移動通信システムにおけるハイブリッド多重アクセス装置及び方法
【課題】ハイブリッド多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおいて、相互に異なる特徴及び要求事項を有するサービスを支援することができるデータの送受信装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明は、多様な多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおけるハイブリッド多重アクセス装置及び方法を提供する。初期サービス交渉は端末と基地局との間の非直交伝送方式で遂行され、基地局が端末から高速パケットデータ伝送のために直交リソース要求を受信し、基地局が端末と基地局との間のチャンネル状態を示すチャンネル推定情報に基づいて上記端末に直交リソースを割り当てる。
【解決手段】本発明は、多様な多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおけるハイブリッド多重アクセス装置及び方法を提供する。初期サービス交渉は端末と基地局との間の非直交伝送方式で遂行され、基地局が端末から高速パケットデータ伝送のために直交リソース要求を受信し、基地局が端末と基地局との間のチャンネル状態を示すチャンネル推定情報に基づいて上記端末に直交リソースを割り当てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信システムにおける多重アクセス装置及び方法に関するもので、特に多様な多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおける多重アクセス装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動通信システムは、時間と場所にかかわらず複数のユーザーに通信サービスを提供する。この移動通信システムは、多様な多重接アクセス方式でユーザーにアクセスを提供する。
【０００３】
移動通信システムで使用されている多重アクセス方式の主な２つのタイプは、非直交多重アクセス(non-orthogonal multiple access)方式と直交多重アクセス(orthogonal multiple access)方式である。非直交多重アクセス方式は複数の端末から送信される信号が直交しない方式であり、直交多重アクセス方式は複数の端末から信号が直交する方式である。
代表的な非直交多重アクセス方式は、コード分割多重アクセス(Code Division Multiple Access：以下、“ＣＤＭＡ”と称する)である。ＣＤＭＡ２０００、ＷＣＤＭＡ(Wideband CDMA)は、複数の端末がデータを伝送する場合に同一の時点で同一の周波数を通じてＣＤＭＡ方式を採択する。各端末は、ユーザー固有のスクランブリング(scrambling)コード(スクランブリングシーケンス又はＰＮ((Pseudo Noise)シーケンス)によって識別される。相互に異なる端末のスクランブリングシーケンスの間に直交性を有していないが、特定の端末から受信された信号は、処理利得(processing gain)を用いてより強くなることによって、上記端末が区分可能になる。
【０００４】
図１は、一般的なＣＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図１を参照すると、チャンネルエンコーダ(channel encoder)１０１は、コーディング方法に従って入力情報ビットシーケンスをチャンネルエンコーディングする。チャンネルエンコーダ１０１は、ブロックエンコーダ、畳み込み(convolutional)エンコーダ、ターボ(turbo)エンコーダ、又はＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)エンコーダとなりうる。チャンネルインタリーバ１０２は、インタリービング方法に従ってコーディングされたデータをインタリービングする。図１に示していないが、リピータ及び穿孔器(puncturer)を含むレートマッチャー(matcher)がチャンネルエンコーダ１０１とチャンネルインタリーバ１０２との間で存在できることは自明である。変調器(modulator)１０３は、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、８ＰＳＫ(8-ary Phase Shift Keying)、１６ＱＡＭ(16-ary Quadratrure Amplitude Moudulation)などでインタリービングされたデータを変調する。ウォルシュカバー(Walsh-cover)１０４は、変調されたシンボルをウォルシュカバーする。一般に、一つの端末が伝送する物理(physical)チャンネルは、パイロットチャンネル、トラフィック(traffic)チャンネル、パイロット制御チャンネルなどを含む。異なるウォルシュ関数は、各物理チャンネルに対してプリセットされる。したがって、端末は、送信される物理チャンネルに対して予め定められたウォルシュ関数を用いてウォルシュカバーリングを遂行する。
【０００５】
利得制御器１０５は、所定の規則に従って物理チャンネルに適した利得とウォルシュカバー１０４の出力を乗算する。チャンネルエンコーダ１０１のチャンネルエンコーディングから利得制御器１０５の利得制御は、各物理チャンネルに対して独立的に遂行される。物理チャンネルに対して利得加算された出力は、加算器(adder)１０６で合算される。ミキサー(mixer)１０７は、ユーザー固有のスクランブリングシーケンスを上記和と乗算する。基底帯域フィルタ１０８は、スクランブリングされた信号を最終の基底帯域信号に変換する。
【０００６】
図２は、一般的なＣＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
図２を参照すると、図１に示す基底帯域フィルタ１０８に対応する整合フィルタ(matched filter)である基底帯域フィルタ２０１は、受信された信号をフィルタリングする。ミキサー２０２は、ユーザー固有のスクランブリングシーケンスを上記フィルタの出力と乗算する。ウォルシュデカバー(decoverer)２０３は、復調される物理チャンネルに対してプリセットされるウォルシュ関数を用いてデスクランブリングされた信号をデカバーする。チャンネルイコライザ(channel equalizer)２０４は、所定の方法に従ってウォルシュデカバーされた信号をチャンネル等化する。チャンネル等化は、本発明の範囲を超える多様な方法が遂行されることができる。復調器２０５は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような予め定められた復調方法によって、チャンネル等化された信号を復調する。チャンネルデインタリーバ２０６は復調された信号をデインタリービングし、チャンネルデコーダ２０７は復調された信号をチャンネルデコーディングする。つまり、元の情報は最終的にリカバーされる。
【０００７】
代表的な直交多重アクセス方式は、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)、ＳＣ-ＦＤＭＡ(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)を含む。ＯＦＤＭＡ方式は、複数の端末が相互に異なるサブキャリア(subcarrier)を通じて信号を送信する多重アクセス方式である。ＴＤＭＡ方式では、端末が、相互に異なる時間で信号を送信する。ＳＣ-ＦＤＭＡ方式では、端末が、相互に異なるキャリア周波数を通じて信号を送信する。次に、図３乃至図８を参照して、ＯＦＤＭＡ送受信器及びＳＣ-ＦＤＭＡ送受信器について説明する。
【０００８】
図３は、一般的なＯＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図３を参照すると、チャンネルエンコーダ３０１、チャンネルインタリーバ３０２、変調器３０３、及び利得制御器３０４は、図１に示した対応部分と同一の動作を遂行するので、ここではその詳細な説明を省略する。直列並列コンバータ(Serial-to−Parallel Converter：以下、“ＳＰＣ”と称する)３０５は、利得制御された直列信号を並列信号に変換する。サブキャリアマッパ(mapper)３０６は、予め定められたマッピング方法に従って、上記並列信号をサブキャリアにマッピングする。
【０００９】
一つの端末により伝送される物理チャンネルが相互に異なるウォルシュコード(Walsh code)でカバーリングされることにより区別されるＣＤＭＡ方式に比べて、ＯＦＤＭＡ方式では物理チャンネルが相互に異なるサブキャリアを介して送信されることによって区別される。言い換えれば、チャンネルエンコーダ３０１のチャンネルエンコーディングからＳＰＣ３０５の直列並列変換は、各物理チャンネルに対して独立的に遂行される。並列信号は、物理チャンネルに対してプリセットされたサブキャリアにマッピングされる。ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)プロセッサ３０７は、サブキャリアマッパ３０６の出力をＩＦＦＴ処理する。並列直列変換器(Parrallel-to-Serial Converter：以下、“ＰＳＣ”と称する)３０８は、並列ＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。ＣＰ(Cyclic Prefix)加算器３０９は、所定の方法に従って直列信号にＣＰを加える。基底帯域フィルタ３１０は、加えられたＣＰ信号を最終の基底帯域信号に変換する。
【００１０】
図４は、一般的なＯＦＤＭ受信器を示すブロック構成図である。
図４を参照すると、図３に示した基底帯域フィルタ３１０に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ４０１は、受信された信号をフィルタリングする。ＣＰ除去器(remover)４０２は、所定の方法によって基底帯域フィルタ４０１の出力からＣＰを除去する。ＳＰＣ４０３は、上記ＣＰの除去された信号を並列信号に変換する。サブキャリアデマッパ４０５は、物理チャンネルにマッピングされたサブキャリアを抽出し、チャンネルイコライザ４０６はこのサブキャリアをチャンネル等化する。ＰＳＣ４０７は、チャンネル等化された信号を直列信号に変換する。復調器４０８は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って直列信号を復調する。チャンネルデインタリーバ４０９は、所定の方法に従って復調された信号をデインタリービングする。チャンネルデコーダ４１０は、デインタリービングされた信号をチャンネルデコーディングして元の情報にリカバーする。
【００１１】
図５は、一般的なＳＣ−ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図５を参照すると、チャンネルエンコーダ５０１、チャンネルインタリーバ５０２、変調器５０３、ＣＰ加算器５０４、利得制御器５０５、及び基底帯域フィルタ５０６は、図３に示した対応部分と同様に動作するので、ここではその詳細な説明を省略する。基底帯域フィルタ５０６の出力は、位相回転器(rotator)での信号識別のためのユーザー固有の位相回転を受ける。つまり、最終の基底帯域信号が生成される。位相回転器５０７は、相互に異なる周波数で信号を端末に伝送する役割をする。ユーザー固有の位相回転を遂行する前に、上記伝送信号は、参照番号５１１で示されたように低域通過(low pass)信号の形を取る。この位相回転以後に、参照番号５１２で示されたように、所定の帯域通過信号の形を取る。
【００１２】
図６は、一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
図６を参照すると、位相逆回転器６０１は、端末を識別するために、受信された信号を位相逆回転する。位相逆回転する前に、受信された信号は、参照番号６１１で示されたように所定の帯域通過信号の形を取る。位相が逆回転した後、上記信号は、参照番号６１２で示されたように低域通過信号の形を取る。
【００１３】
図５に示した基底帯域フィルタ５０６に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ６０２は、位相逆回転された信号をフィルタリングする。ＣＰ除去器６０３は、所定の方法によって基底帯域フィルタ６０２の出力からＣＰを除去する。チャンネルイコライザ６０４は、ＣＰの除去された信号をチャンネル等化する。復調器６０５は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って上記等化された信号を復調する。チャンネルデインタリーバ６０６は、所定の方法に従って復調された信号をデインタリービングする。チャンネルデコーダ６０７は、デインタリービングされた信号をチャンネルデコーディングし、それによって元の情報をリカバーする。
【００１４】
図５及び図６に示す送受信器は、時間ドメイン(time domain)でＳＣ-ＦＤＭＡを実行したが、周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実行することもできる。
【００１５】
図７は、周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実行する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図７を参照すると、チャンネルエンコーダ７０１、チャンネルインタリーバ７０２、変調器７０３、及び利得制御器７０４は、図１に示した対応部分と同様に動作するので、ここではその詳細な説明を省略する。ＳＰＣ７０５は、利得制御された直列信号を並列信号に変換する。ＦＦＴプロセッサ７０６は上記並列信号をＦＦＴ処理し、サブキャリアマッパ７０７は、所定の方法に従ってＦＦＴ信号をサブキャリアにマッピングする。サブキャリアマッパ７０７は、端末の信号が図５に参照番号５１２で示されたような所定の周波数を占有可能にする役割をする。ＩＦＦＴプロセッサ７０８は、サブキャリアマッパ７０９の出力をＩＦＦＴ処理する。ＰＳＣ７０９は、並列ＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。ＣＰ加算器７１０は、所定の方法に従って直列信号にＣＰを加える。基底帯域フィルタ７１１は、ＣＰの加えられた信号を最終の基底帯域信号に変換する。
【００１６】
図８は、周波数ドメインでＳＣ-ＴＤＭＡを実行する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
図８を参照すると、図７に示した基底帯域フィルタ７１１に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ８０１は、受信された信号をフィルタリングする。ＣＰ除去器８０２は、所定の方法で基底帯域フィルタ８０１の出力からＣＰを除去する。ＳＰＣ８０３は、ＣＰの除去された信号を並列信号に変換する。ＦＦＴプロセッサ８０４は、並列信号をＦＦＴ処理する。サブキャリアデマッパ８０５は、図７を参照して説明したように、マッピングされたサブキャリアを抽出する。チャンネルイコライザ８０６は、所定のチャンネル等化方法に従って上記サブキャリアをチャンネル等化する。ＩＦＦＴプロセッサ８０７は等化された信号をＩＦＦＴ処理し、ＰＳＣ８０８はこのＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。復調器８０９は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って直列信号を復調する。チャンネルデインタリーバ８１０は、復調された信号を所定の方法でデインタリービングする。チャンネルデコーダ８１１は、デインタリービングされた信号をチャンネルデコーディングし、それによって元の信号をリカバーする。
