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KR101570564B1 - 수신 장치 및 수신 방법 - Google Patents

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KR101570564B1
KR101570564B1 KR1020127019118A KR20127019118A KR101570564B1 KR 101570564 B1 KR101570564 B1 KR 101570564B1 KR 1020127019118 A KR1020127019118 A KR 1020127019118A KR 20127019118 A KR20127019118 A KR 20127019118A KR 101570564 B1 KR101570564 B1 KR 101570564B1
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파나소닉 인텔렉츄얼 프로퍼티 코포레이션 오브 아메리카
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Abstract

응답 신호의 수신 품질을 향상하는 MIMO 송신 장치, 및 MIMO 송신 방법. MIMO 송신 장치인 단말(100)은, ACK/NACK 신호를 바탕으로 형성한 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 및 제 2 스트림에 매핑함과 동시에 1슬롯 중의 2SC-FDMA 심볼에 포함시켜 송신한다. 그 단말(100)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(140)가, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터로서 (a·Sa ck, 0)를 형성하고, 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터로서 (0, a·Sack)를 형성하고, 프리코딩부(165)가, 응답 신호 벡터 형성부(140)에서 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬로 프리코딩한다.

Description

수신 장치 및 수신 방법{RECEPTION APPARATUS AND RECEPTION METHOD}
본 발명은, 특히 SC-FDMA 신호를 송신하는 MIMO 송신 장치 및 MIMO 송신 방법에 관한 것이다.
3GPP-LTE에서는, 상향 회선의 통신 방식으로서 SC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)가 채용되고 있다(비특허 문헌 1 참조). SC-FDMA에서는, 소정의 변조 방식(예를 들면, QPSK)에 의해 변조된 시간축상의 N심볼이 각각 복수의 주파수 성분으로 분리되어, 주파수 성분마다 다른 서브캐리어에 매핑되어, 다시 시간축상의 파형으로 되돌린 후에 CP(Cyclic Prefix)가 부가됨으로써, SC-FDMA 심볼이 형성된다. 즉, 1SC-FDMA 심볼에는 N개의 시간 연속 신호(Time continuous signal) 및 CP가 포함된다.
또, 3GPP-LTE에서는, 무선 통신 기지국 장치(이하, 간단하게 「기지국」이라고 불리는 일이 있음)가 무선 통신 단말 장치(이하, 간단하게 「단말」이라고 불리는 일이 있음)에 대해서, 물리 채널(예를 들면, PDCCH)을 통해 상향 데이터 회선용 리소스를 할당한다.
단말은, 상향 데이터 회선용 리소스의 할당 정보를 기지국으로부터 받으면, 그 기지국에 대해서, 단말의 버퍼에 모여 있는 데이터를 그 리소스를 이용하여 송신한다.
또, 3GPP-LTE에서는, 기지국으로부터 단말로의 하향 회선 데이터에 대해서 ARQ(Automatic Repeat Request)가 적용된다. 즉, 단말은 하향 회선 데이터의 오류 검출 결과를 나타내는 응답 신호를 기지국으로 피드백한다. 단말은 하향 회선 데이터에 대해서 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 행하고, CRC=OK(잘못 없음)이면 ACK(Acknowledgment)를, CRC=NG(오류 있음)이면 NACK(Negative Acknowledgment)를 응답 신호로서 기지국에 피드백한다.
따라서, 버퍼에 모여 있는 데이터의 송신과 동시에, 단말은, 4서브프레임 전(前)에 수신한 하향 회선 데이터에 대한 응답 신호(즉, ACK/NACK 신호)를 송신하지 않으면 안 되는 경우가 발생한다. 이 경우, 단말측에서는, 본래 상향 데이터가 배치되어야 할 리소스에 ACK/NACK 신호가 배치된다(비특허 문헌 2 참조).
도 1은, ACK/NACK 신호가 배치된 슬롯을 나타내는 도면이다. 도 1에서는, 상기 N은 12이며, 간단화를 위해 CP는 도시하지 않았다. 또, 1슬롯은, 7개의 SC-FDMA 심볼로 되어있다. 또, 통상, 상향으로 송신되는 ACK/NACK 신호는, 1서브프레임당 최대 1심볼이지만, 수신측의 기지국에 있어서의 ACK/NACK 신호의 수신 전력을 크게 하기 위해서, 도 1에서는, 1슬롯당 ACK/NACK 신호가 8회 반복(즉, 8심볼) 송신되어 있다. 즉, Reference signal의 직전의 SC-FDMA 심볼로 4회, 직후의 SC-FDMA 심볼로 4회 반복하여, ACK/NACK 신호가 송신되어 있다.
또, 3GPP LTE보다 더한층 통신의 고속화를 실현하는 3GPP LTE-advanced의 표준화가 개시되었다. 3GPP LTE-advanced 에서는, 최대 500Mbps 정도의 상향 전송 속도를 실현하기 위해서, 상향 공간 다중(즉, MIMO : Multiple Input Multiple Output) 기술이 채용될 전망이다.
도 2는, MIMO 송신 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 공간 다중되어야 할 데이터 신호는, 3GPP-LTE와 마찬가지로, Single Carrier 특성을 유지하면서, 프리코딩(Precoding)부에 입력된다. 프리코딩부는, 입력된 2개의 스트림 데이터에 대해서 프리코딩 연산을 행하고, 그 결과를, 각 안테나에 대응하는 DFT 회로에 출력한다. 또한, 2개의 스트림 데이터가 동시에 송신되는 것을, RANK2 송신이라고 정의한다. 이것에 비해, 도 1에 나타낸 3GPP-LTE에서는, 1개의 스트림에 의한 RANK1 송신이 행해진다. 또, 3GPP-LTE에서는 단말의 송신 안테나가 1개로 가정되어 있기 때문에, 3GPP-LTE에서는, 프리코딩 처리도 행해지지 않는다.
그리고, DFT부는, 입력된 신호를 주파수축상으로 변환하여, 얻어진 복수의 주파수 성분을 주파수 매핑부에 출력한다. 이 복수의 주파수 성분은, 주파수 매핑부에서 있어야 할 주파수 위치에 매핑되어, IFFT부에 의해 시간축 파형으로 된다. 이렇게 해서 얻어진 시간축 파형은, RF회로 및 안테나를 경유해 송신된다.
(선행 기술 문헌)
(비특허 문헌)
(비특허 문헌 1) 3GPP TS 36.211 V8.3.0, "Physical Channels and Modulation (Release 8), " May 2008
(비특허 문헌 2) 3GPP TS 36.212 V8.3.0, "Multiplexing and channel coding (Release 8), " May 2008
여기서, RANK2 송신에 있어서 ACK/NACK 신호를 송신하려고 할 경우, 첫째로, 한쪽 스트림에만 ACK/NACK 신호를 매핑하는 방법과, 둘째로, 2개 스트림의 양쪽에 ACK/NACK 신호를 매핑하는 방법이 생각된다.
도 3은, 한쪽 스트림에만 ACK/NACK 신호를 매핑하는 방법의 설명에 제공하는 도면이다. RANK2의 경우, 변조 후의 데이터 계열을 나타내는 Sdata는, 2행 1열(2×1)의 벡터로 표시된다. 또, 통상, 단말의 송신 안테나가 2개인 경우가 상정되기 때문에, 프리코딩 행렬 Φdata는, 2×2의 행렬로 표시된다.
또, ACK/NACK 신호 벡터도 2×1의 행렬로 표시된다. 단, 여기에서는 한쪽 스트림에만 ACK/NACK 신호가 매핑되고, 또 스트림간 간섭을 피하기 위해, 다른쪽 스트림에는, 제로가 매핑된다. 즉, 변조 후의 ACK/NACK 신호를 Sack라고 하면, ACK/NACK 신호 벡터는, (Sack, 0)이라고 표시된다.
여기서, 프리코딩 행렬 Φdata=1/2×(1, 1；1, -1)라고 하면, 프리코딩 후의 ACK/NACK 신호 벡터 Xack는, 식 (1)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00001
그리고, 상기한 바와 같이, 이 ACK 신호 벡터 Xack는, 1슬롯 중의 2개의 SC-FDMA 심볼에 포함되어, 합계 8회 송신된다.
이렇게 해서 ACK/NACK 신호는 공간 다중되는 일 없이 송신되기 때문에, ACK/NACK 신호가 받는 간섭을 저감할 수 있다. 따라서, ACK/NACK 신호의 수신 정밀도가 향상한다.
그렇지만, ACK 신호 벡터 Xack에는 송신 안테나마다의 가중치가 포함되기 때문에, ACK/NACK 신호에는 빔포밍(Beamforming) 효과가 발생한다. 따라서, 형성되는 빔의 방향에 따라서는, 소망하는 전력으로 ACK/NACK 신호가 단말까지 도달하지 않을 가능성이 있다. 즉, 빔포밍 효과에 의해, ACK/NACK 신호의 수신 품질이 열화해 버리는 문제가 있다.
또, 도 4는, 2개의 스트림의 양쪽에 ACK/NACK 신호를 매핑하는 방법의 설명에 제공하는 도면이다. 스트림간 간섭을 막으면서, ACK/NACK 신호의 전력을 증가시키기 위해서, 2개의 스트림에 동일한 ACK/NACK 신호가 매핑되어 있다. 즉, 여기서의 ACK/NACK 신호 벡터는, (Sack, Sack)로 표시된다.
