(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて，アップリンク信号を送信する方法であって，
制御情報と，データ情報に対応する伝送ブロックとを有する前記アップリンク信号を複数の空間リソースへマッピングするステップと，
前記複数の空間リソースを用いて，前記アップリンク信号を基地局へ送信するステップと，を有し，
前記データ情報に対応する伝送ブロックは，前記複数の空間リソースのすべてにマッピングされ，
前記制御情報は，前記複数の空間リソースのうち特定の空間リソースにマッピングされ，
前記制御情報は，前記データ情報に対応する前記伝送ブロックのうち特定の伝送ブロックに多重化され，
前記制御情報用の空間リソース当たり変調シンボル数（Ｑ）は，次の式１によって決定される，方法。
（式１）
Ｑ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（Ｂｅｔａｏｆｆｓｅｔ × １／ＣＲｄａｔａ × １／Ｑｍｏｄ × Ｔ）
（ここで，前記ｃｅｉｌｉｎｇ（ｘ）は，前記ｘの切り上げ関数であり，前記Ｂｅｔａｏｆｆｓｅｔはオフセット値であり，前記ＣＲｄａｔａは前記伝送ブロックのうち前記特定の伝送ブロックの符号化レートであり，前記Ｑｍｏｄは変調次数であり，前記Ｔは前記制御情報用の入力ビット数である。）
【請求項２】
前記特定の空間リソースは，前記特定の伝送ブロックに対応する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特定の伝送ブロックと前記制御情報とが順に結合される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
パイロットシーケンス又はゼロシーケンスが，前記空間リソースの残りにマッピングされる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記空間リソースはレイヤである，請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＣＲｄａｔａは，次の式２によって決定される請求項１に記載の方法。
（式２）
ＣＲｄａｔａ＝ＴＢＳ／（ＮＲＥ×Ｑｍｏｄ）
（ここで，前記ＴＢＳは，前記伝送ブロックのうち前記特定の伝送ブロックのサイズであり，前記ＮＲＥは，空間リソース当たり割り当てられたリソース要素数である。）
【請求項７】
前記オフセット値Ｂｅｔａｏｆｆｓｅｔは，前記データ情報に対する前記制御情報の受信信頼性を補償するために用いられ，前記基地局から受信される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記リソース要素は，１変調シンボル及び１副搬送波によって定義される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記制御情報はチャネル品質情報（ＣＱＩ）である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
制御情報と，データ情報に対応する伝送ブロックとを有するアップリンク信号を複数の空間リソースへマッピングするためのプロセッサと，
前記複数の空間リソースを用いて，前記アップリンク信号を基地局へ送信するための送信モジュールと，を備え，
前記データ情報に対応する伝送ブロックは，前記複数の空間リソースのすべてにマッピングされ，
前記制御情報は，前記複数の空間リソースのうち，特定の伝送ブロックに対応する特定の空間リソースにマッピングされ，
前記制御情報は，前記データ情報に対応する前記伝送ブロックのうち前記特定の伝送ブロックに多重化され，
前記制御情報用の空間リソース当たり変調シンボル数（Ｑ）は，次の式１によって決定される，ユーザ装置。
（式１）
Ｑ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（Ｂｅｔａｏｆｆｓｅｔ × １／ＣＲｄａｔａ × １／Ｑｍｏｄ × Ｔ）
（ここで，前記ｃｅｉｌｉｎｇ（ｘ）は，前記ｘの切り上げ関数であり，前記Ｂｅｔａｏｆｆｓｅｔは，前記データ情報に対する前記制御情報の受信信頼性を補償するオフセット値であり，前記ＣＲｄａｔａは前記伝送ブロックのうち前記特定の伝送ブロックの符号化レートであり，前記Ｑｍｏｄは変調次数であり，前記Ｔは前記制御情報用の入力ビット数である。）
【請求項１１】
前記特定の伝送ブロックと，前記制御情報とが順に結合される請求項１０に記載のユーザ装置。
【請求項１２】
前記ＣＲｄａｔａは，次の式２によって決定される請求項１０に記載のユーザ装置。
（式２）
ＣＲｄａｔａ＝ＴＢＳ／（ＮＲＥ×Ｑｍｏｄ）