【００１７】
上述した非直交及び直交多重アクセス方式は、それぞれ長所及び短所を有する。例えば、ＣＤＭＡ方式は、信号が直交しないため、端末から信号間に干渉を受ける。特定端末の信号に対して、相対的に高い信号対雑音比(Signal-to-Noise Ratio：ＳＮＲ)を期待することができない。この欠点にもかかわらず、ＣＤＭＡ方式は、同一の時間でかつ同一の周波数を通じて、端末が信号を伝送するスケジューリングを容易にする。したがって、非直交多重アクセス方式は、音声通信またはリアルタイムで小さなパケットデータの頻繁な伝送に好ましい。
【００１８】
その一方、端末からの信号の間に直交するため、ＯＦＤＭＡは、特定の端末からの信号に対して相対的に高いＳＮＲが可能であることで、高速パケット伝送に適した特徴を有する。しかしながら、この直交を支援するために精密なスケジューリングが要求される。換言すれば、複数のユーザーによって使用される直交リソース、すなわち、ＯＦＤＭＡ方式でのサブキャリア、ＴＤＭＡ方式での伝送時間、ＦＤＭＡ方式での周波数は、精密な集中的制御(centralized control)が必要である。このような面で、ＯＦＤＭＡ方式は、高速パケットデータ伝送に適しているが、音声通信またはリアルタイムでの小さなパケットデータの頻繁な伝送には適していない。
【００１９】
上述したように、直交及び非直交多重アクセス方式は、相互に異なる特徴及び相互に異なる側面で長所を有する。したがって、一つの多重アクセス方式で相互に異なる特性及び要求事項を有するすべてのサービスを支援することは非効率的であるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１５７７５号
【特許文献２】国際公開第２００５／０４８６４０号
【特許文献３】特開２０００−３３２７２４号公報
【特許文献４】特開２００５−３３３３４４号公報
【特許文献５】特開２００４−０９６４４５号公報
【特許文献６】特開２００４−２００８５６号公報
【特許文献７】特開２００３−１５２６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の一側面は、ハイブリッド多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおいて、相互に異なる特徴及び要求事項を有するサービスを支援することができるデータの送受信装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２２】
本発明の他の側面は、ハイブリッド多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおいて、多様な多重アクセス方式によってデータを送受信するためのハイブリッド多重アクセス装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおける送信器のデータ伝送方法であって、非直交伝送方式による第１の信号と直交伝送方式による第２の信号のうち少なくとも一つを生成するステップと、所定のパターンに従って第１の信号と第２の信号のうち少なくとも一つに直交周波数マッピングを遂行するステップとを有することを特徴とする。直交周波数マッピングを遂行するステップは、伝送区間情報を定義するタイムスロット情報によって予め定められた区間で第１の信号と第２の信号のうちいずれか一つを出力し、上記出力信号と所定のキャリア周波数を乗算する。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおける受信器のデータ受信方法であって、所定のパターンに従って直交周波数マッピングされたハイブリッド多重アクセス信号を受信し、非直交伝送方式の第１の信号を直交伝送方式の第２の信号と区別するステップと、第１の信号を復調してユーザーデータを出力するステップと、第２の信号を復調してユーザーデータを出力するステップとを有することを特徴とする。受信及び区別するステップは、ハイブリッド多重アクセス信号と予め定められたキャリア周波数を乗算し、乗算されたハイブリッド多重アクセス信号を、伝送区間情報を定義するタイムスロット情報に従って第１の信号と第２の信号のうちいずれか一つとしてスイッチングする。
【００２５】
さらに、本発明の他の態様によれば、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムの送信器であって、非直交伝送方式によって第１の信号を生成する非直交信号生成部と、直交伝送方式によって第２の信号を生成する直交信号生成部と、第１の信号及び第２の信号を所定のパターンに従って直交周波数マッピングするサブキャリアマッパとを含むことを特徴とする。サブキャリアマッパは、所定の区間で第１及び第２の信号のうちの一つを出力するスイッチと、出力信号と予め定められたキャリア周波数を乗算する乗算器と、外部から受信されたタイムスロット情報に基づいて第１の信号及び第２の信号の伝送区間を判定し、伝送区間によってスイッチを制御するスイッチ制御部とを含む。
【００２６】
また、本発明の他の態様によれば、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムの受信器であって、所定のパターンに従って直交周波数マッピングされたハイブリッド多重アクセス信号を受信し、非直交伝送方式の第１の信号及び直交伝送方式の第２の信号を別々に出力するサブキャリアマッパと、第１の信号を復調してユーザーデータを出力する非直交信号受信部と、第２の信号を復調してユーザーデータを出力する直交信号受信部とを含むことを特徴とする。サブキャリアデマッパは、ハイブリッド多重アクセス信号を所定のキャリア周波数と乗算する乗算器と、乗算されたハイブリッド多重アクセス信号を予め定められた区間で非直交信号受信部と直交信号受信部のうちの一つにスイッチングするスイッチと、タイムスロット情報に基づいて第１の信号及び第２の信号の伝送区間を判定し、伝送区間によってスイッチを制御するスイッチ制御部とを含む。
【００２７】
本発明のもう一つの態様によれば、端末が無線チャンネルを介して基地局と通信する移動通信システムにおけるアップリンクハイブリッド多重アクセス方法であって、非直交性伝送方式で端末と基地局との間の初期サービス交渉を遂行するステップと、基地局によって高速パケットデータ伝送のための直交リソース要求を端末から受信するステップと、端末と基地局との間のチャンネル状態を示すチャンネル推定情報に基づいて端末に直交リソースを割り当てるステップとを有することを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明の他の態様によれば、端末が無線チャンネルを介して基地局と通信する移動通信システムのアップリンクハイブリッド多重アクセス装置であって、非直交伝送方式で端末から信号を受信する非直交信号受信部と、端末と基地局との間のチャンネル状態を推定するチャンネル推定部と、端末から受信された直交リソース要求を検出する直交リソース要求検出部と、端末が直交リソースを要求する場合に、チャンネル推定部から受信されたチャンネル推定情報に基づいて端末に直交リソースを割り当てる直交リソース割り当て部と、割り当てられた直交リソースを端末に通知する直交リソース割り当て情報伝送部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によるハイブリッド多重アクセス方式は、より効率的な多重アクセスが可能であり、その結果、高いスペクトル効率(spectral efficiency)が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的なＣＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図２】一般的なＣＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図３】一般的なＯＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図４】一般的なＯＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図５】一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図６】一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図７】周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実現する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図８】周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実現する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図９】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区別でき、かつ相互に異なるキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１０】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示すようにＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を相互に異なるキャリア周波数を使用して遂行する送信器を示すブロック構成図である。
【図１１】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示すようにＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を相互に異なるキャリア周波数を使用して遂行する受信器を示すブロック構成図である。
【図１２Ａ】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区分でき、かつ同一のキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区分でき、かつ同一のキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区分でき、かつ同一のキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１３Ａ】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成する送信器を示すブロック構成図である。
【図１３Ｂ】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成する送信器を示すブロック構成図である。
【図１３Ｃ】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成する送信器を示すブロック構成図である。
【図１４】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式で生成されたハイブリッド多重アクセス信号を受信する受信器を示すブロック構成図である。
【図１５】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なる伝送時間で発生することを示す図である。
【図１６】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示すように相互に異なる伝送時間でＣＤＭＡ及び直交伝送を遂行する送信器を示すブロック構成図である。
【図１７】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示すようにＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なる伝送時間に発生する場合の受信器を示すブロック構成図である。
【図１８】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、アップリンク伝送がＣＤＭＡ方式のみで行われる場合の信号フローを示す図である。
【図１９】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、アップリンク伝送方式としてＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を使用する場合の信号フローを示す図である。
【図２０】本発明により、端末に直交リソースを割り当てる基地局を示すブロック構成図である。
【図２１】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式を使用する端末でアップリンクＣＤＭＡ伝送からアップリンク直交伝送にスイッチングする信号フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明の実施形態において、本発明の範囲及び精神を外れない限り、多様な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、本発明に関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
本発明は、通信システムでＣＤＭＡ多重アクセス方式及び直交多重アクセス方式の混用(hybrid use)を提供する。すなわち、通信システムは、ＣＤＭＡ及びＯＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、またはＳＣ-ＦＤＭＡの組み合わせで動作する。多重アクセス方式の組み合わせは、ハイブリッド多重アクセス(Hybrid Multiple Access)方式と呼ばれる。“ＣＤＭＡ伝送”は、同一の時間で同一の周波数を通じて遂行され、“直交伝送”は、複数のユーザーから相互に異なる直交リソースを用いて信号をマルチプレクシングする。直交リソースは、相互に異なる時間領域または相互に異なる周波数領域である。
【００３３】
本発明のハイブリッド多重アクセス方式において、多重アクセス方式は、提供されるサービスの特徴及び要求事項と端末の状態により選択される。基本的に、基地局は、すべての端末にＣＤＭＡ伝送を許可し、初期システムアクセス、音声トラフィック(voice traffic)、頻繁なリアルタイムの小さなトラフィック、端末のバッファ状態及びチャンネル状態に関するフィードバック情報、ダウンリンクＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat Request)のためのＡＣＫ/ＮＡＣＫ(Acknowledgement/ Non-Acknowledgement)のためのデータのような相対的に小さなトラフィックのＣＤＭＡ伝送を支援する。直交伝送は、基本的に高速パケットデータ伝送を必要とする端末に適用される。したがって、端末が少量のパケットデータのＣＤＭＡ伝送中に高速のパケット伝送が必要である場合に、ＣＤＭＡ方式で端末のバッファ状態及びチャンネル状態を示すフィードバック情報を基地局に送信し、基地局は直交リソースを端末に追加して割り当てる。上記の動作中に、基地局は、ＣＤＭＡ伝送に対して閉ループ(closed-loop)電力制御を遂行し、直交伝送に対してはＡＭＣ(Adaptive Modulation and Coding)方式を使用する。
【００３４】
本発明の他の特徴は、各端末からＣＤＭＡ方式で送信されるパイロット信号が直交伝送の周波数軸スケジューリングに活用されることである。より詳細には、基地局は、ＣＤＭＡ方式で端末から受信されたパイロット信号によって端末のアップリンクチャンネル状態を判定し、端末に対して相対的に良い周波数帯域を判定して直交伝送のスケジューリングに使用する。