여기에서도 동일한 프리코딩 행렬이 이용된다고 하면, 프리코딩 후의 ACK/NACK 신호 벡터 Xack는, 식 (2)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00002
식 (2)를 보고 알 수 있는 것처럼, 프리코딩 후의 ACK/NACK 신호 벡터 Xack는 한쪽의 요소(要素)가 제로(0)가 된다. 즉, 이 경우, ACK/NACK 신호는, 한쪽의 안테나로부터 밖에 송신되지 않는 것이 된다. 따라서, 전파로 상황에 따라서는, ACK/NACK 신호의 수신 품질이 열화해 버리는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 응답 신호를 바탕으로 형성한 응답 신호 벡터의 제 1 및 제 2 요소를, 동일한 서브프레임에 포함시켜 송신하는 경우에 있어서, 응답 신호의 수신 품질을 향상하는 MIMO 송신 장치, 및 MIMO 송신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 MIMO 송신 장치는, 응답 신호를 바탕으로 형성한 응답 신호 벡터의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 및 제 2 스트림에 매핑함과 동시에 1서브프레임 중의 2FDMA 심볼에 포함시켜 송신하는 MIMO 송신 장치이며, 상기 응답 신호를 바탕으로 응답 신호 벡터를 형성하는 수단이며, 제 1 FDMA 심볼에 있어서의 응답 신호 벡터와 제 2 FDMA 심볼에 있어서의 응답 신호 벡터를 직교시키는 형성 수단과, 상기 형성된 응답 신호 벡터를 유니타리 행렬(unitary matrix)의 정수배의 행렬로 프리코딩하는 프리코딩 수단을 구비하는 구성을 취한다.
본 발명의 MIMO 송신 방법은, 응답 신호를 바탕으로 형성한 응답 신호 벡터의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 및 제 2 스트림에 매핑함과 동시에 1서브프레임 중의 2FDMA 심볼에 포함시켜 송신하는 MIMO 송신 방법이며, 상기 응답 신호를 바탕으로 응답 신호 벡터를 형성하는 단계과, 상기 형성된 응답 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배로 프리코딩하는 단계를 구비하고, 제 1 FDMA 심볼에 있어서의 응답 신호 벡터와, 제 2 FDMA 심볼에 있어서의 응답 신호 벡터가 직교한다.
본 발명에 의하면, 응답 신호의 수신 품질을 향상시키는 MIMO 송신 장치 및 MIMO 송신 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 ACK/NACK 신호가 배치된 슬롯을 나타내는 도면,
도 2는 종래의 MIMO 송신 장치의 구성예를 나타내는 블록도,
도 3은 한쪽의 스트림에만 ACK/NACK 신호를 매핑하는 방법(관련 기술)의 설명에 제공하는 도면,
도 4는 2개의 스트림의 양쪽에 ACK/NACK 신호를 매핑하는 방법(관련 기술)의 설명에 제공하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 단말의 구성을 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 기지국의 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 회수가 4일 경우의, 1슬롯에 걸친 SC-FDMA 신호를 나타내는 도면,
도 8은 실시 형태 2에 있어서의, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 회수가 4일 경우의, 1슬롯에 걸친 SC-FDMA 신호를 나타내는 도면,
도 9는 실시 형태 3에 있어서의, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 회수가 4일 경우의, 1슬롯에 걸친 SC-FDMA 신호를 나타내는 도면,
도 10는 도 9를 프리코딩 행렬에 관해서 일반화한 도면,
도 11은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 단말의 구성을 나타내는 블록도,
도 12는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 기지국의 구성을 나타내는 블록도,
도 13은 실시 형태 4에 있어서의, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호가 동일 서브프레임에 배치되는 경우의, 2슬롯에 걸친 OFDM 신호를 나타내는 도면,
도 14는 실시 형태 5에 있어서의, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호가 동일 서브프레임에 배치되는 경우의, 2슬롯에 걸친 OFDM 신호를 나타내는 도면,
도 15는 실시 형태 6에 있어서의, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호가 동일 서브프레임에 배치되는 경우의, 2슬롯에 걸친 OFDM 신호를 나타내는 도면,
도 16은 도 5에 표시된 단말의 구성 베리에이션의 설명에 제공하는 도면,
도 17은 도 5에 표시된 단말의 구성 베리에이션의 설명에 제공하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조해 상세하게 설명한다. 또한, 실시 형태에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이며, 그 설명은 중복되므로 생략한다.
(실시 형태 1)
[단말의 구성]
도 5는, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 단말(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5에 있어서, 단말(100)은, 수신 RF부(105-1, 2)와, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple) 신호 복조부(110)와, 분리부(115)와, 제어 신호 수신부(120)와, 제어부(125)와, 데이터 수신부(130)와, 수신 에러 판정부(135)와, 응답 신호 벡터 형성부(140)와, 응답 신호 매핑부(145)와, 분배부(150)와, 변조부(155-1, 2)와, 다중부(160-1, 2)와, 프리코딩부(165)와, SC-FDMA 신호 형성부(170-1, 2)와, 송신 RF부(175-1, 2)를 가진다. 또, 도 5에 있어서, MIMO 송신 장치인 단말(100)은 복수의 안테나를 가지고 있으며, 부호의 지번이 1인 기능 블록은 제 1 안테나에 대응하고, 지번이 2인 기능 블록은 제 2 안테나에 대응한다.
수신 RF부(105-1, 2)는, 각각 대응하는 안테나를 경유하여 수신한 수신 무선 신호에 대해서 수신 무선 처리(다운 컨버트, 아날로그 디지털(A/D) 변환 등)를 실시하고, 얻어진 수신 신호를 OFDM 신호 복조부(110)에 출력한다.
OFDM 신호 복조부(110)는, CP(Cyclic Prefix) 제거부(111-1, 2)와, 고속 푸리에 변환(FFT)부(112-1, 2)와, 신호 합성부(113)를 가진다. OFDM 신호 복조부(110)는, 수신 RF부(105-1, 2)의 각각으로부터 수신 OFDM 신호를 받는다. OFDM 신호 복조부(110)에 있어서, CP 제거부(111-1, 2)가 수신 OFDM 신호로부터 CP를 제거하고, FFT부(112-1, 2)가 CP 제거 후의 수신 OFDM 신호를 주파수 영역 신호로 각각 변환한다. 그리고, 신호 합성부(113)가, FFT부(112-1, 2)에서 얻어진 주파수 영역 신호를 주파수 성분별로 합성함으로써, 패러렐 신호를 얻는다. 또, 신호 합성부(113)가, 패러렐 신호를 패러렐 시리얼 변환하여, 얻어진 시리얼 신호를 수신 신호로서 분리부(115)에 출력한다.
분리부(115)는, OFDM 신호 복조부(110)로부터 받는 수신 신호를, 이것에 포함되는 제어 신호와 데이터 신호로 분리한다. 제어 신호는 제어 신호 수신부(120)에 출력되고, 데이터 신호는 데이터 수신부(130)에 출력된다.
제어 신호 수신부(120)는, 분리부(115)로부터 제어 신호를 받는다. 이 제어 신호에는, 상향 할당 정보와, 하향 할당 정보가 포함되어 있다. 제어 신호 수신부(120)는, 상향 할당 정보와 하향 할당 정보를 추출하여, 제어부(125)에 출력한다.
제어부(125)는, 제어 신호 수신부(120)로부터 받는 하향 할당 정보에 기초하여, 데이터 수신 제어 신호를 생성하여, 데이터 수신부(130)에 출력한다.
또, 제어부(125)는, 상향 할당 정보에 기초하여, 데이터 신호의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정한다. 또, 제어부(125)는, 결정된 MCS에 따라, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 횟수를 결정한다.
데이터 수신부(130)는, 분리부(115)로부터 데이터 신호를 받는다. 그리고, 데이터 수신부(130)는, 제어부(125)로부터 받는 데이터 수신 제어 신호에 기초하여, 자기(自機) 앞의 데이터 신호를 복호한다.
수신 에러 판정부(135)는, 데이터 수신부(130)의 복호 결과에 기초하여 복호의 성공 여부를 판정하고, 판정 결과에 따른 응답 신호, 즉 ACK/NACK 신호를 생성한다. 즉, 복호에 성공했을 경우에는, ACK가 생성되고, 실패했을 경우에는, NACK가 생성된다. 이 ACK/NACK 신호는, 응답 신호 벡터 형성부(140)에 출력된다.
응답 신호 벡터 형성부(140)는, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 응답 신호 벡터 형성부(140)는, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
응답 신호 매핑부(145)는, 응답 신호 벡터 형성부(140)에서 형성된 제 1 ACK/NACK 신호 벡터(제 2 ACK/NACK 신호 벡터)의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 매핑한다. 응답 신호 매핑부(145)는, 제 1 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼에 제 1 ACK/NACK 신호 벡터를 매핑하고, 제 1 SC-FDMA 심볼과 동일 슬롯인 제 2 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼에 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 매핑한다. 응답 신호 매핑부(145)는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를, 각각 제어부(125)에서 결정된 반복 횟수만큼 반복해서 매핑한다.
분배부(150)는, 송신 데이터열이 입력하면, 입력 송신 데이터열을 2개의 데이터 스트림에 분배한다. 이것은 단말(100)이 송신 데이터를 공간 다중으로 송신하기 위해서이다.