（ここで，前記ＴＢＳは，前記伝送ブロックのうち前記特定の伝送ブロックのサイズであり，前記ＮＲＥは，空間リソース当たり割り当てられたリソース要素数である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線移動体通信システムに係り、特に、多重アンテナ無線通信システムにおいて端末がアップリンク信号を送信する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）は、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを使用する方法であって、この方法によって、データの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムの送信端あるいは受信端において複数のアンテナを使用することによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以下、本文献において、ＭＩＭＯを「多重アンテナ」とも称する。
【０００３】
多重アンテナ技法では、一つのメッセージ全体を受信するために単一アンテナ経路に依存せず、多数のアンテナから受信したデータ断片を集めることによってデータを完成する。多重アンテナ技法を用いると、データ送信速度（データレート）を向上させ、又は特定データレートを保証しつつ、システムカバレッジを増加させることができる。また、この技法は、移動体通信端末、中継器、等に幅広く用いることができる。多重アンテナ技法によれば、単一アンテナを使用した従来の移動体通信におけるスループットの限界を克服することができる。
【０００４】
一般の多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が図１に示されている。送信端には、ＮT個の送信アンテナが設置されており、受信端には、ＮR個の受信アンテナが設置されている。このように、送信端及び受信端の両方において複数個のアンテナを使用する場合には、送信端又は受信端のいずれか一方にのみ複数のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量が増加する。チャネル伝送容量の増加は、アンテナの数に比例する。したがって、データレートが向上し、周波数効率が向上する。一つのアンテナを使用する場合における最大データレートをＲoとすれば、多重アンテナを使用する場合におけるデータレートは、理論的に、上のＲoにレート増加率Ｒiを乗じた分だけ増加させることができる。ここで、Ｒiは、ＮT及びＮRのうち、より小さな値である。
【０００５】
例えば、４個の送信アンテナ及び４個の受信アンテナを利用するＭＩＭＯ通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論的に４倍のデータレートを獲得することができる。このような多重アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代の半ばに証明されて以来、実質的にデータレートを向上させるための様々な技法が現在まで活発に研究されてきており、それらのいくつかの技法は、既に、第３世代移動体通信及び次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。
【０００６】
多重アンテナ技法は、様々なチャネル経路を通過した同一のシンボルを用いて送信信頼度を高める空間ダイバーシチ方式と、多数の送信アンテナを用いて多数の異なるデータシンボルを同時に送信してデータレートを向上させる空間多重化方式とに区別される。また、これらの２通りの方式を適切に組み合わせて、それぞれの長所を適切に得ることができる。
【０００７】
多重アンテナ技法に関し、様々なチャネル環境及び多元接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及びモデル導出の研究、並びに送信信頼度向上及びデータレート向上のための時空間信号処理技術の研究など、多様な観点において活発な研究開発が行われている。特に、送信信頼度を高めるためには、単一搬送波周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムにおいて送信ダイバーシチ及び多重化を効率的に具現できる方法に関する研究が必要である。
【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、関連技術の限界及び欠点に起因する一つ以上の問題を実質的に解消する無線通信システムに関するものである。
【０００９】
本発明の目的は、多重アンテナ無線通信システムにおいて端末からアップリンク信号を送信する方法及びそのための装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の更なる特徴及び利点は、下記において説明され、且つ部分的には下記から明らかになり、又は発明の実施によってわかるであろう。それらの本発明の目的及び利点は、添付の図面の他、明細書及び請求項において特に指摘された構成により実現及び達成されるであろう。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明に係る、無線通信システムにおける制御情報及びデータ情報の多重化方法は、データ情報に対応する符号語を、予め設定された個数のレイヤにマッピングする段階と、制御情報を、上記予め設定された個数のレイヤにマッピングする段階と、上記レイヤマッピングされたデータ情報及び制御情報を、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル内の周波数領域に多重化する段階と、上記ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを、多重アンテナを通じて基地局に送信する段階と、を含む。
