル速度(fading channel speed)”は、フェージングチャネルの変化速度を示し、前記フェージングチャネル速度に影響を与えるパラメータは多数存在するが、ここでは、ＵＥの移動速度を考慮する。
以下、前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０が前記フェージングチャネルの速度を予測し、前記予測されたフェージングチャネル速度に対応する伝送アンテナダイバーシティ方式を決定する過程を詳細に説明する。
チャネル速度測定パラメータ(parameter)をβに定義し、前記チャネル速度測定パラメータβを計算するために、前記チャネル推定器１０２から出力された予測されたフェージングチャネル応答ｃ’(ｎ)、つまり、式（８）を利用して自己相関関数(autocorrelation function)を決定すると、式（９）のようである。
Figure 0003877713
Figure 0003877713
式（９）において、ＲＣ’(１)は、前記予測されたフェージングチャネル応答ｃ’(ｎ)の自己相関関数であり、前記Ｍpilotは、パケット(packet)当たりパイロットシンボルの数である。前記予測されたフェージングチャネル応答ｃ’(ｎ)の自己相関関数ＲＣ’(１)の最小値(minimum value)または平均値(average value)は、チャネル、つまり、フェージングチャネルの変化速度を示す。さらに、ｌは、discrete time indexを示す(ただ、式（１０）)である。従って、前記速度予測パラメータβは式（１１）のように表現される。
Figure 0003877713
Figure 0003877713
式（１１）において、速度予測パラメータβは、式（１２）の条件を満足、前記自己相関関数ＲＣ’(１)の規格化(normalized)された形態であるので、チャネルの変化状態を示す。つまり、チャネル変化がほとんど無い低速フェージング(slow fading)の場合、前記速度予測パラメータβは、１に近接した値を示し、チャネル変化が急激な高速フェージング(fast fading)である場合、前記速度予測パラメータβは、０に近接した値を示す。
Figure 0003877713
一方、前記速度予測パラメータβは、前記ＵＥの設計段階でチャネル速度にマッピング(mapping)され、前記ＵＥは、伝送アンテナダイバーシティ方式転換点、つまり、対応する速度によって伝送アンテナダイバーシティ方式を転換する基準点である点Ｔβ1及びＴβ2を貯蔵する。本発明の実施形態において、基地局は、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点を提供することができる。以下、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点Ｔβ1及びＴβ2を図７を参照して説明する。
図７は、本発明の一実施形態によるチャネル速度に基づいた伝送アンテナダイバーシティ方式転換点の例を示すグラフである。図７には、速度軸[Km]及び速度予測パラメータβ軸が示されている。図７において、チャネル速度が２０[Km]である地点に前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点Ｔβ1がマッピングされ、チャネル速度が７０[Km]である地点に前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点Ｔβ2がマッピングされる。前述したように、前記速度予測パラメータβは、式（１２）の値を有するので、前記速度予測パラメータβは、０乃至１の値を有する区間のみにおいて有効である。
さらに、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点Ｔβ1及びＴβ2と実際伝送アンテナダイバーシティ方式とのマッピング関係を図８を参照して説明する。
図８は、本発明の一実施形態による伝送アンテナダイバーシティ方式転換点と伝送アンテナダイバーシティ方式とのマッピング関係を示すグラフである。図８を参照すると、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点Ｔβ2以下の速度を有するフェージングチャネルにおいて、伝送アンテナダイバーシティ方式がＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式にマッピングされ、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点Ｔβ2を超過し、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点点Ｔβ1以下の速度を有するフェージングチャネルにおいて、伝送アンテナダイバーシティ方式がＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式にマッピングされる。さらに、前記伝送アンテナダイバーシティ方式転換点点Ｔβ1を超過する速度を有するフェージングチャネルにおいて、伝送アンテナダイバーシティ方式がＳＴＴＤ方式にマッピングされる。