변조부(155-1, 2)는, 제어부(125)로부터의 지시에 기초하여, 2개의 데이터 스트림을 변조하여, 다중부(160-1, 2)에 출력한다.
다중부(160-1, 2)는, 변조부(155-1, 2)로부터 받는 데이터 신호와, 응답 신호 매핑부(145)로부터 받는 ACK/NACK 신호 벡터를, 제어부(125)로부터의 지시에 따라 시간 다중한다.
프리코딩부(165)는, 다중부(160-1, 2)에서 ACK/NACK 신호 벡터가 시간 다중된 제 1 스트림 및 제 2 스트림이 입력하면, 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 대해서 제어부(125)의 지시에 따른 프리코딩 처리를 실시한다. 프리코딩부(165)는, 2×2의 유니타리 행렬의 정수배의 행렬을 이용해 프리코딩 처리를 행한다. 프리코딩 처리된 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림은, 각각 SC-FDMA 신호 형성부(170-1,2)에 출력된다.
SC-FDMA 신호 형성부(170-1, 2)는, 각각 프리코딩 처리된 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림이 입력하면, 입력 스트림으로부터 SC-FDMA 신호를 형성한다. SC-FDMA 신호 형성부(170-1)는, 이산 푸리에 변환(DFT)부(171-1)와, 주파수 매핑부(172-1)와, IFFT부(173-1)와, CP 부가부(174-1)를 가진다. SC-FDMA 신호 형성부(170-2)는, DFT부(171-2)와, 주파수 매핑부(172-2)와, 역고속 푸리에 변환(IFFT) 부(173-2)와, CP 부가부(174-2)를 가진다. SC-FDMA 신호 형성부(170-1, 2)에 있어서의 처리는, 도 2에서 설명된 처리와 동일하다.
송신 RF부(175-1, 2)는, 각각 SC-FDMA 신호 형성부(170-1, 2)에서 형성된 SC-FDMA 신호에 대해서 송신 무선 처리를 실시하여, 안테나를 경유해 송신한다.
[기지국의 구성]
도 6은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 기지국(200)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6에 있어서, 기지국(200)은, 재송 제어부(205)와, 제어부(210)와, 변조부(215, 220)와, 다중부(225)와, OFDM 신호 형성부(230)와, 송신 RF부(235-1, 2)와, 수신 RF부(240-1, 2)와, SC-FDMA 신호 복조부(245-1, 2)와, 공간 신호 처리부(250)와, 응답 신호 수신부(255)와, 데이터 수신부(260-1, 2)와, 수신 신호 합성부(265)를 가진다. 또, 도 6에 있어서, MIMO 수신 장치인 기지국(200)은 복수의 안테나를 가지고 있으며, 부호의 지번이 1인 기능 블록은 제 1 안테나에 대응하고, 지번이 2인 기능 블록은 제 2 안테나에 대응한다.
재송(再送) 제어부(205)는, 신규의 송신 데이터가 입력하면, 신규 송신 데이터를 보지(保持)함과 동시에, 전(前)의 송신 데이터에 따른 ACK 신호를 트리거(trigger)로 하여 변조부(215)에 출력한다. 또, 재송 제어부(205)는, 응답 신호 수신부(255)로부터 NACK 신호를 받으면, 보지해 둔 송신 데이터를 재송을 위해서 변조부(215)에 출력한다.
제어부(210)는, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 경유하여 송신되는 할당 정보(상향 할당 정보 및 하향 할당 정보를 포함)를 생성하여, 해당 할당 정보를 변조부(220)에 출력한다. 또, 제어부(210)는, 할당 정보의 송신처 단말(100)에 할당한 주파수의 주파수 할당 정보(상향 주파수 할당 정보 및 하향 주파수 할당 정보를 포함)를 다중부(225) 및 SC-FDMA 신호 복조부(245)에 출력한다.
변조부(215)는, 재송 제어부(205)로부터 받는 송신 데이터를 변조하여, 변조 신호를 다중부(225)에 출력한다.
변조부(220)는, 제어부(210)로부터 받는 할당 정보를 변조하고, 변조 신호를 다중부(225)에 출력한다.
다중부(225)는, 변조부(215)로부터 받는 송신 데이터의 변조 신호와, 변조부(220)로부터 받는 제어 데이터의 변조 신호를, 주파수 할당 정보에 기초하여 각각 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 및 PDCCH에 대응하는 리소스에 배치함과 동시에 시간 다중하고, 얻어진 다중 신호를 OFDM 신호 형성부(230)에 출력한다.
OFDM 신호 형성부(230)는, 다중부(225)로부터 다중 신호를 받아, 해당 다중 신호를 복수의 스트림 신호로 함과 동시에 해당 복수의 스트림 신호의 각각으로부터 OFDM 신호를 형성한다.
구체적으로는, OFDM 신호 형성부(230)는, 안테나 매핑부(231)와, IFFT부(232-1, 2)와, CP 부가부(233-1, 2)를 가진다. OFDM 신호 형성부(230)에서는, 안테나 매핑부(231)가 입력 다중 신호를 시리얼 패러렐 변환함으로써 복수의 스트림 신호를 형성한다. 그리고, IFFT부(232-1, 2)는, 각각 스트림 신호를 역고속 푸리에 변환함으로써, OFDM 신호를 형성한다. 이 OFDM 신호에는, CP 부가부(233-1, 2)에서 CP가 부가된다.
송신 RF부(235-1,2)는, OFDM 신호 형성부(230)에서 형성된 OFDM 신호에 송신 무선 처리를 실시하고, 얻어진 무선 신호를 안테나를 경유하여 송신한다.
수신 RF부(240-1, 2)는, 단말(100)로부터 송신된 상향 무선 신호를 각각 다른 안테나를 경유하여 수신한다. 수신 RF부(240-1, 2)는, 수신 무선 신호에 대해서 수신 무선 처리를 실시하고, 얻어진 베이스밴드 신호를 SC-FDMA 신호 복조부(245-1, 2)에 출력한다. 또한, 상향에서는, 상기와 같이, SC-FDMA 신호가 송신된다.
SC-FDMA 신호 복조부(245-1, 2)는, 수신 RF부(240-1, 2)로부터 받는 수신 SC-FDMA 신호를 복조한다. 구체적으로는, CP 제거부(246-1, 2)가 수신 SC-FDMA 신호로부터 CP를 제거하고, FFT부(247-1, 2)가 CP 제거 후의 수신 SC-FDMA 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다. 그리고, 신호 추출부(248-1, 2)가, 그 주파수 영역 신호 중, 제어부(210)로부터 받는 주파수 할당 정보에 대응하는 주파수 성분을 추출하고, IDFT부(249-1, 2)가, 추출된 주파수 성분을 시간축상의 싱글 캐리어 신호로 변환한다.
공간 신호 처리부(250)는, 단말(100)마다 추출된 싱글 캐리어 신호에 대해서, 예를 들면, MMSE 등의 알고리즘을 이용하여 등화 처리를 실행한다. 이것에 의해, 스트림간 간섭이 제거된 2개의 스트림 정보가 데이터 수신부(260-1, 2)에 출력된다. 또, ACK/NACK 신호가 상향 신호에 다중되어 있는 경우에는, 그 ACK/NACK 신호가 공간 신호 처리부(250)로부터 응답 신호 수신부(255)에 출력된다.
응답 신호 수신부(255)는, 1슬롯 내에서 2회 반복되는 ACK/NACK 신호(즉, 1슬롯 내의 2개의 SC-FDMA 심볼에 포함된 ACK/NACK 신호)를, 예를 들면 최대비 합성을 이용하여 합성한다. 그리고, 응답 신호 수신부(255)는, 합성 신호에 기초하여, ACK/NACK 신호가 ACK를 나타내고 있는지 NACK를 나타내고 있는지 판정하고, 판정 결과에 따라 ACK 신호 또는 NACK 신호를 재송 제어부(205)에 출력한다.
데이터 수신부(260-1, 2)는, 공간 신호 처리부(250)에서 분리된 2개의 싱글 캐리어 신호를 각각 복조 및 복호한다.
수신 신호 합성부(265)는, 데이터 수신부(260-1, 2)에서 얻어진 복호 데이터를 1개의 상향 데이터에 모아, 얻어진 데이터열을 예를 들면 MAC 등의 상위 레이어에 전송한다.
[단말(100)의 동작]
단말(100)이 하향 회선 데이터에 대한 응답 신호를 송신해야 할 타이밍에 상향 회선 데이터를 RANK2로 송신하도록 기지국으로부터 지시를 받았을 경우(즉, 상향 할당에 따른 제어 신호를 받았을 경우), 단말(100)은, 데이터 신호를 슬롯에 배치한 후, ACK/NACK 신호로 데이터 신호 부분을 겹쳐쓰기(overwrite)함으로써, 데이터 신호와 ACK/NACK 신호를 동일한 슬롯으로 송신한다. 이때 상향 데이터 신호가 펑쳐(puncture)되게 되어, 실제로, 데이터 신호의 코딩 레이트(Coding Rate)가 약간 높아진다.
우선, 단말(100)에 있어서, 제어부(125)는, 상향 할당 정보에 기초하여, 데이터 신호의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정한다. 또, 제어부(125)는, 결정된 MCS에 따라, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 횟수를 결정한다. 여기서, ACK/NACK 신호는 1슬롯당 2개의 SC-FDMA 심볼에 배치된다, 또, 상향 데이터 신호를 송신하는 1서브프레임은 2슬롯으로 구성된다. 따라서, 1서브프레임당 ACK/NACK 신호가 반복해서 배치되는 횟수는, 4의 정수배가 된다.