【００３５】
下記にアップリンクハイブリッド多重アクセス方式について説明するが、ダウンリンクハイブリッド多重アクセス方式も同一に適用されることに留意すべきである。
【００３６】
図９は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区別でき、相互に異なるキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す。
図９を参照すると、ハイブリッド多重アクセス方式は、全体システム周波数帯域をＣＤＭＡ伝送周波数帯域と直交伝送周波数帯域とに分ける。ＣＤＭＡ伝送９０１は、キャリア周波数ｆ１を中心周波数としてＣＤＭＡ伝送周波数帯域で発生する。直交伝送９０２は、キャリア周波数ｆ２を中心周波数として直交伝送周波数帯域で発生する。ＣＤＭＡ伝送周波数帯域と直交伝送周波数帯域との間で保護周波数帯域(guard band)が挿入できることに留意する。ＣＤＭＡ伝送周波数帯域及び直交伝送周波数帯域は、すべてのシステム周波数帯域に対して可変的であり、周波数帯域可変に関する情報はすべての端末にブロードキャスティングされることができる。
【００３７】
図１０は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示したＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なるキャリア周波数を通じて遂行される送信器を示すブロック構成図である。
図１０を参照すると、デマルチプレクサ(demultiplexer：以下“ＤＥＭＵＸ”と称する)１００２は、ＣＤＭＡ伝送方式で伝送されるデータ１００３及び直交伝送方式で伝送されるデータ１００４にユーザーデータ１００１をデマルチプレクシングする。このＤＥＭＵＸ１００２の動作は、以後に詳細に説明する。図１に示した一般的なＣＤＭＡ信号生成器と同一であるＣＤＭＡ信号生成器１００５は、上記データ１００３をＣＤＭＡ信号に変換する。第１の乗算器１００７は、ＣＤＭＡ伝送のために指定されたキャリア周波数ｆ１をＣＤＭＡ信号に乗算する。直交信号生成器１００６は、データ１００４を直交信号に変換する。この直交信号生成器１００６は、図３、図５、又は図７に示した一般的な直交信号生成器と同一である。第２の乗算器１００８は、直交信号に直交伝送のために指定されたキャリア周波数ｆ２を乗算する。合算器(summer)１００９は、ＣＤＭＡ信号及び直交信号を加算してハイブリッド多重アクセス信号１０１０を生成する。
【００３８】
図１１は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示したＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なるキャリア周波数を通じて遂行される場合の受信器を示すブロック構成図である。
図１１を参照すると、第１の乗算器１１０２は、受信されたハイブリッド多重アクセス信号１１０１にＣＤＭＡ伝送のためにプリセットされたキャリア周波数ｆ１を乗算し、ＣＤＭＡ信号受信器１１０４は乗算結果をＣＤＭＡデータに復調する。ＣＤＭＡ信号受信器１１０４は、図２に示した一般的なＣＤＭＡ受信器である。第２の乗算器１１０３は、受信されたハイブリッド多重アクセス信号１１０１に直交伝送のためにプリセットされたキャリア周波数ｆ２を乗算し、直交信号受信器１１０５は乗算結果を直交データに復調する。この直交信号受信器１１０５は、図４、図６又は図８に示した一般的な直交受信器である。
【００３９】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区別でき、かつ同一のキャリア周波数を通じて遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す。
図１２Ａ乃至図１２Ｃを参照すると、ＣＤＭＡ伝送及び直交１２０１は、直交周波数マッピング１２０２を通じてシステム周波数領域の全体で参照番号１２０３で表すように組合せ形態で発生する。例えば、直交サブキャリアは、ＯＦＤＭＡシステムで直交周波数マッピングのために使用されることができる。この直交周波数マッピング１２０２は、２つのパターンに実行されることができる。
【００４０】
一つは、図１２Ｂに示すようなＣＤＭＡ伝送及び直交伝送の連続したマッピングである。他の一つは、図１２Ｃに示すようなＣＤＭＡ伝送及び直交伝送の混合されたマッピングである。
【００４１】
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示した方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成するための送信器を示すブロック構成図である。
図１３Ａ乃至図１３Ｃを参照すると、ＤＥＭＵＸ１３０２は、ユーザーデータ１３０１をＣＤＭＡ伝送のためのデータ１３０３及び直交伝送のためのデータ１３０４にデマルチプレクシングする。図１３Ｂに示す構成を有するＣＤＭＡ信号生成部１３０５は、上記データ１３０３をＣＤＭＡデータに変換する。
【００４２】
図１３Ｂを参照すると、チャンネルエンコーダ１３３１は、所定のチャンネルエンコーディング方法に従ってデータ１３０３をエンコーディングする。このチャンネルエンコーダ１３３１は、ブロックエンコーダ、畳み込みエンコーダ、ターボエンコーダ、ＬＤＰＣエンコーダとなることができる。チャンネルインタリーバ１３３２は、所定のチャンネルインタリービング方法に従って符号化されたデータをインタリービングする。図１３Ｂに示していないが、リピータ及び穿孔器を含むレートマッチャー(matcher)がチャンネルエンコーダ１３３１とチャンネルインタリーバ１３３２との間で存在できることは自明である。変調器１３３３は、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭなどでインタリービングされたデータを変調する。ウォルシュカバー１３３４は、変調されたシンボルをウォルシュカバーする。一般に、一つの端末は、パイロットチャンネル、トラフィックチャンネル、電力制御チャンネルを含む多様な物理チャンネルを有する。異なるウォルシュ関数は、各物理チャンネルに対してプリセットされる。したがって、端末は、送信される物理チャンネルに対して予め定められたウォルシュ関数を用いてウォルシュカバーリングを遂行する。利得制御器１３３５は、所定の規則に従って物理チャンネルに対して適した利得をウォルシュカバーされた信号と乗算する。
【００４３】
チャンネルエンコーダ１３３１のチャンネルエンコーディングから利得制御器１３３５の利得制御は、各物理チャンネルに対して独立的に遂行される。物理チャンネルに対する利得制御信号は、加算器１３３６で合算される。スクランブラ(scrambler)１３３７は、ユーザー固有のスクランブリングシーケンスを上記和と乗算する。上記スクランブリングされた信号１３３８は、ＣＤＭＡ信号生成器１３０５から出力されるＣＤＭＡデータである。
【００４４】
更に図１３Ａを参照すると、ＳＰＣ１３０７はＣＤＭＡデータを並列処理し、ＦＦＴプロセッサ１３０８はこの並列信号をＦＦＴ処理する。
データ１３０４は、直交信号生成器１３０６に提供される。直交信号生成器１３０６は、図１３Ｃに示す構成を有する。
【００４５】
図１３Ｃを参照すると、チャンネルエンコーダ１３４１、チャンネルインタリーバ１３４２、変調器１３４３、及び利得制御器１３４４は、図１３Ｂに示す対応部分と同様に動作するので、その詳細な説明を省略する。ＳＰＣ１３４５は、利得制御器１３４４から受信された直列利得制御信号を並列信号に変換する。ＦＦＴプロセッサ１３４６は、上記並列信号をＦＦＴ処理する。このＦＦＴプロセッサ１３４６の出力は、参照番号１３４７で示す。
【００４６】
直交伝送信号がＯＦＤＭＡ信号である場合に、ＦＦＴプロセッサ１３４６は必要でないことに注意すべきである。図３のＯＦＤＭＡ送信器は、サブキャリアマッパの前にＦＦＴプロセッサの有無によって図７に示すＳＣ-ＦＤＭＡ送信器と差がある。したがって、直交信号がＯＦＤＭＡ信号である場合にはＦＦＴプロセッサ１３４６を使用せず、直交信号がＳＣ-ＦＤＭＡ信号である場合にはＦＦＴプロセッサ１３４６を使用する。
【００４７】
また、図１３Ａを参照すると、サブキャリアマッパ１３０９は、ＦＦＴプロセッサ１３０８からのＦＦＴ信号及び直交信号生成器１３０６からの直交信号を受信し、所定の規則、すなわちＣＤＭＡ信号及び直交信号が図１２Ｂに示すように連続し、あるいは図１２Ｃに示すように混合されることによって、上記受信された信号をサブキャリアにマッピングする。
【００４８】
ＩＦＦＴプロセッサ１３１０はマッピングされた信号をＩＦＦＴ処理し、ＰＳＣ１３１１は並列ＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。ＣＰ加算器１３１２は、ＣＰを上記直列信号に加算する。基底帯域フィルタ１３１３でＣＰ加算信号の処理後に、ハイブリッド多重アクセス信号が生成される。
【００４９】
図１４は、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示した方法で生成されたハイブリッド多重アクセス方式信号を受信するための受信器を示すブロック構成図である。
図１４を参照すると、図１３に示す基底帯域フィルタ１３１３に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ１４０２は、受信されたハイブリッド多重アクセス信号１４０１をフィルタリングする。ＣＰ除去器１４０３は、所定の方法に従って基底帯域フィルタ１４０２の出力からＣＰを除去する。ＳＰＣ１４０４は、ＣＰの除去された信号を並列信号に変換する。
【００５０】
ＦＦＴプロセッサ１４０５は、上記並列信号をＦＦＴ処理する。サブキャリアデマッパ１４０６は、図１３に示すサブキャリアマッパ１３０９のサブキャリアマッピングと逆順に動作することによって、直交信号からＣＤＭＡ信号を区別する。ＩＦＦＴプロセッサ１４０８はＣＤＭＡ信号をＩＦＦＴ処理し、ＰＳＣ１４０９はこのＩＦＦＴ信号を直列処理する。その後、直列信号は、スクランブラ１４１０からチャンネルデコーダ１４１５へのＣＤＭＡ受信過程を遂行する。スクランブラ１４１０及びウォルシュデカバー１４１１は、図２に示したＣＤＭＡ受信器と同様に動作する。
【００５１】
チャンネルイコライザ１４０６は、所定のチャンネル等化方法に従ってサブキャリアデマッパ１４０６から受信された直交信号をチャンネル等化する。このチャンネル等化は、本発明の範囲を超える多くの方法で遂行されることができる。
【００５２】
ＩＦＦＴプロセッサ１４１７は、チャンネル等化された信号をＩＦＦＴ処理する。図１３からわかるような同一の理由で、ＩＦＦＴプロセッサ１４１７は、直交信号がＯＦＤＭＡ信号である場合には使用しない。ＰＳＣ１４１８は、ＩＦＦＴ信号を直列処理する。復調器１４２０は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って、直列信号を復調する。チャンネルデインタリーバ１４２２は、所定方法に従って復調された信号をデインタリービングし、チャンネルデコーダ１４２４は、このデインタリービングされた信号をデコーディングして最終データを生成する。
【００５３】
図１５は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なる伝送時間で発生することを示す図である。
図１５を参照すると、全体時間区間の所定部分はＣＤＭＡ伝送に割り当てられ、残りの部分は直交伝送に割り当てられる。ＣＤＭＡ伝送区間と直交伝送区間との間の比率及び長さは可変的であり、これら伝送区間に対する情報はすべての端末にブロードキャスティングされることができる。すなわち、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送は、参照番号１５０１乃至１５０９で示す図１５と異なる方式で遂行されることができる。
【００５４】
図１６は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示す相互に異なる伝送時間でＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が区別される送信器を示すブロック構成図である。
図１６を参照すると、ＤＥＭＵＸ１６０２は、ユーザーデータ１６０１をＣＤＭＡ伝送のためのデータ１６０３及び直交伝送のためのデータ１６０４にデマルチプレクシングする。図１に示した一般的なＣＤＭＡ信号生成器と同一であるＣＤＭＡ信号生成器１６０５は、上記データ１６０３をＣＤＭＡ信号に変換する。直交信号生成器１６０６は、データ１６０４を直交信号に変換する。直交信号生成器１６０６は、図３、図５または図７に示した一般的な直交信号生成器と同一である。
【００５５】
スイッチ１６０７は、スイッチ制御器１６０８の制御下で、ＣＤＭＡ信号生成器１６０５又は直交信号生成器１６０６にスイッチングしてＣＤＭＡ信号又は直交信号を出力する。スイッチ制御器１６０８は、受信されたタイムスロット情報に基づき、現在(current)伝送区間が図１５に示したＣＤＭＡ信号のための伝送区間であるか、あるいは直交信号のための伝送区間であるかを判定し、それによってスイッチ１６０７を制御する。ハイブリッド多重アクセス信号１６１０は、所定のキャリア周波数ｆｃをスイッチングされたＣＤＭＡ信号またはＯＦＤＭ信号と乗算して生成される。
【００５６】
図１７は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示す相互に異なる伝送時間でＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が発生する場合の受信器を示すブロック構成図である。
図１７を参照すると、乗算器１７０２は、所定のキャリア周波数ｆｃを受信されたハイブリッド多重アクセス信号１７０１と乗算する。スイッチ１７０３は、スイッチ制御器１７０４の制御下で、ＣＤＭＡ信号受信器１７０５または直交信号受信器１７０６に上記乗算結果をスイッチングする。スイッチ制御器１７０４は、受信されたタイムスロット情報に基づき、現在受信区間が図１５に示したＣＤＭＡ受信のための区間であるか、あるいは直交信号のための区間であるかを判定し、それによってスイッチ１７０３を制御する。
【００５７】
スイッチ１７０３が乗算器１７０２をＣＤＭＡ信号受信器１７０５にスイッチングする場合に、ＣＤＭＡ信号受信器１７０５は、その出力をＣＤＭＡデータに復調する。ＣＤＭＡ信号受信器１７０５は、図２に示した一般的なＣＤＭＡ受信器である。スイッチ１７０３が乗算器１７０２を直交信号受信器１７０６にスイッチングする場合に、直交信号受信器１７０６は、その出力を直交データに復調する。直交信号受信器１７０６は、図４、図６または図８に示した一般的な直交受信器である。
【００５８】
図１８乃至図２０は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式においてＣＤＭＡ伝送と直交伝送を混用例を示す図である。これら図を参照して、ＤＥＭＵＸ１００２，１３０２，１６０２の制御動作を詳細に説明する。
【００５９】
本発明のハイブリッド多重アクセス方式において、多重アクセス方式は、提供されるサービスの特徴及び要求事項と端末の状態により選択される。基本的に、基地局は、すべての端末にＣＤＭＡ伝送を許可する。
【００６０】
端末は、アップリンクＣＤＭＡ伝送によって初期システムアクセスを遂行する。相対的に少ない量のトラフィックは、音声トラフィック、周波数リアルタイムの小さなトラフィック、端末のバッファ状態及びチャンネル状態に関するフィードバック情報、ダウンリンクＨＡＲＱに対するＡＣＫ/ＮＡＣＫのようなＣＤＭＡに送信する。