【００１２】
上記制御情報をレイヤにマッピングする段階は、上記制御情報を、上記データ情報に対応する符号語の個数に分割する段階を更に含むことが好ましい。
【００１３】
上記予め設定された個数のレイヤの一つに、上記制御情報をマッピングする段階は、残りのレイヤにパイロットシーケンス、ゼロシーケンス及びデータシーケンスのうち少なくとも一つをマッピングする段階を更に含むことが好ましい。
【００１４】
上記多重化する段階は、上記レイヤマッピングされたデータ情報及び制御情報を順に結合する段階を含むことが好ましい。
【００１５】
上記多重化する段階は、上記レイヤマッピングされたデータ情報と制御情報とを互いに重畳する段階を含むことが好ましい。
【００１６】
また、上記課題を解決するための本発明に係る端末装置は、データ情報に対応する符号語を、予め設定された個数のレイヤにマッピングするための第１レイヤマッピングモジュールと、制御情報を、上記予め設定された個数のレイヤにマッピングするための第２レイヤマッピングモジュールと、上記レイヤマッピングされたデータ情報及び制御情報を、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル内の周波数領域に多重化するための多重化モジュールと、を含むことができる。
【００１７】
上記第２レイヤマッピングモジュールは、上記制御情報を、上記データ情報に対応する符号語の個数に分割することが好ましい。
【００１８】
上記第２レイヤマッピングモジュールは、上記予め設定された個数のレイヤの一つに上記制御情報をマッピングしたりし、残りのレイヤにはパイロットシーケンス、ゼロシーケンス及びデータシーケンスのうち少なくとも一つをマッピングすることが好ましい。
【００１９】
上記多重化モジュールは、上記レイヤマッピングされたデータ情報及び制御情報を直列的に結合することが好ましい。
上記多重化モジュールは、上記レイヤマッピングされたデータ情報と制御情報とを互いに重畳させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実施例によれば、多重アンテナ無線通信システムにおいて端末が基地局へアップリンク信号を効果的に送信することができる。
【００２１】
本発明から得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一般の多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図である。
【図２】多重アンテナ無線通信システムにおいてデータのアップリンク信号を伝送するための符号語、レイヤ及びアンテナのマッピング関係を説明するための図である。
【図３】一般のＳＣ−ＦＤＭＡ送信フレーム構造を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例によって制御情報及びデータ情報が多重化されたアップリンクフレーム構造を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施例の第１変形例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例の第２変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例によって制御情報及びデータ情報が周波数軸上で多重化されたアップリンクフレーム構造を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施例に係る副搬送波マッピングを例示する図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係る副搬送波マッピングを例示する図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係る副搬送波マッピングを例示する図である。
【図１３】本発明の第２実施例に係る副搬送波マッピングを例示する図である。
【図１４】本発明の第３実施例によって制御情報及びデータ情報が多重化されたアップリンクフレーム構造を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明する図である。
【図１６】本発明の第３実施例によってアップリンク信号を送信するための他の方法を説明する図である。