또, 응답 신호 벡터 형성부(140)에서는, ACK/NACK 신호를 바탕으로, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가 형성된다.
그리고, 응답 신호 매핑부(145)는, 제 1 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼에, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터를 제어부(125)에서 결정된 반복 횟수 매핑하고, 제 1 SC-FDMA 심볼과 동일 슬롯인 제 2 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼에, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 제어부(125)에서 결정된 반복 횟수 매핑한다. 또한, 상기한 바와 같이, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터(또는, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터)의 제 1 및 제 2 요소는, 각각 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 매핑된다.
그리고, 프리코딩부(165)에서는, 입력된 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 대해서, 프리코딩 행렬이 곱셈된다. 이 프리코딩 행렬에는, 2×2의 유니타리 행렬의 정수배의 행렬이 이용된다. 또, 데이터 신호에 이용되는 프리코딩 행렬과, ACK/NACK 신호에 이용되는 프리코딩 행렬은 동일하다.
그리고, SC-FDMA 신호 형성부(170-1, 2)에 있어서, 프리코딩 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로부터, 각각 SC-FDMA 신호가 형성된다.
도 7은, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 횟수가 4일 경우의, 1슬롯에 걸친 SC-FDMA 신호가 표시되어 있다.
여기서, 도 7에 표시되는 바와 같이, 실시 형태 1에서는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터가(aSack, 0)이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가(0, aSack)이다. 더우기, a는, 1이 아니라 √2이다.
즉, 다중부(160-1)에서는, 제 1 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼의 데이터 신호를 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소인 aSack으로 겹쳐쓰기하고, 제 2 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼의 데이터 신호를 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소인 0으로 겹쳐쓰기한다. 다중부(160-2)에서는, 제 1 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼의 데이터 신호를 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소인 0으로 겹쳐쓰기하고, 제 2 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼의 데이터 신호를 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소인 aSack으로 겹쳐쓰기한다.
또, 응답 신호 벡터 형성부(140)에서는, 진폭값이 √2배된 ACK/NACK 신호를 요소로 가지는 ACK/NACK 신호 벡터가 형성된다.
또, 본 실시 형태 1에서 이용되는 프리코딩 행렬은, 유니타리 행렬의 정수배의 행렬인 Φdata=1/2×(1, 1；1, -1)이다.
또, 제 1 SC-FDMA 심볼은, 참조 신호(Reference Signal)가 배치되는 슬롯 선두로부터 4번째 SC-FDMA 심볼의 직전의 SC-FDMA 심볼이며, 제 2 SC-FDMA 심볼은, 슬롯 선두로부터 4번째 SC-FDMA 심볼의 직후의 SC-FDMA 심볼이다.
또, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터는, 제 1 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼열의 말미 4심볼에 반복해서 매핑된다. 즉, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터는, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 말미 4개의 시간 연속 신호(Time continuous Signal)가 된다. 또, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터는, 제 2 SC-FDMA 심볼에 대응하는 심볼열의 말미 4심볼에 반복해서 매핑된다. 즉, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터는, 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 말미 4개의 시간 연속 신호(Time continuous Signal)가 된다.
이상의 조건하에서, 제 1 SC-FDMA 심볼에 포함되는, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1는, 다음의 식 (3)으로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00003
또, 제 2 SC-FDMA 심볼에 포함되는, 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는, 다음의 식 (4)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00004
식 (3) 및 식 (4)로부터 알 수 있듯이, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1와 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는 직교하기 때문에, 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 즉, Xack1과 Xack2는 직교한 빔에 의한 빔포밍 효과를 가지기 때문에, 기지국측에서는 어느 것인가의 ACK/NACK 신호 벡터를 고품질로 수신하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 빔포밍 효과에 의한 수신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
또, 각 스트림에 매핑되는 데이터 신호와 동일한 전력을 가지는 ACK/NACK 신호를 √2배 함으로써, ACK/NACK 신호 벡터의 요소의 한쪽을 0으로 하더라도, 데이터 신호 벡터의 송신 전력과 ACK/NACK 신호 벡터의 송신 전력을 동일하게 유지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, MIMO 송신 장치인 단말(100)은, ACK/NACK 신호를 바탕으로 형성한 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 및 제 2 스트림에 매핑함과 동시에 1슬롯 중의 2SC-FDMA 심볼에 포함시켜 송신한다. 그 단말(100)에 있어서, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성하는 응답 신호 벡터 형성부(140)가, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터로서 (a·Sack, 0)를 형성하고, 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터로서 (0, a·Sack)를 형성하고, 프리코딩부(165)가, 응답 신호 벡터 형성부(140)에서 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩한다.
이렇게 함으로써, 빔포밍 효과에 의한 수신 품질의 열화를 방지할 수 있음과 동시에, 이상적으로 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 또한, 반대로, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (0, a·Sack)으로 하고, 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를(a·Sack, 0)으로 해도 동일한 효과가 얻어진다.
여기서, 이러한 효과는, 구성행 벡터가 직교하는 유니타리 행렬 행렬의 정수배의 행렬을 프리코딩 행렬로서 이용하고 있는 것, 및 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터가 직교하고 있음에 의해, 얻어진다.
즉, 이러한 효과를 얻기 위해서는, 말하자면, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 직교시키는 한편, 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩하면 된다.
또, 단말(100)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(140)가 ACK/NACK 신호를 √2배 한다.
이렇게 함으로써, ACK/NACK 신호 벡터의 요소의 한쪽을 0으로 하더라도, 데이터 신호 벡터의 송신 전력과 ACK/NACK 신호 벡터의 송신 전력을 동일하게 유지할 수 있다.
또, 이상의 설명에서는, RANK2 송신의 경우에 대해 설명했지만, 공간 다중수는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상향 송신이 RANK4, 즉, 4공간 다중 송신이어도 괜찮다. 이 경우, 슬롯 1의 참조 신호(Reference Signal)의 직전의 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (a·Sack, 0, 0, 0)으로 한다. 즉, 스트림 1에 대응하는 요소 이외를 0으로 한다. 그리고, 슬롯 1에 있어서의 참조 신호의 직후의 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (0, a·Sack, 0, 0)으로 하고, 슬롯 2의 참조 신호의 직전의 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를(0, 0, a·Sack, 0)으로 하고, 슬롯 2의 참조 신호의 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를(0, 0, 0, a·Sack)으로 한다. 이렇게 함으로써, RANK2 송신과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 다만, 이 경우, 데이터 신호 벡터의 송신 전력과 ACK/NACK 신호 벡터의 송신 전력을 동일하게 유지하기 위해서는, a를 2로 할 필요가 있다.
(실시 형태 2)
실시 형태 2에 따른 단말은, 실시 형태 1에 따른 단말(100)과 마찬가지로, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 직교시키는 한편, 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩한다. 단, 실시 형태 2에 따른 단말과 실시 형태 1에 따른 단말(100)은, 형성하는 ACK/NACK 신호 벡터가 다르다. 또한, 본 실시 형태에 따른 단말의 기본 구성은, 실시 형태 1에서 설명된 단말의 구성과 동일하다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 단말에 대해서도, 도 5를 이용하여 설명한다.
실시 형태 2에 따른 단말(100)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(140)는, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 응답 신호 벡터 형성부(140)는, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
도 8은, 실시 형태 2에 있어서의, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 횟수가 4일 경우의, 1슬롯에 걸친 SC-FDMA 신호가 표시되어 있다.
도 8에 표시되는 것처럼, 실시 형태 2에서는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터가(Sack, Sack)이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가(Sack, -Sack)이다. 즉, 실시 형태 2에 따른 단말(100)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(140)는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소의 콘스텔레이션(constellation)을 180о 회전시킴으로써, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
즉, 제 1 SC-FDMA 심볼에 포함되는, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1는, 다음의 식 (5)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00005
또, 제 2 SC-FDMA 심볼에 포함되는, 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는, 다음의 식 (6)으로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00006
식 (5) 및 식 (6)으로 알 수 있는 것처럼, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1와 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는 직교하기 때문에, 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
또한, 반대로, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (Sack, -Sack)으로 하고, 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (Sack, Sack)으로 해도 동일한 효과가 얻어진다.
(실시 형태 3)
실시 형태 3에 따른 단말은, 실시 형태 1에 따른 단말(100)과 마찬가지로, 제 1 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 SC-FDMA 심볼에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 직교시키는 한편, 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩한다. 단, 실시 형태 3에 따른 단말과 실시 형태 1에 따른 단말(100)은, 형성하는 ACK/NACK 신호 벡터가 다르다. 또한, 본 실시 형태에 따른 단말의 기본 구성은, 실시 형태 1에서 설명된 단말의 구성과 동일하다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 단말에 대해서도, 도 5를 이용하여 설명한다.
실시 형태 3에 따른 단말(100)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(140)는, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 응답 신호 벡터 형성부(140)는, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
도 9는, 실시 형태 3에 있어서의, 1개의 SC-FDMA 심볼 내에서 ACK/NACK 신호 벡터가 반복해서 배치되는 반복 횟수가 4일 경우의, 1슬롯에 걸친 SC-FDMA 신호가 표시되어 있다.