一方、前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０は、前述したように、前記チャネル推定器１０２によってチャネル推定された前記フェージングチャネル応答ｃ’(ｎ)をもってフェージングチャネル速度を検出し、前記検出されたフェージングチャネル速度に対応する伝送アンテナダイバーシティ方式を決定した後、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式に関する情報を前記伝送アンテナダイバーシティ復号器１０３及びフィードバック情報発生器１１２に提供する。前記伝送アンテナダイバーシティ復号器１０３は、前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式情報に対応する伝送アンテナダイバーシティ方式で前記データ分類器１０１から出力されたデータシンボルに対するシンボル復号を遂行した後、前記復号化されたデータシンボルをデインターリーバ１０４に提供する。前記デインターリーバ１０４は、前記伝送アンテナダイバーシティ復号器１０３から出力された信号を前記基地局において適用されたインターリービング方式に対応するデインターリービング方式でデインターリーブした後、前記デインターリーブされた信号をチャネル復号器１０６に出力する。前記チャネル復号器１０６は、前記デインターリーバ１０４から出力された信号を前記基地局において適用されたチャネル符号化方式に対応するチャネル復号化方式でチャネル復号化して受信データを出力する。
前記フィードバック情報発生器１１２は、前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式情報に対応するフィードバック情報を発生する。つまり、前記フィードバック情報発生器１１２は、前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式がＴｘＡＡ方式である場合、送信器アンテナ、つまり、基地局アンテナに適用される加重値を計算する。勿論、前記速度予測／伝送アンテナダイバーシティ決定器１１０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式がＳＴＴＤ方式である場合は、送信器アンテナに加重値が適用されないので、前記フィードバック情報発生器１１２は加重値を計算しない。前記フィードバック情報発生器１１２は、前記基地局及びＵＥによって予め規定されているシグナリング形態で記フィードバック情報を発生する。例えば、２ビットのシグナリングビットがチャネル速度情報、つまり、伝送アンテナダイバーシティ方式情報として割り当てられる場合、００、０１、１０、１１の４つの形態が可能である。前記シグナリングビット値‘００’は、伝送アンテナダイバーシティを適用しないことを示す“No Tx diversity”を示し、前記シグナリングビット値‘０１’は、伝送アンテナダイバーシティ方式としてＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式を適用することを示す“ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１”を示し、前記シグナリングビット値‘１０’は、伝送アンテナダイバーシティ方式としてＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式を適用することを示す“ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２”を示し、前記シグナリングビット値‘１１’は、伝送アンテナダイバーシティ方式としてＳＴＴＤ方式を適用することを示す“ＳＴＴＤを示す。より多くの伝送ダイバーシティ方式が提供される場合、前記速度情報を示すシグナリングビットの数を増加させることによって全ての伝送ダイバーシティ方式を表現することができる。前記伝送アンテナダイバーシティ方式がＴｘＡＡ方式である場合、つまり、前記伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１またはＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２を示す場合、前記フィードバック情報発生器１１２は、前記速度情報だけでなく加重値情報も発生すべきである。前記加重値情報は、前記ＴｘＡＡ方式において一般的に適用される方式によって生成されるか、または新しい方式によって生成されることができる。
前記フィードバック情報発生器１１２によって発生されたフィードバック情報を前記基地局に提供する方法を図９を参照して説明する。
図９は、本発明の一実施形態によるフィードバック情報フィールドの構造を示す図である。図９を参照すると、前記フィードバック情報は、ＵＥからＵＴＲＡＮ(UMTS Telecommunication Radio Access Network)に送信され、前記ＵＥは、例えば、専用物理制御 チャネル(Dedicated Physical Control CHannel: 以下、ＤＰＣＣＨと称する)のフィードバック情報(ＦＢＩ)フィールドを通してフィードバック情報を伝送する。以下、前記フィードバック情報を説明する。前記フィードバック情報は、フィードバック情報発生器１１２によって発生された伝送アンテナダイバーシティ方式情報を示すＮdivビットのフィードバックシグナリングメッセージ(Feedback Signaling Message: 以下、ＦＳＭと称する)フィールド、つまり、ＦＳＭdivフィールド、位相(phase)情報を示すＮphビットのＦＳＭフィールド、つまり、ＦＳＭphフィールド、及び電力(power)情報を示すＮpoビットのＦＳＭフィールド、つまり、ＦＳＭpoフィールドを含む。