【００６１】
一般に、直交伝送は、高速パケットデータ伝送を必要な端末に適用される。したがって、端末がＣＤＭＡ方式で少量のパケットデータの伝送中に高速のパケット伝送が必要となる場合に、端末は、ＣＤＭＡ伝送によって直交リソースを基地局に要求する。この直交リソース要求は、端末のバッファ状態及びチャンネル状態を示すフィードバック情報を含むことができる。直交リソースが得られると、基地局は、端末に直交リソースを追加して割り当て、あるいは既存のＣＤＭＡ伝送を中断するように端末に命令すると同時に直交リソースを割り当てる。
【００６２】
アップリンクハイブリッド多重アクセス方式の特徴の一つは、基地局がＣＤＭＡ伝送に対して閉ループ電力制御を遂行し、直交伝送に対してＡＭＣ(Adaptive Modulation and Coding)制御を適用することである。ＡＭＣ制御は、アップリンク直交伝送に対して閉ループ電力制御を遂行せず、各伝送に対してＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)レベルと共に電力レベルをスケジューリング情報として送信する技術である。
【００６３】
図１８は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、アップリンク伝送がＣＤＭＡ方式のみで行われる場合の信号フローを示す。 図１８で、点線はＣＤＭＡ伝送を、実線は直交伝送を、それぞれ表す。
図１８を参照すると、端末は、ステップ１８０１で、ＣＤＭＡ伝送によって初期アクセスプロセスを遂行する。この初期アクセスプロセスは、本発明の範囲を超えるため、ここではその説明を省略する。基地局は、ステップ１８０２で、端末と所定の初期サービス交渉を遂行する。その交渉結果によって、基地局は、ステップ１８０３で、オートノマスレート(autonomous rate)、ＣＱＩＣＨ(Channel Quality Channel)、及びＡＣＫＣＨ(ACK CHannel)のために端末にＣＤＭＡリソースを割り当てる。オートノマスレートは、端末が基地局の制御なしにデータを送信できるように許可されたデータレートである。ＣＱＩＣＨは、ダウンリンクチャンネル品質情報を伝送するチャンネルである。ＡＣＫＣＨは、ダウンリンク伝送データに対するＡＣＫ/ＮＡＣＫを伝送するチャンネルである。
【００６４】
端末は、ステップ１８０４で、リソースを用いてＣＤＭＡ方式でデータを送信し、所定の手順に従って基地局からＯＦＤＭＡ信号を受信する。
【００６５】
図１９は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が共にアップリンク伝送のために許可された場合の信号フローを示す。図１９で、点線はＣＤＭＡ伝送を、実線は直交伝送を、それぞれ表す。
図１９を参照すると、端末は、ステップ１９０１で、ＣＤＭＡ伝送によって初期アクセスプロセスを遂行する。この初期アクセスプロセスは、本発明の範囲を超えるため、ここではその説明を省略する。基地局は、ステップ１９０２で、端末と所定の初期サービス交渉を遂行する。その交渉結果によって、基地局は、ステップ１９０３で、オートノマスレート、ＣＱＩＣＨ、及びＡＣＫＣＨのために端末にＣＤＭＡリソースを割り当てる。端末は、ステップ１９０４で、リソースを用いてＣＤＭＡ方式によってデータを送信し、所定の手順に従って基地局からＯＦＤＭＡ信号を受信する。すなわち、ダウンリンクデータはＯＦＤＭＡ伝送方式で送信し、アップリンクデータはＣＤＭＡ方式で送信する。ＣＤＭＡ方式でデータの通信中に、端末は、追加的な直交伝送を必要とする場合が発生することがある。例えば、ステップ１９０５で高速のデータ伝送が必要な場合に、端末は、ステップ１９０６で基地局に直交リソースを要求する。この要求は、端末のバッファ量又は伝送電力に関する情報を含むことができる。基地局は、ステップ１９０７で、端末に追加して直交リソースを割り当てる。すると、端末は、ステップ１９０８で、割り当てられたリソースを用いてデータを送信する。したがって、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送は、アップリンクに同時に発生することができる。
【００６６】
図２０は、本発明によって端末に直交リソースを割り当てるための基地局を示すブロック構成図である。
図２０を参照すると、ＣＤＭＡ信号受信部２００１は、端末からＣＤＭＡ信号を受信する。ＣＤＭＡ信号から抽出されたパイロット信号は、チャンネル推定部２００２に提供される。チャンネル推定部２００２は、パイロット信号を用いて端末のアップリンクチャンネル状態を推定する。特に、基地局は、周波数軸の中で端末のアップリンクチャンネル状態を推定する。すなわち、基地局は、チャンネルが相対的に良い周波数及びチャンネルが相対的に悪い周波数を判定する。この判定は、チャンネル品質を判定するためのいずれの公知の手続きによって達成されることができる。
【００６７】
直交リソース要求検出部２００３は、ＣＤＭＡ信号受信部２００１の出力から要求された直交リソースを有する端末を識別する。直交リソース割り当て部２００４は、チャンネル推定部２００２から受信されたアップリンクチャンネル状態に関する情報及び直交リソース要求検出部２００３から受信された直交リソース要求検出結果に基づいて直交リソースを割り当てる。直交リソース割り当て情報伝送部２００５は、所定の手順に従って割り当てられた直交リソースに関する情報を送信する。
【００６８】
図２１は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式を使用する端末において、アップリンクＣＤＭＡ伝送からアップリンク直交伝送にスイッチングするための信号フローを示す図である。図２１で、点線はＣＤＭＡ伝送を、実線は直交伝送を、それぞれ表す。
図２１を参照すると、端末は、ステップ２１０１で、ＣＤＭＡ伝送によって初期アクセスプロセスを遂行する。この初期アクセスプロセスは、本発明の範囲を超えるため、ここではその説明を省略する。基地局は、ステップ２１０２で、端末と所定の初期サービス交渉を遂行する。その交渉結果によって、基地局は、ステップ２１０３で、オートノマスレート、ＣＱＩＣＨ、及びＡＣＫＣＨのために端末にＣＤＭＡリソースを割り当てる。端末は、ステップ２１０４で、ＣＤＭＡ方式で上記リソースを用いてデータを送信し、所定の手順に従って基地局からＯＦＤＭＡ信号を受信する。
【００６９】
上記のデータ通信の遂行中に、ステップ２１０５で、ＣＤＭＡ伝送から直交伝送へのスイッチングの必要な場合が発生できる。直交伝送がＣＤＭＡ伝送より効率的である場合に、ＣＤＭＡから直交伝送スイッチングが要求される。例えば、端末がデータレートを高めるためにセル境界に位置した場合に、端末は直交伝送が必要である。基地局は、ステップ２１０６で、端末に特定の直交リソースを割り当て、ＣＤＭＡ伝送から直交伝送へのスイッチングを示す命令を端末に送信する。上記命令は、スイッチングの実行時間に関する情報を含むことができる。ステップ２１０７で、端末は、ＣＤＭＡ伝送から直交伝送にスイッチングされる。
【００７０】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、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。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００７１】
１００２ デマルチプレクサ(ＤＥＭＵＸ)
１００５ ＣＤＭＡ信号生成器
１００６ 直交信号生成器
１００７ 第１の乗算器
１００８ 第２の乗算器
１００９ 合算器(summer)
１１０２ 第１の乗算器
１１０３ 第２の乗算器
１１０４ ＣＤＭＡ信号受信器
１１０５ 直交信号受信器
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信システムにおける多重アクセス装置及び方法に関するもので、特に多様な多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおける多重アクセス装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動通信システムは、時間と場所にかかわらず複数のユーザーに通信サービスを提供する。この移動通信システムは、多様な多重接アクセス方式でユーザーにアクセスを提供する。
【０００３】
移動通信システムで使用されている多重アクセス方式の主な２つのタイプは、非直交多重アクセス(non-orthogonal multiple access)方式と直交多重アクセス(orthogonal multiple access)方式である。非直交多重アクセス方式は複数の端末から送信される信号が直交しない方式であり、直交多重アクセス方式は複数の端末から信号が直交する方式である。
代表的な非直交多重アクセス方式は、コード分割多重アクセス(Code Division Multiple Access：以下、“ＣＤＭＡ”と称する)である。ＣＤＭＡ２０００、ＷＣＤＭＡ(Wideband CDMA)は、複数の端末がデータを伝送する場合に同一の時点で同一の周波数を通じてＣＤＭＡ方式を採択する。各端末は、ユーザー固有のスクランブリング(scrambling)コード(スクランブリングシーケンス又はＰＮ((Pseudo Noise)シーケンス)によって識別される。相互に異なる端末のスクランブリングシーケンスの間に直交性を有していないが、特定の端末から受信された信号は、処理利得(processing gain)を用いてより強くなることによって、上記端末が区分可能になる。
【０００４】
図１は、一般的なＣＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図１を参照すると、チャンネルエンコーダ(channel encoder)１０１は、コーディング方法に従って入力情報ビットシーケンスをチャンネルエンコーディングする。チャンネルエンコーダ１０１は、ブロックエンコーダ、畳み込み(convolutional)エンコーダ、ターボ(turbo)エンコーダ、又はＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)エンコーダとなりうる。チャンネルインタリーバ１０２は、インタリービング方法に従ってコーディングされたデータをインタリービングする。図１に示していないが、リピータ及び穿孔器(puncturer)を含むレートマッチャー(matcher)がチャンネルエンコーダ１０１とチャンネルインタリーバ１０２との間で存在できることは自明である。変調器(modulator)１０３は、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、８ＰＳＫ(8-ary Phase Shift Keying)、１６ＱＡＭ(16-ary Quadratrure Amplitude Moudulation)などでインタリービングされたデータを変調する。ウォルシュカバー(Walsh-cover)１０４は、変調されたシンボルをウォルシュカバーする。一般に、一つの端末が伝送する物理(physical)チャンネルは、パイロットチャンネル、トラフィック(traffic)チャンネル、パイロット制御チャンネルなどを含む。異なるウォルシュ関数は、各物理チャンネルに対してプリセットされる。したがって、端末は、送信される物理チャンネルに対して予め定められたウォルシュ関数を用いてウォルシュカバーリングを遂行する。
【０００５】
利得制御器１０５は、所定の規則に従って物理チャンネルに適した利得とウォルシュカバー１０４の出力を乗算する。チャンネルエンコーダ１０１のチャンネルエンコーディングから利得制御器１０５の利得制御は、各物理チャンネルに対して独立的に遂行される。物理チャンネルに対して利得加算された出力は、加算器(adder)１０６で合算される。ミキサー(mixer)１０７は、ユーザー固有のスクランブリングシーケンスを上記和と乗算する。基底帯域フィルタ１０８は、スクランブリングされた信号を最終の基底帯域信号に変換する。
【０００６】
図２は、一般的なＣＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
図２を参照すると、図１に示す基底帯域フィルタ１０８に対応する整合フィルタ(matched filter)である基底帯域フィルタ２０１は、受信された信号をフィルタリングする。ミキサー２０２は、ユーザー固有のスクランブリングシーケンスを上記フィルタの出力と乗算する。ウォルシュデカバー(decoverer)２０３は、復調される物理チャンネルに対してプリセットされるウォルシュ関数を用いてデスクランブリングされた信号をデカバーする。チャンネルイコライザ(channel equalizer)２０４は、所定の方法に従ってウォルシュデカバーされた信号をチャンネル等化する。チャンネル等化は、本発明の範囲を超える多様な方法が遂行されることができる。復調器２０５は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような予め定められた復調方法によって、チャンネル等化された信号を復調する。チャンネルデインタリーバ２０６は復調された信号をデインタリービングし、チャンネルデコーダ２０７は復調された信号をチャンネルデコーディングする。つまり、元の情報は最終的にリカバーされる。
【０００７】
代表的な直交多重アクセス方式は、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)、ＳＣ-ＦＤＭＡ(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)を含む。ＯＦＤＭＡ方式は、複数の端末が相互に異なるサブキャリア(subcarrier)を通じて信号を送信する多重アクセス方式である。ＴＤＭＡ方式では、端末が、相互に異なる時間で信号を送信する。ＳＣ-ＦＤＭＡ方式では、端末が、相互に異なるキャリア周波数を通じて信号を送信する。次に、図３乃至図８を参照して、ＯＦＤＭＡ送受信器及びＳＣ-ＦＤＭＡ送受信器について説明する。
【０００８】
図３は、一般的なＯＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図３を参照すると、チャンネルエンコーダ３０１、チャンネルインタリーバ３０２、変調器３０３、及び利得制御器３０４は、図１に示した対応部分と同一の動作を遂行するので、ここではその詳細な説明を省略する。直列並列コンバータ(Serial-to−Parallel Converter：以下、“ＳＰＣ”と称する)３０５は、利得制御された直列信号を並列信号に変換する。サブキャリアマッパ(mapper)３０６は、予め定められたマッピング方法に従って、上記並列信号をサブキャリアにマッピングする。
【０００９】
一つの端末により伝送される物理チャンネルが相互に異なるウォルシュコード(Walsh code)でカバーリングされることにより区別されるＣＤＭＡ方式に比べて、ＯＦＤＭＡ方式では物理チャンネルが相互に異なるサブキャリアを介して送信されることによって区別される。言い換えれば、チャンネルエンコーダ３０１のチャンネルエンコーディングからＳＰＣ３０５の直列並列変換は、各物理チャンネルに対して独立的に遂行される。並列信号は、物理チャンネルに対してプリセットされたサブキャリアにマッピングされる。ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)プロセッサ３０７は、サブキャリアマッパ３０６の出力をＩＦＦＴ処理する。並列直列変換器(Parrallel-to-Serial Converter：以下、“ＰＳＣ”と称する)３０８は、並列ＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。ＣＰ(Cyclic Prefix)加算器３０９は、所定の方法に従って直列信号にＣＰを加える。基底帯域フィルタ３１０は、加えられたＣＰ信号を最終の基底帯域信号に変換する。