도 9에 표시되는 것처럼, 실시 형태 3에서는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터가 (j·Sa ck, Sack)이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가 (Sack, j·Sack)이다. 즉, 실시 형태 3에 따른 단말(100)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(140)는, ACK/NACK 신호 벡터(Sack, Sack)의 제 1 요소의 콘스텔레이션을 90о 회전시킴으로써, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 또, 응답 신호 벡터 형성부(140)는, ACK/NACK 신호 벡터(Sack, Sack)의 제 2 요소의 콘스텔레이션을 90о 회전시킴으로써, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 또한, ACK/NACK 신호를 구성하는 심볼은, BPSK 또는 QPSK에 의해 변조된다. 따라서, 콘스텔레이션을 90о 회전시키는 처리는, I성분과 Q성분의 교체 및 플러스 마이너스를 바꿔 붙이는 것만으로 실현가능하다. 이 처리는, 곱셈기를 필요로 하지 않고, 처리량이 적다.
즉, 제 1 SC-FDMA 심볼에 포함되는, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1은, 다음의 식 (7)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00007
또, 제 2 SC-FDMA 심볼에 포함되는, 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는, 다음의 식 (8)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00008
식 (7) 및 식 (8)로부터 알 수 있는 것처럼, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1와 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는 직교하기 때문에, 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 빔포밍 효과에 의한 수신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
여기서, 실시 형태 1의 경우와 비교한다. 실시 형태 1의 경우에는, 프리코딩부(165)에 입력되는 ACK/NACK 신호 벡터의 요소는, 그 진폭이 √2배 되어 있다. 이것에 비해, 실시 형태 3에 따른 단말(100)에 있어서는, 프리코딩부(165)에 입력되기 직전의 신호도 싱글 캐리어 특성을 만족시키고 있으므로, 프리코딩부(165)의 다이내믹 레인지를 억제할 수 있다. 따라서, 실시 형태 3에 따른 단말(100)에서는, 실시 형태 1에 따른 단말(100)에 비해, 프리코딩부(165)의 회로 규모를 작게 할 수 있다.
다음에, 실시 형태 2의 경우와 비교한다. 실시 형태 2의 경우에는, 프리코딩 후의 ACK/NACK 신호 벡터에서는, 어느 것인가의 요소가 0이 되어 있다. 이것에 비해서, 실시 형태 3에 따른 단말(100)에 있어서는, 프리코딩 후의 ACK/NACK 신호 벡터의 요소는, 어느 것도 0은 되지 않는다. 따라서, 프리코딩부(165)의 출력 측에 급격한 진폭 변동에 약한 아날로그 회로(예를 들면, 송신 RF부(235)에 구비되는 앰프 등)가 설치되어 있더라도, 그 아날로그 회로의 동작을 안정화시킬 수 있다.
또 여기서, 본 실시 형태 3을 프리코딩 행렬에 관해서 일반화한다. 도 10은, 도 9를 프리코딩 행렬에 관해서 일반화한 것이다.
즉, 우선 프리코딩 행렬 Φunitary는, 식 (9)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00009
다만, a는 실수(實數)이다.
또, 참조 신호(Reference Signal)의 전의 SC-FDMA 심볼에서는, 스트림 1을 겹쳐쓰기하는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소의 콘스텔레이션이, 제 2 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전된다.
또, 참조 신호(Reference Signal)의 뒤의 SC-FDMA 심볼에서는 스트림 2를 겹쳐쓰기하는, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소의 콘스텔레이션이, 제 1 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전된다.
이러한 처리를 함으로써, 참조 신호(Reference Signal)의 전의 SC-FDMA 심볼에서는, ACK/NACK 신호에 식 (10)에 표시되는 계수 1이 곱해져 있다.
Figure 112012057989410-pat00010
한편, 참조 신호(Reference Signal)의 직후의 SC-FDMA 심볼에서는, ACK/NACK 신호에 식 (11)에 표시되는 계수 2가 곱해져 있다.
Figure 112012057989410-pat00011
이 계수 1과 계수 2는, 서로 직교한다. 따라서, ACK/NACK 신호에 대해서 상기 처리를 행함으로써, 다이버시티 효과가 부여되는 것이 된다.
또한, 반대로, 참조 신호(Reference Signal)의 전의 SC-FDMA 심볼에서는, 스트림 2를 겹쳐쓰기하는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소의 콘스텔레이션이, 제 1 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전되는 한편, 참조 신호(Reference Signal)의 뒤의 SC-FDMA 심볼에서는 스트림 1을 겹쳐쓰기하는, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소의 콘스텔레이션이, 제 2 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전되어도 괜찮다.
(실시 형태 4)
[단말의 구성]
도 11은, 본 발명의 실시 형태 4에 따른 단말(300)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 11에 있어서, 도 5와 동일한 기능을 가지는 블록에는 동일한 번호를 교부하고, 설명은 생략한다. 단말(300)은, 응답 신호 벡터 형성부(340)와, 응답 신호 매핑부(345)와, 변조부(355-1, 2)와, 프리코딩부(365)와, OFDM 신호 형성부(370-1, 2)를 가진다. 또, 도 11에 있어서, 도 5와 마찬가지로 MIMO 송신 장치인 단말(300)은 복수의 안테나를 가지고 있으며, 부호의 지번이 1인 기능 블록은 제 1 안테나에 대응하고, 지번이 2인 기능 블록은 제 2 안테나에 대응한다.
제어 신호 수신부(120)는, 분리부(115)로부터 제어 신호를 받는다. 이 제어 신호에는, 상향 할당 정보와 하향 할당 정보가 포함되어 있다. 제어 신호 수신부(120)는, 상향 할당 정보와 하향 할당 정보를 추출하여, 제어부(325)에 출력한다. 또, 제어 신호 수신부(120)는 자(自)단말 전용의 제어 신호가 포함되어 있던 물리 리소스 번호를 특정하여, 제어부(325)에 출력한다.
제어부(325)는, 제어 신호 수신부(120)로부터 받는 하향 할당 정보에 기초하여, 데이터 수신 제어 신호를 생성해, 데이터 수신부(130)에 출력한다.
또, 제어부(325)는, 상향 할당 정보에 기초하여, 데이터 신호의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정한다. 또, 제어부(325)는, 자단말 전용 제어 신호가 포함되어 있던 물리 리소스 번호로부터, ACK/NACK 신호를 송신해야 할 시간·주파수 리소스 및 부호 리소스를 결정한다. 이러한 정보는 주파수 매핑부에 출력된다.
응답 신호 벡터 형성부(340)는, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 응답 신호 벡터 형성부(340)는, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성하여, 응답 신호 매핑부(345)에 출력한다.
응답 신호 매핑부(345)는, 응답 신호 벡터 형성부(340)에서 형성된 제 1 ACK/NACK 신호 벡터(제 2 ACK/NACK 신호 벡터)의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 매핑한다. 응답 신호 매핑부(345)는, 제 1 슬롯에 제 1 ACK/NACK 신호 벡터를 매핑하고, 제 2 슬롯에 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 매핑한다.
변조부(355-1, 2)는, 제어부(325)로부터의 지시에 기초하여, 2개의 데이터 스트림을 변조하여, 프리코딩부(365)에 출력한다.
프리코딩부(365)는, 변조부(355-1, 2)로부터의 2개의 데이터 스트림 및 응답 신호 매핑부(345)로부터의 ACK/NACK 신호 벡터의 요소가 매핑된 2개의 스트림이 입력하면, 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 대해서 제어부(325)의 지시에 따른 프리코딩 처리를 실시한다. 프리코딩부(365)는, 2×2의 유니타리 행렬의 정수배의 행렬을 이용해 프리코딩 처리를 행한다. 프리코딩 처리된 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림은, 각각 OFDM 신호 형성부(370-1, 2)에 출력된다.
OFDM 신호 형성부(370-1, 2)는, 각각 프리코딩 처리된 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림이 입력하면, 입력 스트림으로부터 OFDM 신호를 형성한다. OFDM 신호 형성부(370-1)는, 주파수 매핑부(372-1)와, 역고속 푸리에 변환(IFFT)부(173-1)와, CP 부가부(174-1)를 가진다. OFDM 신호 형성부(370-2)는, 주파수 매핑부(372-2)와, IFFT부(173-2)와, CP 부가부(174-2)를 가진다.
주파수 매핑부(372-1, 2)는 프리코딩부(365)로부터 입력되는 데이터 신호를 포함한 2개의 스트림과 응답 신호를 포함한 2개의 스트림을, 제어부(325)로부터의 지시에 의해 주파수에 매핑한다. 이때, 데이터를 포함한 2개의 스트림과 응답 신호를 포함한 2개의 스트림은 각각 다른 주파수 위치에 매핑된다. 즉, OFDM 신호 형성부(370-1, 2)는, ACK/NACK 신호 벡터가 프리코딩 처리된 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림을, 다른 서브캐리어로 송신한다. 즉, 여기에서는, ACK/NACK 신호 벡터가 프리코딩 처리된 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림이 주파수 분할 다중되어 있다.
[기지국의 구성]
도 12는, 본 발명의 실시 형태 4에 따른 기지국(400)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12에 있어서, 기지국(400)은, 제어부(410)와, OFDM 신호 복조부(445-1, 2)와, 공간 신호 처리부(450)와, 응답 신호 수신부(455)와, 데이터 수신부(460-1, 2)를 가진다. 또, 도 12에 있어서, MIMO 수신 장치인 기지국(400)은 복수의 안테나를 가지고 있으며, 부호의 지번이 1인 기능 블록은 제 1 안테나에 대응하고, 지번이 2인 기능 블록은 제 2 안테나에 대응한다.