次に、基地局を経てＵＥのチャネル環境によって適応的に伝送アンテナダイバーシティ方式を適用する過程を図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による基地局の適応的伝送アンテナダイバーシティ方式適用の過程を示すフローチャートである。図１０を参照すると、１２０段階で、前記基地局は、ＵＥによって伝送されるフィードバック情報を受信し、前記受信されたフィードバック情報をフィードバック情報抽出器８０に提供する。１２２段階で、前記フィードバック情報抽出器８０は、前記受信されたフィードバック情報から前記ＵＥに対応する伝送アンテナダイバーシティ方式に関する情報を検出し、前記検出された伝送アンテナダイバーシティ方式情報を制御器７８に提供する。１２４段階で、前記制御器７８は、前記フィードバック情報抽出器８０から提供された伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＳＴＴＤ方式を示すか否かを検査する。前記検査結果、前記フィードバック情報抽出器８０から提供された伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＳＴＴＤ方式を示す場合、前記制御器７８は、１２６段階に進行する。１２６段階で、前記制御器７８は、インターリーバ６４から受信される信号をＳＴＴＤ方式でデータ変換するように伝送データ変換器６８を制御した後、１３４段階に進行する。
しかしながら、１２４段階で、前記検査結果、前記フィードバック情報抽出器８０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＳＴＴＤ方式を示さない場合、前記制御器７８は、１３６段階に進行する。１３６段階で、前記制御器７８は、前記フィードバック情報抽出器８０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式であるか否かを検査する。前記検査結果、前記フィードバック情報抽出器８０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式でない場合、つまり、ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式である場合、前記制御器７８は、１３８段階に進行する。１３８段階で、前記制御器７８は、前記フィードバック情報抽出器８０から提供されたフィードバック情報から前記ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式に対応する加重値情報を抽出した後、１２８段階に進行する。図１０を説明するにおいて、伝送アンテナダイバーシティ方式が適用されなかったことを示す“no Tx diversity”の場合は考慮しなかったことに注意する。
１３６段階で、前記検査結果、前記フィードバック情報抽出器８０から出力された伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式を示す場合、前記制御器７８は、１３０段階に進行する。１３０段階で、前記制御器７８は、前記フィードバック情報抽出器８０から提供されたフィードバック情報から前記ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式に対応する加重値情報を抽出した後、１２８段階に進行する。１２８段階で、前記制御器７８は、前記インターリーバ６４から出力される信号をＴｘＡＡ方式でデータ変換するように前記伝送データ変換器６８を制御した後、１３２段階に進行する。１３２段階で、前記基地局は、前記伝送データ変換器６８から出力された信号に対応する加重値を掛けた後、１３４段階に進行する。勿論、前記伝送アンテナダイバーシティ方式情報がＳＴＴＤ方式を示す場合、１３２段階を省略するか、または、前記加重値を“１”に設定することができる。１３４段階で、前記基地局は、前記加重値が掛けられた信号をアンテナ８２及び８４を通してＵＥに伝送した後、過程を終了する。
以上、図１０を参照して基地局によって適応的に伝送アンテナダイバーシティ方式を適用する過程を説明した。次に、図１１を参照してＵＥによって適応的に伝送アンテナダイバーシティ方式を適用する過程を説明する。
図１１は、本発明の一実施形態によるＵＥの適応的伝送アンテナダイバーシティ方式の適用過程を示すフローチャートである。図１１を参照すると、１４０段階で、前記ＵＥは、基地局によって伝送される信号を受信した後、１４２段階に進行する。１４２段階で、前記ＵＥは、前記受信された信号のうちパイロットチャネル信号をもってフェージングチャネル応答を予測した後、１４４段階に進行する。１４４段階で、前記ＵＥは、前記予測されたフェージングチャネル応答をもってフェージングチャネル速度を予測した後、１４６段階に進行する。１４６段階で、前記ＵＥは、前記予測されたフェージングチャネル速度をもって前記基地局によって信号伝送のために使用される伝送アンテナダイバーシティ方式を決定した後、１４８段階に進行する。１４８段階で、前記ＵＥは、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式がＳＴＴＤ方式であるか否かを検査する。前記検査結果、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式がＳＴＴＤ方式でない場合、つまり、ＴｘＡＡ方式である場合、前記ＵＥは１５０段階に進行する。１５０段階で、前記ＵＥは、前記ＴｘＡＡ方式に適用される加重値情報を生成した後、１５２段階に進行する。１５２段階で、前記ＵＥは、前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式に対応するフィードバック情報を生成した後、１５４段階に進行する。１５４段階で、前記ＵＥは、前記生成されたフィードバック情報をアンテナを通して基地局に伝送した後、過程を終了する。
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で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る。