【００１０】
図４は、一般的なＯＦＤＭ受信器を示すブロック構成図である。
図４を参照すると、図３に示した基底帯域フィルタ３１０に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ４０１は、受信された信号をフィルタリングする。ＣＰ除去器(remover)４０２は、所定の方法によって基底帯域フィルタ４０１の出力からＣＰを除去する。ＳＰＣ４０３は、上記ＣＰの除去された信号を並列信号に変換する。サブキャリアデマッパ４０５は、物理チャンネルにマッピングされたサブキャリアを抽出し、チャンネルイコライザ４０６はこのサブキャリアをチャンネル等化する。ＰＳＣ４０７は、チャンネル等化された信号を直列信号に変換する。復調器４０８は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って直列信号を復調する。チャンネルデインタリーバ４０９は、所定の方法に従って復調された信号をデインタリービングする。チャンネルデコーダ４１０は、デインタリービングされた信号をチャンネルデコーディングして元の情報にリカバーする。
【００１１】
図５は、一般的なＳＣ−ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図５を参照すると、チャンネルエンコーダ５０１、チャンネルインタリーバ５０２、変調器５０３、ＣＰ加算器５０４、利得制御器５０５、及び基底帯域フィルタ５０６は、図３に示した対応部分と同様に動作するので、ここではその詳細な説明を省略する。基底帯域フィルタ５０６の出力は、位相回転器(rotator)での信号識別のためのユーザー固有の位相回転を受ける。つまり、最終の基底帯域信号が生成される。位相回転器５０７は、相互に異なる周波数で信号を端末に伝送する役割をする。ユーザー固有の位相回転を遂行する前に、上記伝送信号は、参照番号５１１で示されたように低域通過(low pass)信号の形を取る。この位相回転以後に、参照番号５１２で示されたように、所定の帯域通過信号の形を取る。
【００１２】
図６は、一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
図６を参照すると、位相逆回転器６０１は、端末を識別するために、受信された信号を位相逆回転する。位相逆回転する前に、受信された信号は、参照番号６１１で示されたように所定の帯域通過信号の形を取る。位相が逆回転した後、上記信号は、参照番号６１２で示されたように低域通過信号の形を取る。
【００１３】
図５に示した基底帯域フィルタ５０６に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ６０２は、位相逆回転された信号をフィルタリングする。ＣＰ除去器６０３は、所定の方法によって基底帯域フィルタ６０２の出力からＣＰを除去する。チャンネルイコライザ６０４は、ＣＰの除去された信号をチャンネル等化する。復調器６０５は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って上記等化された信号を復調する。チャンネルデインタリーバ６０６は、所定の方法に従って復調された信号をデインタリービングする。チャンネルデコーダ６０７は、デインタリービングされた信号をチャンネルデコーディングし、それによって元の情報をリカバーする。
【００１４】
図５及び図６に示す送受信器は、時間ドメイン(time domain)でＳＣ-ＦＤＭＡを実行したが、周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実行することもできる。
【００１５】
図７は、周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実行する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
図７を参照すると、チャンネルエンコーダ７０１、チャンネルインタリーバ７０２、変調器７０３、及び利得制御器７０４は、図１に示した対応部分と同様に動作するので、ここではその詳細な説明を省略する。ＳＰＣ７０５は、利得制御された直列信号を並列信号に変換する。ＦＦＴプロセッサ７０６は上記並列信号をＦＦＴ処理し、サブキャリアマッパ７０７は、所定の方法に従ってＦＦＴ信号をサブキャリアにマッピングする。サブキャリアマッパ７０７は、端末の信号が図５に参照番号５１２で示されたような所定の周波数を占有可能にする役割をする。ＩＦＦＴプロセッサ７０８は、サブキャリアマッパ７０９の出力をＩＦＦＴ処理する。ＰＳＣ７０９は、並列ＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。ＣＰ加算器７１０は、所定の方法に従って直列信号にＣＰを加える。基底帯域フィルタ７１１は、ＣＰの加えられた信号を最終の基底帯域信号に変換する。
【００１６】
図８は、周波数ドメインでＳＣ-ＴＤＭＡを実行する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
図８を参照すると、図７に示した基底帯域フィルタ７１１に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ８０１は、受信された信号をフィルタリングする。ＣＰ除去器８０２は、所定の方法で基底帯域フィルタ８０１の出力からＣＰを除去する。ＳＰＣ８０３は、ＣＰの除去された信号を並列信号に変換する。ＦＦＴプロセッサ８０４は、並列信号をＦＦＴ処理する。サブキャリアデマッパ８０５は、図７を参照して説明したように、マッピングされたサブキャリアを抽出する。チャンネルイコライザ８０６は、所定のチャンネル等化方法に従って上記サブキャリアをチャンネル等化する。ＩＦＦＴプロセッサ８０７は等化された信号をＩＦＦＴ処理し、ＰＳＣ８０８はこのＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。復調器８０９は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って直列信号を復調する。チャンネルデインタリーバ８１０は、復調された信号を所定の方法でデインタリービングする。チャンネルデコーダ８１１は、デインタリービングされた信号をチャンネルデコーディングし、それによって元の信号をリカバーする。
【００１７】
上述した非直交及び直交多重アクセス方式は、それぞれ長所及び短所を有する。例えば、ＣＤＭＡ方式は、信号が直交しないため、端末から信号間に干渉を受ける。特定端末の信号に対して、相対的に高い信号対雑音比(Signal-to-Noise Ratio：ＳＮＲ)を期待することができない。この欠点にもかかわらず、ＣＤＭＡ方式は、同一の時間でかつ同一の周波数を通じて、端末が信号を伝送するスケジューリングを容易にする。したがって、非直交多重アクセス方式は、音声通信またはリアルタイムで小さなパケットデータの頻繁な伝送に好ましい。
【００１８】
その一方、端末からの信号の間に直交するため、ＯＦＤＭＡは、特定の端末からの信号に対して相対的に高いＳＮＲが可能であることで、高速パケット伝送に適した特徴を有する。しかしながら、この直交を支援するために精密なスケジューリングが要求される。換言すれば、複数のユーザーによって使用される直交リソース、すなわち、ＯＦＤＭＡ方式でのサブキャリア、ＴＤＭＡ方式での伝送時間、ＦＤＭＡ方式での周波数は、精密な集中的制御(centralized control)が必要である。このような面で、ＯＦＤＭＡ方式は、高速パケットデータ伝送に適しているが、音声通信またはリアルタイムでの小さなパケットデータの頻繁な伝送には適していない。
【００１９】
上述したように、直交及び非直交多重アクセス方式は、相互に異なる特徴及び相互に異なる側面で長所を有する。したがって、一つの多重アクセス方式で相互に異なる特性及び要求事項を有するすべてのサービスを支援することは非効率的であるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１５７７５号
【特許文献２】国際公開第２００５／０４８６４０号
【特許文献３】特開２０００−３３２７２４号公報
【特許文献４】特開２００５−３３３３４４号公報
【特許文献５】特開２００４−０９６４４５号公報
【特許文献６】特開２００４−２００８５６号公報
【特許文献７】特開２００３−１５２６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の一側面は、ハイブリッド多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおいて、相互に異なる特徴及び要求事項を有するサービスを支援することができるデータの送受信装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２２】
本発明の他の側面は、ハイブリッド多重アクセス方式を支援する移動通信システムにおいて、多様な多重アクセス方式によってデータを送受信するためのハイブリッド多重アクセス装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおける送信器のデータ伝送方法であって、非直交伝送方式による第１の信号と直交伝送方式による第２の信号のうち少なくとも一つを生成するステップと、所定のパターンに従って第１の信号と第２の信号のうち少なくとも一つに直交周波数マッピングを遂行するステップとを有することを特徴とする。直交周波数マッピングを遂行するステップは、伝送区間情報を定義するタイムスロット情報によって予め定められた区間で第１の信号と第２の信号のうちいずれか一つを出力し、上記出力信号と所定のキャリア周波数を乗算する。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおける受信器のデータ受信方法であって、所定のパターンに従って直交周波数マッピングされたハイブリッド多重アクセス信号を受信し、非直交伝送方式の第１の信号を直交伝送方式の第２の信号と区別するステップと、第１の信号を復調してユーザーデータを出力するステップと、第２の信号を復調してユーザーデータを出力するステップとを有することを特徴とする。受信及び区別するステップは、ハイブリッド多重アクセス信号と予め定められたキャリア周波数を乗算し、乗算されたハイブリッド多重アクセス信号を、伝送区間情報を定義するタイムスロット情報に従って第１の信号と第２の信号のうちいずれか一つとしてスイッチングする。
【００２５】
さらに、本発明の他の態様によれば、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムの送信器であって、非直交伝送方式によって第１の信号を生成する非直交信号生成部と、直交伝送方式によって第２の信号を生成する直交信号生成部と、第１の信号及び第２の信号を所定のパターンに従って直交周波数マッピングするサブキャリアマッパとを含むことを特徴とする。サブキャリアマッパは、所定の区間で第１及び第２の信号のうちの一つを出力するスイッチと、出力信号と予め定められたキャリア周波数を乗算する乗算器と、外部から受信されたタイムスロット情報に基づいて第１の信号及び第２の信号の伝送区間を判定し、伝送区間によってスイッチを制御するスイッチ制御部とを含む。
【００２６】
また、本発明の他の態様によれば、直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムの受信器であって、所定のパターンに従って直交周波数マッピングされたハイブリッド多重アクセス信号を受信し、非直交伝送方式の第１の信号及び直交伝送方式の第２の信号を別々に出力するサブキャリアマッパと、第１の信号を復調してユーザーデータを出力する非直交信号受信部と、第２の信号を復調してユーザーデータを出力する直交信号受信部とを含むことを特徴とする。サブキャリアデマッパは、ハイブリッド多重アクセス信号を所定のキャリア周波数と乗算する乗算器と、乗算されたハイブリッド多重アクセス信号を予め定められた区間で非直交信号受信部と直交信号受信部のうちの一つにスイッチングするスイッチと、タイムスロット情報に基づいて第１の信号及び第２の信号の伝送区間を判定し、伝送区間によってスイッチを制御するスイッチ制御部とを含む。
【００２７】
本発明のもう一つの態様によれば、端末が無線チャンネルを介して基地局と通信する移動通信システムにおけるアップリンクハイブリッド多重アクセス方法であって、非直交性伝送方式で端末と基地局との間の初期サービス交渉を遂行するステップと、基地局によって高速パケットデータ伝送のための直交リソース要求を端末から受信するステップと、端末と基地局との間のチャンネル状態を示すチャンネル推定情報に基づいて端末に直交リソースを割り当てるステップとを有することを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明の他の態様によれば、端末が無線チャンネルを介して基地局と通信する移動通信システムのアップリンクハイブリッド多重アクセス装置であって、非直交伝送方式で端末から信号を受信する非直交信号受信部と、端末と基地局との間のチャンネル状態を推定するチャンネル推定部と、端末から受信された直交リソース要求を検出する直交リソース要求検出部と、端末が直交リソースを要求する場合に、チャンネル推定部から受信されたチャンネル推定情報に基づいて端末に直交リソースを割り当てる直交リソース割り当て部と、割り当てられた直交リソースを端末に通知する直交リソース割り当て情報伝送部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によるハイブリッド多重アクセス方式は、より効率的な多重アクセスが可能であり、その結果、高いスペクトル効率(spectral efficiency)が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的なＣＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図２】一般的なＣＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図３】一般的なＯＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図４】一般的なＯＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図５】一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図６】一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図７】周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実現する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ送信器を示すブロック構成図である。
【図８】周波数ドメインでＳＣ-ＦＤＭＡを実現する一般的なＳＣ-ＦＤＭＡ受信器を示すブロック構成図である。
【図９】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区別でき、かつ相互に異なるキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１０】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示すようにＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を相互に異なるキャリア周波数を使用して遂行する送信器を示すブロック構成図である。