【図１７】本発明の第４実施例によって制御情報及びデータ情報にリソースが割り当てられた例を示す図である。
【図１８】本発明の第５実施例によって制御情報及びデータ情報が多重化されたアップリンクフレーム構造を示す図である。
【図１９】本発明の第５実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明する図である。
【図２０】本発明の一実施例に係る端末装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのもので、本発明が実施されうる唯一の実施形態を示すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、当業者には、本発明がそれらの具体的な細部事項なしにも実施されうることが理解できる。例えば、以下の詳細な説明は、移動体通信システムが３ＧＰＰシステムであるとして具体的に説明するが、３ＧＰＰ特有の事項を除けば、他の任意の移動体通信システムにも適用可能である。
【００２４】
場合によっては、本発明の概念があいまいになることを避けるために、公知の構造及び装置は省略し、又は各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で示すことがある。また、本明細書全体において同一の構成要素については同一の図面符号を使用して説明する。
【００２５】
なお、以下の説明において、端末は、ユーザ装置（ＵＥ）、移動機（ＭＳ）など、移動型又は固定型のユーザ端の機器を総称するものとする。また、基地局は、ノードＢ、強化ノードＢ（ｅＮｏｄｅ  Ｂ）、基地局など、端末と通信するネットワーク端の任意のノードを総称するものとする。
【００２６】
図２は、多重アンテナ無線通信システムにおいてデータのアップリンク信号を送信するための符号語、レイヤ及びアンテナのマッピング関係を説明するための図である。
【００２７】
図２を参照すると、データ情報と伝送シンボルとの間には複雑なマッピング関係が存在する。まず、データ情報として、媒体接続制御（ＭＡＣ）層は、ＮC個の伝送ブロックを物理層に配信し、物理層において、伝送ブロックはチャネル符号化処理を経て符号語に変換され、パンクチャ処理又は反復（Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）処理のようなレートマッチングが行われる。ここで、チャネル符号化は、ターボ符号化器又はテールビットコンボリューション符号化器のようなチャネル符号化器によって行われる。
【００２８】
チャネル符号化処理及びレートマッチング処理を経た後、ＮC個の符号語はＮL個のレイヤにマッピングされる。ここで、各レイヤは、多重アンテナ技法を用いて送信する別個の情報を指す。そして、レイヤの個数は、別個の情報を送信する最大数であるランクよりも大きいことはない。これを数式ではレイヤ数≦ｒａｎｋ（Ｈ）≦ｍｉｎ（ＮＴ，ＮＲ）と表現することができる。ここでＨは、チャネル行列を意味する。
【００２９】
はん用のダウンリンク送信方式である直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）送信と違い、ＳＣ−ＦＤＭＡで送信されるアップリンク信号は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理の影響をある程度打ち消すことで送信信号に単一搬送波特性を持たせるために、レイヤごとに離散フーリエ変換（ＤＦＴ）処理が行われる。各レイヤにおいてＤＦＴ変換された信号は、プリコーディング行列が乗算されてＮT個の送信アンテナにマッピングされ、ＩＦＦＴ処理を経て基地局に送信される。
【００３０】
一方、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）は、送信における電力増幅器が支持すべきダイナミックレンジと関連しており、３次計量（ＣＭ：Ｃｕｂｉｃ  Ｍｅｔｒｉｃ）値は、ＰＡＰＲが表す数値を表すもう一つの数値である。一般に、ＳＣ−ＦＤＭＡ送信信号のような単一搬送波特性を持つ信号のＣＭ又はＰＡＰＲは、ＯＦＤＭＡのような多重搬送波信号のＣＭ又はＰＡＰＲよりも遥かに低い。例えば、一つの情報シンボルが一つの副搬送波を通じて送信されるとの仮定の下に、送信信号ｙが情報シンボルｘ1だけで構成されるとき、このような送信信号は、単一搬送波信号ｙ＝ｘ1である。しかし、送信信号が複数の情報シンボルｘ1，ｘ2，ｘ3，…，ｘNで構成されるときは、このような送信信号は、多重搬送波信号ｙ＝ｘ1＋ｘ2＋ｘ3＋…＋ｘNである。多重搬送波を通じて送信される信号は、情報シンボルが重なり合う高い振幅の信号を生成するため、ＣＭ又はＰＡＰＲが高い。
【００３１】
一方、ＣＭ又はＰＡＰＲは、送信信号波形に重なり合ったシンボルの個数に比例して増加するが、以下に提案するとおり、単一搬送波特性を通じて送信されるデータ情報に単に制御情報だけを付加しただけではＣＭ又はＰＡＰＲがさほど増加しない。むしろ、多重搬送波を通じて送信される信号に比べて、際立って少ないＣＭ又はＰＡＰＲを維持することができる。