一般的な時空間伝送ダイバーシティ方式を利用するデータ送信装置に例を示すブロック図。 一般的な閉ループ伝送ダイバーシティ方式において利用されるフィードバック情報の例を示す図。 一般的な伝送アンテナアレイ方式を利用するデータ送信装置の例を示すブロック図。 本発明の実施形態による基地局装置の内部構造を示すブロック図。 本発明の実施形態による図４の伝送データ変換器の例を示すブロック図。 本発明の実施形態による使用者端末機の内部構造を示すブロック図。 本発明の一実施形態によるチャネル速度に基づいた伝送アンテナダイバーシティ方式転換点の例を示すグラフ。 本発明の一実施形態による伝送アンテナダイバーシティ方式転換点と伝送アンテナダイバーシティ方式とのマッピング関係の例を示すグラフ。 本発明の一実施形態によるフィードバック情報フィールドの構造の例を示す図。 本発明の一実施形態による基地局の適応的伝送アンテナダイバーシティ方式の適用過程を示すフローチャート。 本発明の一実施形態による使用者端末機の適応的伝送アンテナダイバーシティ方式の適用過程を示すフローチャート。
符号の説明
６０ チャネル符号化器
６２ レートマッチング器
６４ インターリーバ
６８ 伝送データ変換器
７０、７２ 乗算器
７４、７６ 加算器
７８ 制御器
８０ フィードバック情報抽出器
８２、８４ アンテナ
５１１ スイッチ
５１３ ＳＴＴＤ符号化器
５１５ ＴｘＡＡ符号化器

Claims (16)

  1. 少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ：Space Time Transmit Diversity）符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局送信器を含むシステムで、前記使用者端末機が前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択する装置において、
    前記基地局送信器から第１チャネル信号を受信し、前記受信された第１チャネル信号からチャネル応答を推定するチャネル推定器と、
    前記推定されたチャネル応答に基づいた前記第１チャネルの変化速度を推定し、前記推定された前記第１チャネルの変化速度、または端末の移動速度が低速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式、中速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式、高速である場合はＳＴＴＤ方式を選択する決定器と、
    前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示す情報を発生する情報発生器と、
    を含むことを特徴とする装置。
  2. 前記決定器は、前記チャネル応答の自己相関値を計算し、前記自己相関値にマッピングされている速度値を前記第１チャネルの変化速度として推定する請求項１記載の装置。
  3. 前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示す情報は、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示すフィールド、及び前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する時に適用される加重値を示すフィールドを含む請求項１記載の装置。
  4. 前記第１チャネルはパイロットチャネルである請求項１記載の装置。
  5. 少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ：Space Time Transmit Diversity）符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局を含むシステムで、前記基地局が前記第１及び第２アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択し、前記選択されたアンテナダイバーシティ方式によってチャネル信号を送信する装置において、
    前記使用者端末機から第１チャネル信号を受信し、前記受信された第１チャネル信号から前記使用者端末機によって選択された、ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式、ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式、ＳＴＴＤ方式のいずれかの伝送アンテナ方式を示す情報を検出する情報抽出器と、
    前記検出された情報に基づいて前記基地局によって送信されるチャネル信号に適用される伝送アンテナダイバーシティ方式を決定する制御器と、
    前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化して伝送する送信器と、
    を含み、
    前記使用者端末機は、チャネルの変化速度、または端末の移動速度が低速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式、中速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式、高速である場合はＳＴＴＤ方式を選択することを特徴とする装置。
  6. 前記伝送アンテナ方式を示す情報は、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示すフィールド、及び前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する時に適用される加重値を示すフィールドを含む請求項５記載の装置。
  7. 前記送信器は、