제어부(410)는, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 경유하여 송신되는 할당 정보(상향 할당 정보 및 하향 할당 정보를 포함)를 생성하여, 해당 할당 정보를 변조부(220)에 출력한다. 또, 제어부(410)는, 할당 정보의 송신처 단말(300)에 할당한 주파수의 주파수 할당 정보(상향 회선 데이터의 주파수 할당 정보, 상향 응답 신호의 주파수 할당 정보 및 하향의 주파수 할당 정보를 포함)를 다중부(225) 및 OFDM 신호 복조부(445)에 출력한다.
수신 RF부(240-1, 2)는, 단말(300)로부터 송신된 상향 무선 신호를 각각 다른 안테나를 경유하여 수신한다. 수신 RF부(240-1, 2)는, 수신 무선 신호에 대해서 수신 무선 처리를 실시하고, 얻어진 베이스밴드 신호를 OFDM 신호 복조부(445-1, 2)에 출력한다. 또한, 상향에서는, 상기와 같이, OFDM 신호가 송신된다.
OFDM 신호 복조부(445-1, 2)는, 수신 RF부(240-1, 2)로부터 받는 수신 OFDM 신호를 복조한다. 신호 추출부(448-1, 2)가, 주파수 영역 신호 중, 제어부(410)로부터 받는 상향 회선 데이터의 주파수 할당 정보에 대응하는 주파수 성분을 추출하여, 공간 신호 처리부(450)에 출력한다. 또, 신호 추출부(448-1, 2)는, 주파수 영역 신호 중, 제어부(410)로부터 받는 상향 응답 신호의 주파수 할당 정보에 대응하는 주파수 성분을 추출하여, 응답 신호 수신부(455)에 출력한다.
공간 신호 처리부(450)는, 단말(300)마다 추출된 상향 회선 데이터의 주파수 영역 신호에 대해서, 예를 들면, MMSE 등의 알고리즘을 이용하여 등화 처리를 실행한다. 이것에 의해, 스트림간 간섭이 제거된 2개의 스트림 정보가 데이터 수신부(460-1, 2)에 출력된다.
응답 신호 수신부(455)는, 2슬롯에 걸쳐 2회 반복되는 ACK/NACK 신호를, 예를 들면 최대비 합성을 이용하여 합성한다. 그리고, 응답 신호 수신부(455)는, 합성 신호에 기초하여, ACK/NACK 신호가 ACK를 나타내고 있는지 NACK를 나타내고 있는지 판정하고, 판정 결과에 따라 ACK 신호 또는 NACK 신호를 재송 제어부(205)에 출력한다.
데이터 수신부(460-1, 2)는, 공간 신호 처리부(450)에서 분리된 2개의 상향 회선 데이터 스트림을 각각 복조 및 복호한다.
[단말(100)의 동작]
단말(300)이 하향 회선 데이터에 대한 응답 신호를 송신해야 할 서브프레임 타이밍에 상향 회선 데이터를 RANK2로 송신하도록 기지국으로부터 지시를 받았을 경우(즉, 상향 할당에 따른 제어 신호를 받았을 경우), 단말(300)은, 데이터 신호의 주파수 할당 정보 및 응답 신호의 주파수 할당 정보에 따라, 상향 회선 데이터의 주파수 영역 성분과, 상향 응답 신호의 주파수 영역 성분을 주파수축상에 매핑한다. 또한, 응답 신호를 송신하는 시간·주파수 리소스 및 부호 리소스는, 하향 제어 신호가 점유하는 리소스와 관련화되어 결정된다.
우선, 단말(300)에 있어서, 제어부(325)는, 상향 할당 정보에 기초하여, 데이터 신호의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정한다. 또, 제어부(325)는, 하향 응답 신호에 대응하는 하향 회선 데이터 할당이 지시된 제어 신호가 점유하고 있던 물리 리소스 번호에 대응하여, 상향 응답 신호를 송신할 물리 리소스를 결정한다. 여기서, ACK/NACK 신호는 2슬롯에 걸쳐, 리피티션 되면서 배치된다.
또, 응답 신호 벡터 형성부(340)에서는, ACK/NACK 신호를 바탕으로, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가 형성된다.
그리고, 응답 신호 매핑부(345)는, 제 1 슬롯에 제 1 ACK/NACK 신호 벡터를 매핑하고, 제 2 슬롯에 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 매핑한다. 또한, 상기한 것처럼, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터(또는, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터)의 제 1 및 제 2 요소는, 각각 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 매핑된다.
그리고, 프리코딩부(365)에서는, 입력된 제 1 스트림 및 제 2 스트림에 대해, 프리코딩 행렬이 곱셈된다. 이 프리코딩 행렬에는, 2×2의 유니타리 행렬의 정수배의 행렬이 이용된다. 또, 데이터 신호에 이용되는 프리코딩 행렬과 ACK/NACK 신호에 이용되는 프리코딩 행렬은, 동일하다.
그리고, OFDM 신호 형성부(370-1, 2)에 있어서, 프리코딩 후의 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로부터, 각각 OFDM 신호가 형성된다.
도 13은, 실시 형태 4에 있어서의, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호가 동일 서브프레임에 배치되는 경우의, 2슬롯에 걸친 OFDM 신호가 표시되어 있다.
여기서, 도 13에 표시되는 것처럼, 실시 형태 4에서는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터가 (aSack, 0)이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가 (0, aSack)이다. 또, a는, 1이 아니라, √2이다.
즉, 응답 신호 매핑부(345)로부터 프리코딩부(365)에 출력되는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소는 aSack이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소는 0이다. 또, 응답 신호 매핑부(345)로부터 프리코딩부(365)에 출력되는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소는 0이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소는 aSack이다.
또, 응답 신호 벡터 형성부(340)에서는, 진폭값이 √2배된 ACK/NACK 신호를 요소로 가지는 ACK/NACK 신호 벡터가 형성된다.
또, 본 실시 형태 4에서 이용되는 프리코딩 행렬은, 유니타리 행렬의 정수배의 행렬인 Φdata=1/2×(1, 1；1, -1)이다.
이상의 조건하에서, 제 1 슬롯에 포함되는, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1는, 실시 형태 1과 동일하게 계산되어, 다음 식 (12)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00012
또, 제 2 슬롯에 포함되는, 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는, 실시 형태 1과 동일하게 계산되어 다음의 식 (13)으로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00013
식 (12) 및 식 (13)으로부터 알 수 있는 것처럼, 실시 형태 1과 마찬가지로, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1와 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는 직교하기 때문에, 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 즉, Xack1와 Xack2는 직교한 빔에 의한 빔포밍 효과를 가지기 때문에, 기지국측에서는 어느 것인가의 ACK/NACK 신호 벡터를 고품질로 수신하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 빔포밍 효과에 의한 수신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
또, 각 스트림에 매핑되는 데이터 신호와 동일한 전력을 가지는 ACK/NACK 신호를 √2배 함으로써, ACK/NACK 신호 벡터의 요소의 한쪽을 0으로 하더라도, 데이터 신호 벡터의 송신 전력과 ACK/NACK 신호 벡터의 송신 전력을 동일하게 유지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, MIMO 송신 장치인 단말(300)은, ACK/NACK 신호를 바탕으로 형성한 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 및 제 2 요소를, 각각 제 1 및 제 2 스트림에 매핑함과 동시에 2개의 슬롯에 걸쳐 반복해서 송신한다. 그 단말(300)에 있어서, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성하는 응답 신호 벡터 형성부(340)가, 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터로서 (a·Sa ck, 0)를 형성하고, 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터로서 (0, a·Sack)를 형성하고, 프리코딩부(365)가, 응답 신호 벡터 형성부(340)에서 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩한다.
이렇게 함으로써, 빔포밍 효과에 의한 수신 품질의 열화를 방지할 수 있음과 동시에, 이상적으로 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 또한, 반대로, 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (0, a·Sack)으로 하고, 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를(a·Sack, 0)으로 하더라도 동일한 효과가 얻어진다.
여기서, 이러한 효과는, 구성 행 벡터가 직교하는 유니타리 행렬의 정수배의 행렬을 프리코딩 행렬로서 이용하고 있는 것 및 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터가 직교하고 있는 것에 의해, 얻어진다.
즉, 이러한 효과를 얻기 위해서는, 말하자면, 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 직교시키는 한편, 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩하면 된다.
또, 단말(300)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(340)가 ACK/NACK 신호를 √2배 한다.
이렇게 함으로써, ACK/NACK 신호 벡터의 요소의 한쪽을 0으로 하더라도, 데이터 신호 벡터의 송신 전력과 ACK/NACK 신호 벡터의 송신 전력을 동일하게 유지할 수 있다.
또, 단말(300)에 있어서, OFDM 신호 형성부(370-1, 2)는, 프리코딩부(365)에서 프리코딩 처리된 후의 ACK/NACK 신호 벡터와 프리코딩 처리된 후의 데이터 스트림을, 다른 서브캐리어로 송신한다. 즉, ACK/NACK 신호 벡터 및 데이터 스트림이 주파수 분할 다중에 의해 송신된다.