【００３２】
以下、本発明に係るデータ情報及び制御情報の多重化方法を説明するに先立ち、データ情報が送信されるＳＣ−ＦＤＭＡフレームの構成について説明する。
【００３３】
図３は、一般的なＳＣ−ＦＤＭＡ送信フレームの構造を示す図である。
【００３４】
図３を参照すると、時間軸上における基本伝送単位は１サブフレームであり、２個のスロットが１サブフレームを構成する。また、挿入される循環プレフィクス（ＣＰ）が正規（ｎｏｒｍａｌ）ＣＰである場合、一つのスロットを構成するシンボルの個数は７個であり、拡張ＣＰである場合は、６個のシンボルが一つのスロットを構成する。また、各スロットには少なくとも一つの参照信号シンボルが含まれる。また、一つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルは、複数の副搬送波によって構成される。
【００３５】
リソース要素は、１副搬送波＊１シンボルリソース、すなわち、一つの複素シンボルを搬送する副搬送波と定義することができる。また、ＤＦＴ処理が適用される場合では、リソース要素の定義を、ＤＦＴ処理を経てＤＦＴインデックスと定義される一つの複素シンボルを搬送する副搬送波とすることができる。ただし、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＤＦＴサイズとデータを送信するために使われる副搬送波の個数とが同一であるから、両者は概念的に同じ意味である。
【００３６】
一方、制御情報は、データ情報とは違い、送信される時点そのものが重要な意味を有する。したがって、制御情報は、高速送信よりは高信頼送信を優先し、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）方式も適用されない。したがって、制御情報及びデータ情報を共に送信する場合には、制御情報が送信経路に対して頑健（ｒｏｂｕｓｔ）性を持つように多重化することが要求される。以下では、基地局が制御情報受信の信頼性を保証できる制御情報及びデータ情報の多重化方法を提案する。
【００３７】
<第１実施例>
本発明の第１実施例は、ＤＦＴの前に制御情報及びデータ情報を多重化する方法であって、制御情報及びデータ情報のそれぞれに対してレイヤマッピング処理を行い、制御情報のマッピングされたレイヤとデータ情報のマッピングされたレイヤとを１：１で結合した後、ＤＦＴ処理を行う。図４は、本発明の第１実施例によって制御情報及びデータ情報が多重化されたアップリンクサブフレーム構造を示す図である。特に、図４は、ＤＦＴの前に制御情報及びデータ情報が多重化された構造を論理的に示すもので、実際に送信される信号は、制御情報とデータ情報とが周波数領域に分散されることがある。
【００３８】
図４を参照すると、チャネル品質情報（ＣＱＩ）とプリコーディング行列インデクス（ＰＭＩ）のようなアップリンク制御情報（ＵＣＩ）とは、データ情報と一緒に周波数領域で多重化されて、データ情報と一緒に同一の時間領域、すなわち、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにおいて周波数軸を共有する。図４及び以下の図面では、説明の便宜のために、ＣＱＩ及びＰＭＩだけを示すが、ランク指示子（ＲＩ）又は肯定応答及び否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）情報のような他の制御情報も含むことができる。また、制御情報は、異なるＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに均一に分布するようにマッピングされる。図４には、制御情報とデータ情報とが周波数軸において連続して割り当てられるものが示されているが、これは仮想周波数軸を基準にして示したもので、物理的には不連続的な副搬送波に割り当てることができる。
【００３９】
図４の特定ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル４０１で搬送される信号を多重化する処理について、図５を参照して説明する。
【００４０】
図５は、本発明の第１実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明するための図である。
【００４１】
図５を参照すると、制御情報とデータ情報の多重化は、ＤＦＴの前にレイヤマッピングされたそれぞれの制御情報及びデータ情報の直列的結合によって行われることがわかる。この場合、制御情報のマッピングされたレイヤとデータ情報のマッピングされたレイヤとが１：１で結合されるため、制御情報は、データ情報がマッピングされるレイヤの個数と同じ個数のレイヤにマッピングされなければならない。しかし、データ情報は複数の符号語に区分されるのに対し、制御情報は一つの符号語のみで構成されるため、一つの符号語だけで構成された制御情報を、データ情報のように多数のレイヤにマッピングする方法を考慮する必要がある。