    前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化する変換器と、
    前記符号化されたチャネル信号と前記伝送アンテナダイバーシティ方式に適用される加重値を掛ける乗算器と、
    前記加重値が適用された符号化されたチャネル信号をパイロット信号と加算して送信する加算器と、
    を含む請求項６記載の装置。
  8. 前記第１チャネルは専用物理制御チャネルである請求項５記載の装置。
  9. 少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ：Space Time Transmit Diversity）符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局送信器を含むシステムで、前記使用者端末機が前記第１及び第２伝送アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択する方法において、
    前記基地局送信器から第１チャネル信号を受信する過程と、
    前記受信された第１チャネル信号からチャネル応答を推定する過程と、
    前記推定されたチャネル応答に基づいた前記第１チャネルの変化速度を推定する過程と、
    前記推定された前記第１チャネルの変化速度、または端末の移動速度が低速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式、中速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式、高速である場合はＳＴＴＤ方式を選択する過程と、
    前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示す情報を前記基地局送信器に送信する過程と、
    を含むことを特徴とする方法。
  10. 前記チャネルの変化速度を推定する過程は、前記チャネル応答の自己相関値を計算し、前記自己相関値にマッピングされている速度値を前記チャネルの変化速度として推定する過程である請求項９記載の方法。
  11. 前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示す情報は、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示すフィールド、及び前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する時に適用される加重値を示すフィールドを含む請求項９記載の方法。
  12. 前記第１チャネルはパイロットチャネルである請求項９記載の方法。
  13. 少なくとも２つのアンテナを備え、前記アンテナを通して時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ：Space Time Transmit Diversity）符号化信号を送信する第１伝送アンテナダイバーシティ方式、及び使用者端末機からの前記アンテナの相対的位相差情報を含むフィードバック情報に応答して前記アンテナから送信される信号の位相を制御する第２伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する基地局を含むシステムで、前記基地局が前記第１及び第２アンテナダイバーシティ方式のいずれか１つを選択して、前記選択されたアンテナダイバーシティ方式によってチャネル信号を送信する方法において、
    前記使用者端末機から第１チャネル信号を受信する過程と、
    前記受信された第１チャネル信号から前記使用者端末機によって選択された、ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式、ＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式、ＳＴＴＤ方式のいずれかの伝送アンテナ方式を示す情報を検出する過程と、
    前記検出された情報に基づいて前記基地局によって送信されるチャネル信号に適用される伝送アンテナダイバーシティ方式を決定する過程と、
    前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化して伝送する過程と、
    を含み、
    前記使用者端末機は、チャネルの変化速度、または端末の移動速度が低速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ２方式、中速である場合はＴｘＡＡ ｍｏｄｅ１方式、高速である場合はＳＴＴＤ方式を選択することを特徴とする方法。
  14. 前記伝送アンテナ方式を示す情報は、前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を示すフィールド、及び前記選択された伝送アンテナダイバーシティ方式を使用する時に適用される加重値を示すフィールドを含む請求項１３記載の方法。
  15. 前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化して送信する過程は、
    前記決定された伝送アンテナダイバーシティ方式によって前記チャネル信号を符号化する過程と、
    前記符号化されたチャネル信号に前記伝送アンテナダイバーシティ方式に適用される加重値を掛ける過程と、
    前記加重値が適用された符号化されたチャネル信号をパイロット信号と加算して送信する過程と、
    を含む請求項１４記載の方法。
  16. 前記第１チャネルは専用物理制御チャネルである請求項１３記載の方法。
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