【図１１】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示すようにＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を相互に異なるキャリア周波数を使用して遂行する受信器を示すブロック構成図である。
【図１２Ａ】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区分でき、かつ同一のキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区分でき、かつ同一のキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区分でき、かつ同一のキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す図である。
【図１３Ａ】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成する送信器を示すブロック構成図である。
【図１３Ｂ】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成する送信器を示すブロック構成図である。
【図１３Ｃ】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成する送信器を示すブロック構成図である。
【図１４】図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す方式で生成されたハイブリッド多重アクセス信号を受信する受信器を示すブロック構成図である。
【図１５】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なる伝送時間で発生することを示す図である。
【図１６】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示すように相互に異なる伝送時間でＣＤＭＡ及び直交伝送を遂行する送信器を示すブロック構成図である。
【図１７】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示すようにＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なる伝送時間に発生する場合の受信器を示すブロック構成図である。
【図１８】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、アップリンク伝送がＣＤＭＡ方式のみで行われる場合の信号フローを示す図である。
【図１９】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、アップリンク伝送方式としてＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を使用する場合の信号フローを示す図である。
【図２０】本発明により、端末に直交リソースを割り当てる基地局を示すブロック構成図である。
【図２１】本発明によるハイブリッド多重アクセス方式を使用する端末でアップリンクＣＤＭＡ伝送からアップリンク直交伝送にスイッチングする信号フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明の実施形態において、本発明の範囲及び精神を外れない限り、多様な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、本発明に関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
本発明は、通信システムでＣＤＭＡ多重アクセス方式及び直交多重アクセス方式の混用(hybrid use)を提供する。すなわち、通信システムは、ＣＤＭＡ及びＯＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、またはＳＣ-ＦＤＭＡの組み合わせで動作する。多重アクセス方式の組み合わせは、ハイブリッド多重アクセス(Hybrid Multiple Access)方式と呼ばれる。“ＣＤＭＡ伝送”は、同一の時間で同一の周波数を通じて遂行され、“直交伝送”は、複数のユーザーから相互に異なる直交リソースを用いて信号をマルチプレクシングする。直交リソースは、相互に異なる時間領域または相互に異なる周波数領域である。
【００３３】
本発明のハイブリッド多重アクセス方式において、多重アクセス方式は、提供されるサービスの特徴及び要求事項と端末の状態により選択される。基本的に、基地局は、すべての端末にＣＤＭＡ伝送を許可し、初期システムアクセス、音声トラフィック(voice traffic)、頻繁なリアルタイムの小さなトラフィック、端末のバッファ状態及びチャンネル状態に関するフィードバック情報、ダウンリンクＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat Request)のためのＡＣＫ/ＮＡＣＫ(Acknowledgement/ Non-Acknowledgement)のためのデータのような相対的に小さなトラフィックのＣＤＭＡ伝送を支援する。直交伝送は、基本的に高速パケットデータ伝送を必要とする端末に適用される。したがって、端末が少量のパケットデータのＣＤＭＡ伝送中に高速のパケット伝送が必要である場合に、ＣＤＭＡ方式で端末のバッファ状態及びチャンネル状態を示すフィードバック情報を基地局に送信し、基地局は直交リソースを端末に追加して割り当てる。上記の動作中に、基地局は、ＣＤＭＡ伝送に対して閉ループ(closed-loop)電力制御を遂行し、直交伝送に対してはＡＭＣ(Adaptive Modulation and Coding)方式を使用する。
【００３４】
本発明の他の特徴は、各端末からＣＤＭＡ方式で送信されるパイロット信号が直交伝送の周波数軸スケジューリングに活用されることである。より詳細には、基地局は、ＣＤＭＡ方式で端末から受信されたパイロット信号によって端末のアップリンクチャンネル状態を判定し、端末に対して相対的に良い周波数帯域を判定して直交伝送のスケジューリングに使用する。
【００３５】
下記にアップリンクハイブリッド多重アクセス方式について説明するが、ダウンリンクハイブリッド多重アクセス方式も同一に適用されることに留意すべきである。
【００３６】
図９は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区別でき、相互に異なるキャリア周波数で遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す。
図９を参照すると、ハイブリッド多重アクセス方式は、全体システム周波数帯域をＣＤＭＡ伝送周波数帯域と直交伝送周波数帯域とに分ける。ＣＤＭＡ伝送９０１は、キャリア周波数ｆ１を中心周波数としてＣＤＭＡ伝送周波数帯域で発生する。直交伝送９０２は、キャリア周波数ｆ２を中心周波数として直交伝送周波数帯域で発生する。ＣＤＭＡ伝送周波数帯域と直交伝送周波数帯域との間で保護周波数帯域(guard band)が挿入できることに留意する。ＣＤＭＡ伝送周波数帯域及び直交伝送周波数帯域は、すべてのシステム周波数帯域に対して可変的であり、周波数帯域可変に関する情報はすべての端末にブロードキャスティングされることができる。
【００３７】
図１０は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示したＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なるキャリア周波数を通じて遂行される送信器を示すブロック構成図である。
図１０を参照すると、デマルチプレクサ(demultiplexer：以下“ＤＥＭＵＸ”と称する)１００２は、ＣＤＭＡ伝送方式で伝送されるデータ１００３及び直交伝送方式で伝送されるデータ１００４にユーザーデータ１００１をデマルチプレクシングする。このＤＥＭＵＸ１００２の動作は、以後に詳細に説明する。図１に示した一般的なＣＤＭＡ信号生成器と同一であるＣＤＭＡ信号生成器１００５は、上記データ１００３をＣＤＭＡ信号に変換する。第１の乗算器１００７は、ＣＤＭＡ伝送のために指定されたキャリア周波数ｆ１をＣＤＭＡ信号に乗算する。直交信号生成器１００６は、データ１００４を直交信号に変換する。この直交信号生成器１００６は、図３、図５、又は図７に示した一般的な直交信号生成器と同一である。第２の乗算器１００８は、直交信号に直交伝送のために指定されたキャリア周波数ｆ２を乗算する。合算器(summer)１００９は、ＣＤＭＡ信号及び直交信号を加算してハイブリッド多重アクセス信号１０１０を生成する。
【００３８】
図１１は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図９に示したＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なるキャリア周波数を通じて遂行される場合の受信器を示すブロック構成図である。
図１１を参照すると、第１の乗算器１１０２は、受信されたハイブリッド多重アクセス信号１１０１にＣＤＭＡ伝送のためにプリセットされたキャリア周波数ｆ１を乗算し、ＣＤＭＡ信号受信器１１０４は乗算結果をＣＤＭＡデータに復調する。ＣＤＭＡ信号受信器１１０４は、図２に示した一般的なＣＤＭＡ受信器である。第２の乗算器１１０３は、受信されたハイブリッド多重アクセス信号１１０１に直交伝送のためにプリセットされたキャリア周波数ｆ２を乗算し、直交信号受信器１１０５は乗算結果を直交データに復調する。この直交信号受信器１１０５は、図４、図６又は図８に示した一般的な直交受信器である。
【００３９】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、周波数軸上で区別でき、かつ同一のキャリア周波数を通じて遂行されるＣＤＭＡ伝送及び直交伝送を示す。
図１２Ａ乃至図１２Ｃを参照すると、ＣＤＭＡ伝送及び直交１２０１は、直交周波数マッピング１２０２を通じてシステム周波数領域の全体で参照番号１２０３で表すように組合せ形態で発生する。例えば、直交サブキャリアは、ＯＦＤＭＡシステムで直交周波数マッピングのために使用されることができる。この直交周波数マッピング１２０２は、２つのパターンに実行されることができる。
【００４０】
一つは、図１２Ｂに示すようなＣＤＭＡ伝送及び直交伝送の連続したマッピングである。他の一つは、図１２Ｃに示すようなＣＤＭＡ伝送及び直交伝送の混合されたマッピングである。
【００４１】
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示した方式でハイブリッド多重アクセス信号を生成するための送信器を示すブロック構成図である。
図１３Ａ乃至図１３Ｃを参照すると、ＤＥＭＵＸ１３０２は、ユーザーデータ１３０１をＣＤＭＡ伝送のためのデータ１３０３及び直交伝送のためのデータ１３０４にデマルチプレクシングする。図１３Ｂに示す構成を有するＣＤＭＡ信号生成部１３０５は、上記データ１３０３をＣＤＭＡデータに変換する。
【００４２】
図１３Ｂを参照すると、チャンネルエンコーダ１３３１は、所定のチャンネルエンコーディング方法に従ってデータ１３０３をエンコーディングする。このチャンネルエンコーダ１３３１は、ブロックエンコーダ、畳み込みエンコーダ、ターボエンコーダ、ＬＤＰＣエンコーダとなることができる。チャンネルインタリーバ１３３２は、所定のチャンネルインタリービング方法に従って符号化されたデータをインタリービングする。図１３Ｂに示していないが、リピータ及び穿孔器を含むレートマッチャー(matcher)がチャンネルエンコーダ１３３１とチャンネルインタリーバ１３３２との間で存在できることは自明である。変調器１３３３は、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭなどでインタリービングされたデータを変調する。ウォルシュカバー１３３４は、変調されたシンボルをウォルシュカバーする。一般に、一つの端末は、パイロットチャンネル、トラフィックチャンネル、電力制御チャンネルを含む多様な物理チャンネルを有する。異なるウォルシュ関数は、各物理チャンネルに対してプリセットされる。したがって、端末は、送信される物理チャンネルに対して予め定められたウォルシュ関数を用いてウォルシュカバーリングを遂行する。利得制御器１３３５は、所定の規則に従って物理チャンネルに対して適した利得をウォルシュカバーされた信号と乗算する。
【００４３】
チャンネルエンコーダ１３３１のチャンネルエンコーディングから利得制御器１３３５の利得制御は、各物理チャンネルに対して独立的に遂行される。物理チャンネルに対する利得制御信号は、加算器１３３６で合算される。スクランブラ(scrambler)１３３７は、ユーザー固有のスクランブリングシーケンスを上記和と乗算する。上記スクランブリングされた信号１３３８は、ＣＤＭＡ信号生成器１３０５から出力されるＣＤＭＡデータである。
【００４４】
更に図１３Ａを参照すると、ＳＰＣ１３０７はＣＤＭＡデータを並列処理し、ＦＦＴプロセッサ１３０８はこの並列信号をＦＦＴ処理する。
データ１３０４は、直交信号生成器１３０６に提供される。直交信号生成器１３０６は、図１３Ｃに示す構成を有する。
【００４５】
図１３Ｃを参照すると、チャンネルエンコーダ１３４１、チャンネルインタリーバ１３４２、変調器１３４３、及び利得制御器１３４４は、図１３Ｂに示す対応部分と同様に動作するので、その詳細な説明を省略する。ＳＰＣ１３４５は、利得制御器１３４４から受信された直列利得制御信号を並列信号に変換する。ＦＦＴプロセッサ１３４６は、上記並列信号をＦＦＴ処理する。このＦＦＴプロセッサ１３４６の出力は、参照番号１３４７で示す。
【００４６】
直交伝送信号がＯＦＤＭＡ信号である場合に、ＦＦＴプロセッサ１３４６は必要でないことに注意すべきである。図３のＯＦＤＭＡ送信器は、サブキャリアマッパの前にＦＦＴプロセッサの有無によって図７に示すＳＣ-ＦＤＭＡ送信器と差がある。したがって、直交信号がＯＦＤＭＡ信号である場合にはＦＦＴプロセッサ１３４６を使用せず、直交信号がＳＣ-ＦＤＭＡ信号である場合にはＦＦＴプロセッサ１３４６を使用する。
【００４７】
また、図１３Ａを参照すると、サブキャリアマッパ１３０９は、ＦＦＴプロセッサ１３０８からのＦＦＴ信号及び直交信号生成器１３０６からの直交信号を受信し、所定の規則、すなわちＣＤＭＡ信号及び直交信号が図１２Ｂに示すように連続し、あるいは図１２Ｃに示すように混合されることによって、上記受信された信号をサブキャリアにマッピングする。
【００４８】
ＩＦＦＴプロセッサ１３１０はマッピングされた信号をＩＦＦＴ処理し、ＰＳＣ１３１１は並列ＩＦＦＴ信号を直列信号に変換する。ＣＰ加算器１３１２は、ＣＰを上記直列信号に加算する。基底帯域フィルタ１３１３でＣＰ加算信号の処理後に、ハイブリッド多重アクセス信号が生成される。
【００４９】
図１４は、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示した方法で生成されたハイブリッド多重アクセス方式信号を受信するための受信器を示すブロック構成図である。
図１４を参照すると、図１３に示す基底帯域フィルタ１３１３に対応する整合フィルタである基底帯域フィルタ１４０２は、受信されたハイブリッド多重アクセス信号１４０１をフィルタリングする。ＣＰ除去器１４０３は、所定の方法に従って基底帯域フィルタ１４０２の出力からＣＰを除去する。ＳＰＣ１４０４は、ＣＰの除去された信号を並列信号に変換する。
【００５０】