【００４２】
特に、制御情報とデータ情報とを１：１で直列的結合するためには、データ情報がＮL個のレイヤにマッピングされるとき、制御情報も同様にＮL個のレイヤにマッピングされなければならない。そこで、本発明の第１実施例では、データ情報に対応する符号語の個数と同じ個数に制御情報を単純に区分する方法を考慮することができる。この方法によれば、データ情報及び制御情報は同一構造のレイヤマッピング処理を行うことができる。特に、データ情報に対応する符号語がＮL個のレイヤにマッピングされ、制御情報に対応する符号語も同様に、ＮL個のレイヤにマッピングされる構造とすることができる。
【００４３】
以下、上述した第１実施例において制御情報のレイヤマッピング処理の変形例を説明する。これは、データ情報に対応する符号語の個数と同じ個数に制御情報を単純に区分する代わりに、一つの符号語で構成される制御情報をＮL個のレイヤにマッピングする方法である。
【００４４】
図６は、本発明の第１実施例の第１修正例の図である。
【００４５】
図６を参照すると、一つの符号語で構成される制御情報を、ＮL個のレイヤにマッピングするにあたり、制御情報を１個のレイヤにマッピングする。さらに、残りのＮL−１個のレイヤに、予め設定されたパイロットシーケンス、ゼロシーケンス及びデータシーケンスのうち少なくとも一つをマッピングする。特に、このようなパイロットシーケンスやゼロシーケンスは、基地局による空間多重化によって生じうるレイヤ間干渉を打ち消すのに有用な手段として利用できる。
【００４６】
また、第１実施例においてレイヤマッピングされた制御情報及びデータ情報を多重化する方法の変形例について説明する。
【００４７】
図７は、本発明の第１実施例の第２修正例の図である。
【００４８】
図７を参照すると、制御情報のために追加リソースを確保して制御情報及びデータ情報を多重化する代わりに、単に制御情報及びデータ情報を重畳する方法である。この場合、制御情報及びデータ情報のそれぞれ、又はデータ情報にのみ符号を適用して、制御情報とデータ情報とを区別する方法を考慮することができる。ただし、基地局は、制御情報及びデータ情報が互いに重畳された送信信号から、制御情報とデータ情報とを区別するための別の受信装置を使用する必要がある。
【００４９】
このような第１実施例の第２変形例によると、同一のリソースに制御情報とデータ情報とが重畳されて送信されるため、追加のリソースを使用しなくてすむという利点はあるが、ＰＡＰＲが増加することがある。
【００５０】
<第２実施例>
本発明の第２実施例は、制御情報及びデータ情報のそれぞれにＤＦＴ処理を行い、以降、制御情報及びデータ情報を周波数軸に多重化する方法である。
【００５１】
図８は、本発明の第２実施例によって、制御情報及びデータ情報が周波数軸に多重化されたアップリンクサブフレーム構造を示す図である。第１実施例との相違点は、制御情報及びデータ情報に別個にＤＦＴ処理が行われるという点である。すなわち、制御情報及びデータ情報は、別個のＤＦＴ処理が行われ、それぞれ別の副搬送波にマッピングされる。この場合、制御情報のためのＤＦＴとデータ情報のためのＤＦＴとは、それぞれサイズが異なってもよい。図８の特定ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル８０１で搬送される信号を多重化する処理を、図９を参照して説明する。
【００５２】
図９は、本発明の第２実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明するための図である。図９では制御情報にもＤＦＴを行うとして示したが、これは説明の便宜のためのもので、制御情報にはＤＦＴ処理を省略してもよいことに留意されたい。
【００５３】
図９を参照すると、制御情報が伝送されるレイヤの個数とデータ情報が伝送されるレイヤの個数とが互いに異なるため、別個のＭＩＭＯ方式が適用できる。特に、制御情報及びデータ情報のそれぞれに対して最適化したプリコーディング行列を用いて送信することが可能である。このため、データは、プリコーディングされた空間多重化方式を用いて送信できるのに対し、制御情報は、時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）、空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ）及び周波数切り替え送信ダイバーシチ（ＦＳＴＤ）のような送信ダイバーシチ方式を用いて送信することができる。
【００５４】
このように別々にＤＦＴ処理及びプリコーディング処理を経た制御情報及びデータ情報は、副搬送波にマッピングされる過程で多重化され、この場合、クラスタのような概念を用いて不連続マッピングを具現することができる。クラスタとは、全副搬送波領域内のアップリンク送信のための副搬送波の部分集合のことを意味する。以下、制御情報とデータ情報とが副搬送波にマッピングされる処理について説明する。
