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
【課題】HRPDシステムにおいて、CDMA2000Nx−EV−DO互換システムにおける多入力多出力(MIMO)をサポートするための専用パイロットを割り当て、MIMO専用インターレーススロットを設定するための装置及び方法を提供する。
【解決手段】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、現在のインターレースが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、MIMO信号を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。この装置及び方法により、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。
【解決手段】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、現在のインターレースが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、MIMO信号を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。この装置及び方法により、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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、Npilot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、NMAC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、NData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、Npilot=96チップ、NMAC=64チップ、及びNData=400チップのサイズを有するように設定される。
【0006】
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。
【0007】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【発明の効果】
【0013】
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。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】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。
【図2】従来のHRPDシステムの送信器の構成を示す図である。
【図3】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。
【図4】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。
【図5A】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。
【図5B】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。
【図5C】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。
【図6A】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。
【図6B】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】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。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
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、Npilot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、NMAC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。
【0017】
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、NData=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、NCPチップのサイズを有し、OFDMデータの後部分からNCP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、(NData−NCP)のサイズを有し、ここで、NCP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。NCP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、NCP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。
【0018】
NData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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【符号の説明】
【0040】
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
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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、Npilot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、NMAC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、NData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、Npilot=96チップ、NMAC=64チップ、及びNData=400チップのサイズを有するように設定される。
【0006】
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。
【0007】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【発明の効果】
【0013】
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。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】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。
【図2】従来のHRPDシステムの送信器の構成を示す図である。
【図3】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。
【図4】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。
【図5A】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。
【図5B】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。
【図5C】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。
【図6A】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。
【図6B】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】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。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
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、Npilot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、NMAC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。
【0017】
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、NData=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、NCPチップのサイズを有し、OFDMデータの後部分からNCP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、(NData−NCP)のサイズを有し、ここで、NCP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。NCP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、NCP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。
【0018】
NData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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【符号の説明】
【0040】
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
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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であって、
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、前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)信号を前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、
前記MIMO信号を前記特定のインターレースに挿入するように、前記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送信器。
【請求項1】
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であって、
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、前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)信号を前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、
前記MIMO信号を前記特定のインターレースに挿入するように、前記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送信器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−239188(P2012−239188A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−152330(P2012−152330)
【出願日】平成24年7月6日(2012.7.6)
【分割の表示】特願2008−552237(P2008−552237)の分割
【原出願日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【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12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年7月6日(2012.7.6)
【分割の表示】特願2008−552237(P2008−552237)の分割
【原出願日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【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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