또, OFDM 신호 형성부(370-1, 2)는, 프리코딩부(365)에서 프리코딩 처리된 후의 ACK/NACK 신호 벡터를 배치하는 서브캐리어를, 제 1 슬롯과 제 2 슬롯에서 다르게 해도 좋다.
(실시 형태 5)
실시 형태 5에 따른 단말은, 실시 형태 4에 따른 단말(300)과 마찬가지로, 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 직교시키는 한편, 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩한다. 단, 실시 형태 5에 따른 단말과 실시 형태 4에 따른 단말(300)은, 형성하는 ACK/NACK 신호 벡터가 다르다. 또한, 본 실시 형태에 따른 단말의 기본 구성은, 실시 형태 4에서 설명된 단말의 구성과 동일하다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 단말에 대해서도, 도 11을 이용하여 설명한다.
실시 형태 5에 따른 단말(300)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(340)는, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 응답 신호 벡터 형성부(340)는, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
도 14는, 실시 형태 5에 있어서의, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호가 동일 서브프레임에 배치되는 경우의, 2슬롯에 걸친 OFDM 신호가 표시되어 있다.
도 14에 나타나는 것처럼, 실시 형태 2에서는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터가 (Sack, Sack)이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가 (Sack, -Sack)이다. 즉, 실시 형태 5에 따른 단말(300)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(340)는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소의 콘스텔레이션을 180о 회전시킴으로써, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
즉, 제 1 슬롯에 있어서의, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1는, 실시 형태 2와 동일하게 계산되어, 다음의 식 (14)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00014
또, 제 2 슬롯에 있어서의, 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는, 실시 형태 2와 동일하게 계산되어, 다음의 식 (15)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00015
식 (14) 및 식 (15)로부터 알 수 있는 것처럼, 실시 형태 2와 마찬가지로, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1과 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는 직교하기 때문에, 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
또한, 반대로, 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (Sack, -Sack)으로 하고, 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 (Sack, Sack)으로 해도 동일한 효과가 얻어진다.
(실시 형태 6)
실시 형태 6에 따른 단말은, 실시 형태 4에 따른 단말(300)과 마찬가지로, 제 1 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터와 제 2 슬롯에 있어서의 ACK/NACK 신호 벡터를 직교시키는 한편, 형성된 ACK/NACK 신호 벡터를 유니타리 행렬의 정수배의 행렬로 프리코딩 한다. 단, 실시 형태 6에 따른 단말과 실시 형태 4에 따른 단말(300)은, 형성하는 ACK/NACK 신호 벡터가 다르다. 또한, 본 실시 형태에 따른 단말의 기본 구성은, 실시 형태 4에서 설명된 단말의 구성과 동일하다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 단말에 대해서도, 도 11을 이용해 설명한다.
실시 형태 6에 따른 단말(300)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(340)는, ACK/NACK 신호를 바탕으로 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 응답 신호 벡터 형성부(340)는, 서로 직교하는 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 및 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다.
도 15는, 실시 형태 6에 있어서의, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호가 동일 서브프레임에 배치되는 경우의, 2슬롯에 걸친 OFDM 신호가 표시되어 있다.
도 15에 나타나는 바와 같이, 실시 형태 6에서는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터가 (j·Sack, Sack)이고, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터가 (Sack, j·Sack)이다. 즉, 실시 형태 6에 따른 단말(300)에 있어서, 응답 신호 벡터 형성부(340)는, ACK/NACK 신호 벡터(Sack, Sack)의 제 1 요소의 콘스텔레이션을 90о 회전시킴으로써, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 또, 응답 신호 벡터 형성부(340)는, ACK/NACK 신호 벡터(Sack, Sack)의 제 2 요소의 콘스텔레이션을 90о 회전시킴으로써, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 형성한다. 또한, ACK/NACK 신호를 구성하는 심볼은, BPSK 또는 QPSK에 의해 변조된다. 따라서, 콘스텔레이션을 90о 회전시키는 처리는, I성분과 Q성분의 교체 및 플러스 마이너스를 바꿔 붙이는 것만으로 실현가능하다. 이 처리는, 곱셈기를 필요로 하지 않고, 처리량이 적다.
즉, 제 1 슬롯에 있어서의, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1는, 실시 형태 3과 동일하게 계산되어 다음의 식 (16)으로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00016
또, 제 2 슬롯에 있어서의, 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는, 실시 형태 3과 동일하게 계산되어, 다음의 식 (17)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00017
식 (16) 및 식 (17)로부터 알 수 있는 것처럼, 실시 형태 3과 마찬가지로, 프리코딩 후의 제 1 ACK/NACK 신호 벡터 Xack1와 프리코딩 후의 제 2 ACK/NACK 신호 벡터 Xack2는 직교하기 때문에, 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 빔포밍 효과에 의한 수신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
여기서, 실시 형태 4의 경우와 비교한다. 실시 형태 4의 경우에는, 데이터 부분과 동일한 프리코딩이 응답 신호에도 곱셈되어 있기 때문에, 제 1 슬롯에서는 제 1 데이터 스트림과 동일한 빔포밍 이득이, 제 2 슬롯에서는 제 2 데이터 스트림과 동일한 빔포밍 이득이 얻어지지만, 이 2개의 빔포밍 이득은 일반적으로 다르게 제어된다. 예를 들면, 공지(公知)의 고유 모드 전송에 있어서의 빔포밍 제어에서는, 제 1 스트림에 대해서는 전파로 행렬의 제 1 고유값에 상당하는 빔포밍 이득을 부여하고, 제 2 스트림에 대해서는, 전파로 행렬의 제 2 고유값에 상당하는 빔포밍 이득이 부여된다. 즉, 제 1 슬롯에 있어서의 기지국측에서의 응답 신호의 수신 전력과, 제 2 슬롯에 있어서의 기지국측에서의 응답 신호 수신 전력은 크게 다를 가능성이 있다. 그것에 비해, 실시 형태 6에서는, 제 1 슬롯에 있어서의 응답 신호와 제 2 슬롯에 있어서의 응답 신호의 전력차를 작게 유지하면서, 실시 형태 1과 동일한 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 복수의 단말(300)로부터의 응답 신호가, 동일 시간·주파수 리소스를 이용해 부호 다중되어 송신되기 때문에, 슬롯간에서의 전력차가 작은 것은, 부호 다중에 있어서의 송신 전력 제어에 악영향을 주기 어렵고, 기지국에서의 송신 전력 제어를 간편하게 할 수 있다.
또한, 실시 형태 5의 경우와 비교하여도, 실시 형태 5에서는 제 1 슬롯에 있어서의 응답 신호의 수신 전력과, 제 2 슬롯에 있어서의 응답 신호의 수신 전력에 관하여, 단말의 안테나로부터 기지국까지의 전파로의 차(差) 및 송신 안테나의 이득 그 자체에 영향을 받아, 수신 전력차가 커지기 쉬운 경향이지만, 실시 형태 6에서는 슬롯간에서의 전력차를 작게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 6의 프리코딩 행렬에 관해서도, 실시 형태 3과 마찬가지로 일반화하는 것이 가능하다.
즉, 우선 프리코딩 행렬 Φunitary는, 식 (18)로 표시된다.
Figure 112012057989410-pat00018
단, a는 실수이다.
또, 제 1 슬롯에서 스트림 1을 겹쳐쓰기하는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소의 콘스텔레이션이, 제 2 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전된다.
또, 제 2 슬롯에서 스트림 2를 겹쳐쓰기하는, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소의 콘스텔레이션이, 제 1 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전된다.
이러한 처리가 행해짐으로써, 제 1 슬롯에서는, ACK/NACK 신호에 식 (19)에 표시되는 계수 1이 곱해져 있다.
Figure 112012057989410-pat00019
한편, 제 2 슬롯에서는, ACK/NACK 신호에 식 (20)에 표시되는 계수 2가 곱해져 있다.
Figure 112012057989410-pat00020
이 계수 1과 계수 2는, 서로 직교한다. 따라서, ACK/NACK 신호에 대해서 상기 처리를 행함으로써, 다이버시티 효과가 부여되게 된다.
또한, 반대로, 제 1 슬롯에서 스트림 2를 겹쳐쓰기하는, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터의 제 2 요소의 콘스텔레이션이, 제 1 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전되는 한편, 제 2 슬롯에서 스트림 1을 겹쳐쓰기하는, 제 2 ACK/NACK 신호 벡터의 제 1 요소의 콘스텔레이션이, 제 2 요소에 대해서, 상대적으로 90о 회전되어도 좋다.
(다른 실시 형태)
(1) 실시 형태 1 내지 3에 있어서는, 상향 데이터 신호가 RANK2 송신의 경우에 대해 말했다. 그렇지만, 상향 데이터가 RANK1 송신, 즉 상향에서 공간 다중 송신이 행해지지 않는 형태도 가능하다. 이 형태에서는, ACK/NACK 신호 그대로로, RANK1 송신의 데이터 신호 부분을 겹쳐쓰기하면 된다. 이 경우, ACK/NACK 신호에 대해서도 데이터 신호 부분과 동일한 빔포밍 효과를 부여할 수 있다. RANK1 송신의 경우, 데이터 부분에는 데이터 송신에 최적의 빔포밍이 적용되어 있기 때문에, 동일한 빔포밍 효과를 ACK/NACK 신호에 부여함으로써, ACK/NACK의 성능을 안정시킬 수 있다.