ＦＦＴプロセッサ１４０５は、上記並列信号をＦＦＴ処理する。サブキャリアデマッパ１４０６は、図１３に示すサブキャリアマッパ１３０９のサブキャリアマッピングと逆順に動作することによって、直交信号からＣＤＭＡ信号を区別する。ＩＦＦＴプロセッサ１４０８はＣＤＭＡ信号をＩＦＦＴ処理し、ＰＳＣ１４０９はこのＩＦＦＴ信号を直列処理する。その後、直列信号は、スクランブラ１４１０からチャンネルデコーダ１４１５へのＣＤＭＡ受信過程を遂行する。スクランブラ１４１０及びウォルシュデカバー１４１１は、図２に示したＣＤＭＡ受信器と同様に動作する。
【００５１】
チャンネルイコライザ１４０６は、所定のチャンネル等化方法に従ってサブキャリアデマッパ１４０６から受信された直交信号をチャンネル等化する。このチャンネル等化は、本発明の範囲を超える多くの方法で遂行されることができる。
【００５２】
ＩＦＦＴプロセッサ１４１７は、チャンネル等化された信号をＩＦＦＴ処理する。図１３からわかるような同一の理由で、ＩＦＦＴプロセッサ１４１７は、直交信号がＯＦＤＭＡ信号である場合には使用しない。ＰＳＣ１４１８は、ＩＦＦＴ信号を直列処理する。復調器１４２０は、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ、ＱＰＳＫのような所定の復調方法に従って、直列信号を復調する。チャンネルデインタリーバ１４２２は、所定方法に従って復調された信号をデインタリービングし、チャンネルデコーダ１４２４は、このデインタリービングされた信号をデコーディングして最終データを生成する。
【００５３】
図１５は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が相互に異なる伝送時間で発生することを示す図である。
図１５を参照すると、全体時間区間の所定部分はＣＤＭＡ伝送に割り当てられ、残りの部分は直交伝送に割り当てられる。ＣＤＭＡ伝送区間と直交伝送区間との間の比率及び長さは可変的であり、これら伝送区間に対する情報はすべての端末にブロードキャスティングされることができる。すなわち、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送は、参照番号１５０１乃至１５０９で示す図１５と異なる方式で遂行されることができる。
【００５４】
図１６は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示す相互に異なる伝送時間でＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が区別される送信器を示すブロック構成図である。
図１６を参照すると、ＤＥＭＵＸ１６０２は、ユーザーデータ１６０１をＣＤＭＡ伝送のためのデータ１６０３及び直交伝送のためのデータ１６０４にデマルチプレクシングする。図１に示した一般的なＣＤＭＡ信号生成器と同一であるＣＤＭＡ信号生成器１６０５は、上記データ１６０３をＣＤＭＡ信号に変換する。直交信号生成器１６０６は、データ１６０４を直交信号に変換する。直交信号生成器１６０６は、図３、図５または図７に示した一般的な直交信号生成器と同一である。
【００５５】
スイッチ１６０７は、スイッチ制御器１６０８の制御下で、ＣＤＭＡ信号生成器１６０５又は直交信号生成器１６０６にスイッチングしてＣＤＭＡ信号又は直交信号を出力する。スイッチ制御器１６０８は、受信されたタイムスロット情報に基づき、現在(current)伝送区間が図１５に示したＣＤＭＡ信号のための伝送区間であるか、あるいは直交信号のための伝送区間であるかを判定し、それによってスイッチ１６０７を制御する。ハイブリッド多重アクセス信号１６１０は、所定のキャリア周波数ｆｃをスイッチングされたＣＤＭＡ信号またはＯＦＤＭ信号と乗算して生成される。
【００５６】
図１７は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、図１５に示す相互に異なる伝送時間でＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が発生する場合の受信器を示すブロック構成図である。
図１７を参照すると、乗算器１７０２は、所定のキャリア周波数ｆｃを受信されたハイブリッド多重アクセス信号１７０１と乗算する。スイッチ１７０３は、スイッチ制御器１７０４の制御下で、ＣＤＭＡ信号受信器１７０５または直交信号受信器１７０６に上記乗算結果をスイッチングする。スイッチ制御器１７０４は、受信されたタイムスロット情報に基づき、現在受信区間が図１５に示したＣＤＭＡ受信のための区間であるか、あるいは直交信号のための区間であるかを判定し、それによってスイッチ１７０３を制御する。
【００５７】
スイッチ１７０３が乗算器１７０２をＣＤＭＡ信号受信器１７０５にスイッチングする場合に、ＣＤＭＡ信号受信器１７０５は、その出力をＣＤＭＡデータに復調する。ＣＤＭＡ信号受信器１７０５は、図２に示した一般的なＣＤＭＡ受信器である。スイッチ１７０３が乗算器１７０２を直交信号受信器１７０６にスイッチングする場合に、直交信号受信器１７０６は、その出力を直交データに復調する。直交信号受信器１７０６は、図４、図６または図８に示した一般的な直交受信器である。
【００５８】
図１８乃至図２０は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式においてＣＤＭＡ伝送と直交伝送を混用例を示す図である。これら図を参照して、ＤＥＭＵＸ１００２，１３０２，１６０２の制御動作を詳細に説明する。
【００５９】
本発明のハイブリッド多重アクセス方式において、多重アクセス方式は、提供されるサービスの特徴及び要求事項と端末の状態により選択される。基本的に、基地局は、すべての端末にＣＤＭＡ伝送を許可する。
【００６０】
端末は、アップリンクＣＤＭＡ伝送によって初期システムアクセスを遂行する。相対的に少ない量のトラフィックは、音声トラフィック、周波数リアルタイムの小さなトラフィック、端末のバッファ状態及びチャンネル状態に関するフィードバック情報、ダウンリンクＨＡＲＱに対するＡＣＫ/ＮＡＣＫのようなＣＤＭＡに送信する。
【００６１】
一般に、直交伝送は、高速パケットデータ伝送を必要な端末に適用される。したがって、端末がＣＤＭＡ方式で少量のパケットデータの伝送中に高速のパケット伝送が必要となる場合に、端末は、ＣＤＭＡ伝送によって直交リソースを基地局に要求する。この直交リソース要求は、端末のバッファ状態及びチャンネル状態を示すフィードバック情報を含むことができる。直交リソースが得られると、基地局は、端末に直交リソースを追加して割り当て、あるいは既存のＣＤＭＡ伝送を中断するように端末に命令すると同時に直交リソースを割り当てる。
【００６２】
アップリンクハイブリッド多重アクセス方式の特徴の一つは、基地局がＣＤＭＡ伝送に対して閉ループ電力制御を遂行し、直交伝送に対してＡＭＣ(Adaptive Modulation and Coding)制御を適用することである。ＡＭＣ制御は、アップリンク直交伝送に対して閉ループ電力制御を遂行せず、各伝送に対してＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)レベルと共に電力レベルをスケジューリング情報として送信する技術である。
【００６３】
図１８は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、アップリンク伝送がＣＤＭＡ方式のみで行われる場合の信号フローを示す。 図１８で、点線はＣＤＭＡ伝送を、実線は直交伝送を、それぞれ表す。
図１８を参照すると、端末は、ステップ１８０１で、ＣＤＭＡ伝送によって初期アクセスプロセスを遂行する。この初期アクセスプロセスは、本発明の範囲を超えるため、ここではその説明を省略する。基地局は、ステップ１８０２で、端末と所定の初期サービス交渉を遂行する。その交渉結果によって、基地局は、ステップ１８０３で、オートノマスレート(autonomous rate)、ＣＱＩＣＨ(Channel Quality Channel)、及びＡＣＫＣＨ(ACK CHannel)のために端末にＣＤＭＡリソースを割り当てる。オートノマスレートは、端末が基地局の制御なしにデータを送信できるように許可されたデータレートである。ＣＱＩＣＨは、ダウンリンクチャンネル品質情報を伝送するチャンネルである。ＡＣＫＣＨは、ダウンリンク伝送データに対するＡＣＫ/ＮＡＣＫを伝送するチャンネルである。
【００６４】
端末は、ステップ１８０４で、リソースを用いてＣＤＭＡ方式でデータを送信し、所定の手順に従って基地局からＯＦＤＭＡ信号を受信する。
【００６５】
図１９は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式において、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送が共にアップリンク伝送のために許可された場合の信号フローを示す。図１９で、点線はＣＤＭＡ伝送を、実線は直交伝送を、それぞれ表す。
図１９を参照すると、端末は、ステップ１９０１で、ＣＤＭＡ伝送によって初期アクセスプロセスを遂行する。この初期アクセスプロセスは、本発明の範囲を超えるため、ここではその説明を省略する。基地局は、ステップ１９０２で、端末と所定の初期サービス交渉を遂行する。その交渉結果によって、基地局は、ステップ１９０３で、オートノマスレート、ＣＱＩＣＨ、及びＡＣＫＣＨのために端末にＣＤＭＡリソースを割り当てる。端末は、ステップ１９０４で、リソースを用いてＣＤＭＡ方式によってデータを送信し、所定の手順に従って基地局からＯＦＤＭＡ信号を受信する。すなわち、ダウンリンクデータはＯＦＤＭＡ伝送方式で送信し、アップリンクデータはＣＤＭＡ方式で送信する。ＣＤＭＡ方式でデータの通信中に、端末は、追加的な直交伝送を必要とする場合が発生することがある。例えば、ステップ１９０５で高速のデータ伝送が必要な場合に、端末は、ステップ１９０６で基地局に直交リソースを要求する。この要求は、端末のバッファ量又は伝送電力に関する情報を含むことができる。基地局は、ステップ１９０７で、端末に追加して直交リソースを割り当てる。すると、端末は、ステップ１９０８で、割り当てられたリソースを用いてデータを送信する。したがって、ＣＤＭＡ伝送及び直交伝送は、アップリンクに同時に発生することができる。
【００６６】
図２０は、本発明によって端末に直交リソースを割り当てるための基地局を示すブロック構成図である。
図２０を参照すると、ＣＤＭＡ信号受信部２００１は、端末からＣＤＭＡ信号を受信する。ＣＤＭＡ信号から抽出されたパイロット信号は、チャンネル推定部２００２に提供される。チャンネル推定部２００２は、パイロット信号を用いて端末のアップリンクチャンネル状態を推定する。特に、基地局は、周波数軸の中で端末のアップリンクチャンネル状態を推定する。すなわち、基地局は、チャンネルが相対的に良い周波数及びチャンネルが相対的に悪い周波数を判定する。この判定は、チャンネル品質を判定するためのいずれの公知の手続きによって達成されることができる。
【００６７】
直交リソース要求検出部２００３は、ＣＤＭＡ信号受信部２００１の出力から要求された直交リソースを有する端末を識別する。直交リソース割り当て部２００４は、チャンネル推定部２００２から受信されたアップリンクチャンネル状態に関する情報及び直交リソース要求検出部２００３から受信された直交リソース要求検出結果に基づいて直交リソースを割り当てる。直交リソース割り当て情報伝送部２００５は、所定の手順に従って割り当てられた直交リソースに関する情報を送信する。
【００６８】
図２１は、本発明によるハイブリッド多重アクセス方式を使用する端末において、アップリンクＣＤＭＡ伝送からアップリンク直交伝送にスイッチングするための信号フローを示す図である。図２１で、点線はＣＤＭＡ伝送を、実線は直交伝送を、それぞれ表す。
図２１を参照すると、端末は、ステップ２１０１で、ＣＤＭＡ伝送によって初期アクセスプロセスを遂行する。この初期アクセスプロセスは、本発明の範囲を超えるため、ここではその説明を省略する。基地局は、ステップ２１０２で、端末と所定の初期サービス交渉を遂行する。その交渉結果によって、基地局は、ステップ２１０３で、オートノマスレート、ＣＱＩＣＨ、及びＡＣＫＣＨのために端末にＣＤＭＡリソースを割り当てる。端末は、ステップ２１０４で、ＣＤＭＡ方式で上記リソースを用いてデータを送信し、所定の手順に従って基地局からＯＦＤＭＡ信号を受信する。
【００６９】
上記のデータ通信の遂行中に、ステップ２１０５で、ＣＤＭＡ伝送から直交伝送へのスイッチングの必要な場合が発生できる。直交伝送がＣＤＭＡ伝送より効率的である場合に、ＣＤＭＡから直交伝送スイッチングが要求される。例えば、端末がデータレートを高めるためにセル境界に位置した場合に、端末は直交伝送が必要である。基地局は、ステップ２１０６で、端末に特定の直交リソースを割り当て、ＣＤＭＡ伝送から直交伝送へのスイッチングを示す命令を端末に送信する。上記命令は、スイッチングの実行時間に関する情報を含むことができる。ステップ２１０７で、端末は、ＣＤＭＡ伝送から直交伝送にスイッチングされる。
【００７０】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、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。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００７１】
１００２ デマルチプレクサ(ＤＥＭＵＸ)
１００５ ＣＤＭＡ信号生成器
１００６ 直交信号生成器
１００７ 第１の乗算器
１００８ 第２の乗算器
１００９ 合算器(summer)
１１０２ 第１の乗算器
１１０３ 第２の乗算器
１１０４ ＣＤＭＡ信号受信器
１１０５ 直交信号受信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムの端末から基地局へ逆方向データを伝送する方法であって、
端末が基地局から非直交伝送のための第１のリソースの割り当てを受け、前記割り当てられた第１のリソースを用いて非直交伝送方式の第１の信号を送信するステップと、
前記端末が前記基地局に直交伝送のための第２のリソースの割り当てを要求して前記第２のリソースの割り当てを受け、前記第１のリソースを用いて前記第１の信号を送信すると同時に前記第２のリソースを用いて直交伝送方式の第２の信号を送信するステップと、を含み、
前記第１の信号と前記第２の信号を同時に送信するステップは、
前記第１の信号と第２の信号を所定のパターンに従って直交周波数マッピングして送信し、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする逆方向データ伝送方法。
【請求項２】
前記端末が前記基地局に直交伝送のための第２のリソースの割り当てを要求して前記第２のリソースの割り当てを受けるステップは、
前記第１の信号を用いて推定された前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態によって割り当てられた前記第２のリソースの割り当てを受けることを特徴とする請求項１に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項３】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、
前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項４】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項５】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項６】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおいて端末から逆方向データを受信する方法であって、