(2) 또, 실시 형태 1 내지 3에서는, 프리코딩부(165)가 DFT부(171)의 전단(前段)에 설치되는 경우에 대해 설명했다. 그렇지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 도 16에 나타내는 것처럼 프리코딩부가 DFT부와 IFFT부 사이에 설치되는 구성에서도, 도 17에 나타내는 것처럼 프리코딩부가 IFFT부의 후단에 설치되는 구성에서도, 동일한 효과를 기대할 수 있다.
(3) 또, 실시 형태 1 내지 3에서는, 1SC-FDMA 심볼 내에 포함되는 복수의 시간 연속 신호에 대해서, 동일한 응답 신호 벡터를 프리코딩 처리한 것을 반복 배치한다고 했지만, 1SC-FDMA 심볼 내의 복수의 시간 연속 신호에 응답 신호를 배치할 때는, 응답 신호를 프리코딩부에 입력시키기 전에, 응답 신호에 대해서 스크램블(scramable)을 행하여도 좋다. 이 경우, 응답 신호는 스크램블 후에 프리코딩부에 입력되기 때문에, 각각의 SC-FDMA 심볼에서 형성되는 빔의 방향은 변함없이, 실시 형태 1 내지 3과 동일한 효과를 기대할 수 있다.
(4) 또, 실시 형태 4 내지 6에 있어서는, 상향 데이터 신호가 RANK2 송신인 경우에 대해서 설명했다. 그렇지만, 상향 데이터가 RANK1 송신, 즉 상향에서 공간다중 송신이 행해지지 않는 형태도 가능하다. 이 형태에서는, ACK/NACK 신호 그대로로, RANK1 송신의 데이터 신호 부분을 겹쳐쓰기하면 된다. 이 경우, ACK/NACK 신호에 대해서도 데이터 신호 부분과 동일한 빔포밍 효과를 부여할 수 있다. RANK1 송신의 경우, 데이터 부분에는 데이터 송신에 최적한 빔포밍이 적용되어 있기 때문에, 동일한 빔포밍 효과를 ACK/NACK 신호에 부여함으로써, ACK/NACK의 성능을 안정시킬 수 있다.
(5) 또, 실시 형태 4 내지 6에 있어서는, 상향 회선 데이터가 OFDM인 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 상향 회선 데이터가 예를 들면 SC-FDMA 신호라 하더라도, 상향 회선 데이터 신호와 상향 응답 신호를 주파수 영역으로 다중해서 동일 서브프레임 내에서 송신할 경우에는, 본 발명은 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은, 데이터 부분의 송신 방식 또는 다중화 방식에 상관없이, 상향 회선 데이터와 상향 응답 신호를 주파수 다중할 경우에 일반적으로 적용할 수 있다.
(6) 또, 실시 형태 4 내지 6에 있어서, 응답 신호를 매핑해야 할 서브캐리어가 복수 존재할 경우에는, 응답 신호 벡터를 프리코딩 처리한 것을, 그대로 반복 매핑해도 괜찮고, 응답 신호에 대해서 서브캐리어마다 다른 스크램블 부호를 곱셈한 것을 프리코딩 처리하여, 서브캐리어에 매핑해도 괜찮다. 이러한 경우도, 실시 형태 4 내지 6과 동일한 효과를 기대할 수 있다.
(7) 또, 실시 형태 1 내지 6에 있어서는, 응답 신호의 예로서 ACK/NACK 신호를 이용해 설명을 행했다. 그렇지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, ACK/NACK 신호 이외의 응답 신호에도 적용 가능하다.
또, 본 발명은, 응답 신호 이외의 제어 신호를 피드백하는 경우에도 적용 가능하다. 응답 신호 이외의 제어 신호에는, 예를 들면, 하향 통신에 있어서의 최적 RANK수를 기지국에 전하기 위한 RANK Indicator(RI) 신호나, 하향 전파로의 품질을 나타내는 Channel Quality Indicator(CQI) 신호 등이 있다.
(8) 또, 실시 형태 1 내지 6에서는 안테나로서 설명했지만, 본 발명은 안테나 포트(antenna port)라도 동일하게 적용할 수 있다. 안테나 포트란, 1개 또는 복수의 물리 안테나로 구성되는, 논리적인 안테나를 가리킨다. 즉, 안테나 포트는 반드시 1개의 물리 안테나를 가리키지는 않고, 복수의 안테나로 구성되는 어레이 안테나 등을 가리키는 일이 있다. 예를 들면 3GPP LTE에 있어서는, 안테나 포트가 몇개 물리 안테나로 구성되는지는 규정되지 않고, 기지국이 다른 참조 신호(Reference signal)를 송신할 수 있는 최소 단위로서 규정되어 있다. 또, 안테나 포트는 프리코딩 벡터(Precoding vector)의 가중치를 곱셈하는 최소 단위로서 규정되는 일도 있다.
(9) 또, 상기 실시 형태에서는, 본 발명을 하드웨어로 구성하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 소프트웨어로 실현하는 것도 가능하다.
또, 상기 실시 형태의 설명에 이용한 각 기능 블록은, 전형적으로는 집적 회로인 LSI로서 실현된다. 이들은 개별적으로 1칩화되어도 괜찮고, 일부 또는 모두를 포함하도록 1칩화되어도 괜찮다. 여기에서는, LSI라고 했지만, 집적도의 차이에 따라, IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI라고 호칭되는 일도 있다.
또, 집적 회로화의 수법은 LSI에 한정하는 것은 아니고, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현해도 괜찮다. LSI 제조 후에, 프로그램하는 것이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나, LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성 가능한 리컨피규러블 프로세서를 이용해도 괜찮다.
또, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별개의 기술에 의해 LSI에 대체되는 집적 회로화의 기술이 등장하면, 당연히 그 기술을 이용해 기능 블록의 집적화를 행하여도 좋다. 바이오 기술의 적용 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
2008년 7월 29 일에 출원한 특허 출원 2008-195361 및 2009년 1월 15 일에 출원한 특허 출원 2009-006967의 일본 출원에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시 내용은, 모두 본원에 원용된다.
(산업상이용가능성)
본 발명의 MIMO 송신 장치, 및 MIMO 송신 방법은, 응답 신호의 수신 품질을 향상하는 것으로서 유용하다.

Claims (11)

  1. 복수의 스트림으로 공간 다중되어 송신된 복수의 ACK/NACK 신호 벡터가 포함된 신호를, 상기 복수의 스트림마다 다른 계열을 이용하여 처리하는 신호 처리부와,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터 중, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터와 상기 제 1 ACK/NACK 신호 벡터와는 다른 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 합성하여 합성 ACK/NACK 신호를 생성하고, 상기 합성 ACK/NACK 신호에 근거하여, ACK/NACK의 판정을 행하는 응답 신호 수신부를 구비하고,
    상기 제 1 ACK/NACK 신호 벡터는 제 1 심볼에 매핑되고, 상기 제 2 ACK/NACK 신호 벡터는 상기 제 1 심볼과는 다른 제 2 심볼에 매핑되고, 상기 제 1 심볼과 상기 제 2 심볼은 동일한 서브프레임 내에 포함되는
    수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터는, 상기 ACK/NACK 신호와 동일한 제 1 요소와 상기 ACK/NACK 신호와는 다른 제 2 요소를 포함하는 수신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 요소는, 상기 ACK/NACK 신호에서 얻어지는 요소인 수신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터 중, 상기 제 1 ACK/NACK 신호 벡터는 모두 상기 ACK/NACK 신호인 제 1 요소 및 제 2 요소를 포함하고, 상기 제 2 ACK/NACK 신호 벡터는 상기 ACK/NACK 신호와 동일한 제 1 요소 및 상기 ACK/NACK 신호로부터 얻어지는 제 2 요소를 포함하는 수신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터는, 상기 ACK/NACK 신호로부터 얻어지는 제 1 요소와, 상기 ACK/NACK 신호로부터 얻어지지 않는 제 2 요소를 포함하는 수신 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 심볼은 상기 동일한 서브프레임 내의 참조 신호(Reference Signal)의 직전의 심볼이며, 제 2 심볼은 상기 동일한 서브프레임 내의 참조 신호의 직후의 심볼인 수신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터는 각각, 동일한 서브프레임에 포함되는 각 심볼에 반복하여 매핑되는 수신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터는 각각 복제되어, 복수의 스트림으로 공간 다중되어 송신되는 수신 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 ACK/NACK 신호 벡터는 상기 제 2 ACK/NACK 신호 벡터와 직교하는 수신 장치.
  11. 복수의 스트림으로 공간 다중되어 송신된 복수의 ACK/NACK 신호 벡터가 포함된 신호를, 상기 복수의 스트림마다 다른 계열을 이용하여 처리하는 단계와,
    상기 복수의 ACK/NACK 신호 벡터 중, 제 1 ACK/NACK 신호 벡터와 상기 제 1 ACK/NACK 신호 벡터와는 다른 제 2 ACK/NACK 신호 벡터를 합성하여 합성 ACK/NACK 신호를 생성하는 단계와,
    상기 합성 ACK/NACK 신호에 근거하여, ACK/NACK의 판정을 행하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 ACK/NACK 신호 벡터는 제 1 심볼에 매핑되고, 상기 제 2 ACK/NACK 신호 벡터는 상기 제 1 심볼과는 다른 제 2 심볼에 매핑되고, 상기 제 1 심볼과 상기 제 2 심볼은 동일한 서브프레임 내에 포함되는
    수신 방법.
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