基地局が端末に非直交伝送のための第１のリソースを割り当て、前記割り当てた第１のリソースを用いて非直交伝送方式の第１の信号を受信するステップと、
前記基地局が前記端末から直交伝送のための第２のリソース割り当て要求を受信して前記第２のリソースを割り当て、前記第１のリソースを用いて前記第１の信号を受信すると同時に前記第２のリソースを用いて直交伝送方式の第２の信号を受信するステップと、を含み、
前記第１の信号と前記第２の信号を同時に受信するステップは、
所定のパターンに従って直交周波数マッピングされた前記第１の信号と第２の信号を受信し、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする逆方向データ受信方法。
【請求項７】
前記基地局が前記端末から直交伝送のための第２のリソース割り当て要求を受信して前記第２のリソースを割り当てるステップは、
前記第１の信号を用いて前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態を推定するステップと、
前記第２のリソースに対する端末の要求を受信するステップと、
前記チャンネル推定部で推定されたチャンネル状態を用いて前記端末に前記第２のリソースを割り当てるステップと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項８】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、
前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項９】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項１０】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項１１】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおいて基地局に逆方向データを伝送する端末であって、
非直交伝送方式の第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
直交伝送方式の第２の信号を送信する第２の信号生成部と、
前記第１の信号と第２の信号を所定のパターンに従って直交周波数マッピングするサブキャリアマッパと、
端末が基地局から割り当てを受けた非直交伝送のための第１のリソースを用いて前記第１の信号を送信すると共に、前記端末が前記基地局に直交伝送のためのリソース要求を通じて割り当てを受けた第２のリソースの割り当てを用いて前記第２の信号を送信する送信部と、を含み、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする端末。
【請求項１２】
前記第２のリソースは前記第１の信号を用いて推定された前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態によって割り当てられることを特徴とする請求項１１に記載の端末。
【請求項１３】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、
前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の端末。
【請求項１４】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の端末。
【請求項１５】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の端末。
【請求項１６】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおいて端末から逆方向データを受信する基地局であって、
非直交伝送方式による第１の信号と直交伝送方式による第２の信号が所定のパターンに従って直交周波数マッピングされた複合多重アクセス信号を受信して前記非直交伝送方式の第１の信号及び前記直交伝送方式の第２の信号を区分して出力するサブキャリアマッパと、
前記第１の信号を復調してユーザーデータを出力する非直交信号受信部と、
前記第２の信号を復調してユーザーデータを出力する直交信号受信部と、を含み、
前記第１の信号は前記基地局が前記端末に割り当てた非直交伝送のための第１のリソースを用いて受信され、前記第２の信号は前記第１の信号と共に前記端末の要求により割り当てた直交伝送のための第２のリソースを用いて受信され、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする基地局。
【請求項１７】
前記第１の信号を用いて前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態を推定するチャンネル推定部と、
前記第２のリソースに対する端末の要求を受信する直交リソース要求検出部と、
前記チャンネル推定部で推定されたチャンネル状態を用いて前記端末に前記第２のリソースを割り当てる直交リソース割り当て部と、
前記直交リソース割り当て部で割り当てられた前記第２のリソースに対する情報を前記端末に伝達する直交リソース割り当て情報伝送部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の基地局。
【請求項１８】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の基地局。
【請求項１９】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項２０】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項１】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムの端末から基地局へ逆方向データを伝送する方法であって、
端末が基地局から非直交伝送のための第１のリソースの割り当てを受け、前記割り当てられた第１のリソースを用いて非直交伝送方式の第１の信号を送信するステップと、
前記端末が前記基地局に直交伝送のための第２のリソースの割り当てを要求して前記第２のリソースの割り当てを受け、前記第１のリソースを用いて前記第１の信号を送信すると同時に前記第２のリソースを用いて直交伝送方式の第２の信号を送信するステップと、を含み、
前記第１の信号と前記第２の信号を同時に送信するステップは、
前記第１の信号と第２の信号を所定のパターンに従って直交周波数マッピングして送信し、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする逆方向データ伝送方法。
【請求項２】
前記端末が前記基地局に直交伝送のための第２のリソースの割り当てを要求して前記第２のリソースの割り当てを受けるステップは、
前記第１の信号を用いて推定された前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態によって割り当てられた前記第２のリソースの割り当てを受けることを特徴とする請求項１に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項３】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、
前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項４】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項５】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の逆方向データ伝送方法。
【請求項６】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおいて端末から逆方向データを受信する方法であって、
基地局が端末に非直交伝送のための第１のリソースを割り当て、前記割り当てた第１のリソースを用いて非直交伝送方式の第１の信号を受信するステップと、
前記基地局が前記端末から直交伝送のための第２のリソース割り当て要求を受信して前記第２のリソースを割り当て、前記第１のリソースを用いて前記第１の信号を受信すると同時に前記第２のリソースを用いて直交伝送方式の第２の信号を受信するステップと、を含み、
前記第１の信号と前記第２の信号を同時に受信するステップは、
所定のパターンに従って直交周波数マッピングされた前記第１の信号と第２の信号を受信し、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする逆方向データ受信方法。
【請求項７】
前記基地局が前記端末から直交伝送のための第２のリソース割り当て要求を受信して前記第２のリソースを割り当てるステップは、
前記第１の信号を用いて前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態を推定するステップと、
前記第２のリソースに対する端末の要求を受信するステップと、
前記チャンネル推定部で推定されたチャンネル状態を用いて前記端末に前記第２のリソースを割り当てるステップと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項８】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、
前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項９】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項１０】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の逆方向データ受信方法。
【請求項１１】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおいて基地局に逆方向データを伝送する端末であって、
非直交伝送方式の第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
直交伝送方式の第２の信号を送信する第２の信号生成部と、
前記第１の信号と第２の信号を所定のパターンに従って直交周波数マッピングするサブキャリアマッパと、
端末が基地局から割り当てを受けた非直交伝送のための第１のリソースを用いて前記第１の信号を送信すると共に、前記端末が前記基地局に直交伝送のためのリソース要求を通じて割り当てを受けた第２のリソースの割り当てを用いて前記第２の信号を送信する送信部と、を含み、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする端末。
【請求項１２】
前記第２のリソースは前記第１の信号を用いて推定された前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態によって割り当てられることを特徴とする請求項１１に記載の端末。
【請求項１３】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、
前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の端末。
【請求項１４】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の端末。
【請求項１５】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の端末。
【請求項１６】
直交伝送方式及び非直交伝送方式を支援する移動通信システムにおいて端末から逆方向データを受信する基地局であって、
非直交伝送方式による第１の信号と直交伝送方式による第２の信号が所定のパターンに従って直交周波数マッピングされた複合多重アクセス信号を受信して前記非直交伝送方式の第１の信号及び前記直交伝送方式の第２の信号を区分して出力するサブキャリアマッパと、
前記第１の信号を復調してユーザーデータを出力する非直交信号受信部と、
前記第２の信号を復調してユーザーデータを出力する直交信号受信部と、を含み、
前記第１の信号は前記基地局が前記端末に割り当てた非直交伝送のための第１のリソースを用いて受信され、前記第２の信号は前記第１の信号と共に前記端末の要求により割り当てた直交伝送のための第２のリソースを用いて受信され、
前記所定のパターンは、前記第１の信号及び第２の信号が時間軸または周波数軸で混合されるパターンであることを特徴とする基地局。
【請求項１７】
前記第１の信号を用いて前記端末と前記基地局との間のチャンネル状態を推定するチャンネル推定部と、
前記第２のリソースに対する端末の要求を受信する直交リソース要求検出部と、
前記チャンネル推定部で推定されたチャンネル状態を用いて前記端末に前記第２のリソースを割り当てる直交リソース割り当て部と、
前記直交リソース割り当て部で割り当てられた前記第２のリソースに対する情報を前記端末に伝達する直交リソース割り当て情報伝送部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の基地局。
【請求項１８】
前記第２のリソースに対する端末の要求は、前記端末のバッファデータの量及び端末の伝送電力のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の基地局。
【請求項１９】
前記非直交伝送方式は、コード分割多重アクセス(ＣＤＭＡ)方式であり、
前記直交伝送方式は、直交周波数分割多重アクセス(ＯＦＤＭＡ)、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)、周波数分割多重アクセス(ＦＤＭＡ)、信号キャリア周波数分割多重アクセス(ＳＣ-ＦＤＭＡ)方式のうち少なくとも一つの方式であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項２０】
前記第１の信号は、音声または低速のパケットデータのうち少なくとも一つであり、前記第２の信号は、高速パケットデータであることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の基地局。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１７１８３（Ｐ２０１２−２１７１８３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２６９２９（Ｐ２０１２−１２６９２９）
【出願日】平成２４年６月４日（２０１２．６．４）
【分割の表示】特願２００８−５４９４３３（Ｐ２００８−５４９４３３）の分割
【原出願日】平成１９年１月２９日（２００７．１．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（５０３４４７０３６）サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド (2,221)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月４日（２０１２．６．４）
【分割の表示】特願２００８−５４９４３３（Ｐ２００８−５４９４３３）の分割
【原出願日】平成１９年１月２９日（２００７．１．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＷＣＤＭＡ
【出願人】（５０３４４７０３６）サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド (2,221)
【Ｆターム（参考）】
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