【００５５】
図１０乃至図１３は、本発明の第２実施例に係る副搬送波マッピングを例示する図である。
【００５６】
まず、図１０を参照すると、副搬送波マッピングの第１の方法によれば、副搬送波を複数のクラスタに区分し、制御情報を最初のクラスタにマッピングする。ここで、最初のクラスタは、低いインデックス、すなわち、周波数の低い副搬送波で構成されたクラスタを意味する。
【００５７】
また、図１１には、副搬送波マッピングの第２の方法を例示する。図１１を参照すると、制御情報を、割り当てられたリソースブロックのうち、任意の連続したリソースブロックに割り当てる。ここで、割り当てられたリソースブロックとは、論理的に割り当てられた連続したリソースブロックのことを意味する。
【００５８】
アップリンク伝送のために割り当てられた１０個のリソースブロックが、３個の不連続的なクラスタに区分された場合、制御情報が上位２個のリソースブロックに割り当てられるときは、制御情報は、連続又は不連続なリソースブロックに、物理的に割り当てることができる。図１１は、割り当てられた全体リソースブロックのうち、上位ｘ個のリソースブロックに制御情報が割り当てられる構造を示す。
【００５９】
制御情報に割り当てられるリソースブロックの個数は、制御情報の変調符号化方式（ＭＣＳ）レベルによって変更可能であり、基地局は制御情報とデータ情報を区分するための２個のクラスタを区分する必要がないため、基地局のスケジューリング柔軟性を保証することができる。
【００６０】
図１２は、上述した図１１のマッピング方法の変形例である。図１１と図１２との相違点は、制御情報に割り当てられるリソースが時間（例、各スロット）によって変更されるという点である。すなわち、１番目のスロットでは上位ｘ個のリソースブロックに制御情報がマッピングされるが、２番目のスロットでは下位ｘ個のリソースブロックに制御情報がマッピングされる。このようなマッピング方法によって制御情報は周波数ダイバーシチを獲得でき、制御情報送信信号の頑健性が保証される。また、時間によるリソース割当の変更は、送信アンテナを変更することによって具現可能である。
【００６１】
図１３は、上の２番目の副搬送波マッピング方法の他の変形例である。図１３を参照すると、制御情報は、割り当てられた全体リソースブロックの上位ｘ個のリソースブロック及び下位ｘ個のリソースブロックにマッピングされる。このようなマッピング方法によると、データ情報は、スロット変化にかかわらず、同一の周波数リソースに割り当てられ、制御情報は、周波数ダイバーシチをより多く獲得することができる。
【００６２】
<第３実施例>
本発明の第３実施例は、制御情報及びデータ情報のそれぞれに対してレイヤマッピング処理及びＤＦＴ処理を行い、以降、制御情報及びデータ情報を時間軸で多重化する方法である。すなわち、データ情報及び制御情報が別個のシンボルで送信される。
【００６３】
図１４は、本発明の第３実施例によって制御情報及びデータ情報が多重化されたアップリンクフレーム構造を示す図である。
【００６４】
図１４を参照すると、データ情報及びデータ情報は別々にＤＦＴを行い、それぞれ異なるＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにマッピングされる。図１４では、制御情報のためのＤＦＴとデータ情報のためのＤＦＴとが同一のサイズを有する場合を挙げているが、別個の場合にも適用可能である。
【００６５】
特に、第３実施例は、ＣＱＩやＰＭＩのような制御情報が参照信号と隣接して送信される場合、基地局のチャネル推定性能が向上しうる構造である。図１４の特定シンボル１４０１，１４０２で伝送される信号を多重化する処理を、図１５を参照して説明する。
【００６６】
図１５は、本発明の第３実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明するための図である。図１５にも同様、制御情報にもＤＦＴを行うことが示されているが、ＤＦＴ処理を省略してもよいことは明らかである。
【００６７】
図１５を参照すると、制御情報及びデータ情報が別個のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにマッピングされるため、制御情報及びデータ情報に別個の送信手法を適用することが可能である。すなわち、制御情報に適用されるプリコーディング行列は、データ情報に適用されるプリコーディング行列と同一であっても異なってもよく、よって、各情報に最適化したプリコーディング行列を用いることが可能である。以降、制御情報及びデータ情報は、情報ストリーム選択処理によって時間軸上で多重化される。
【００６８】
制御情報が送信されるＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの個数は、制御情報のＭＣＳレベル及び制御情報送信に適用される送信方式によって変更可能である。例えば、ＳＴＢＣ方式は、連続した２個以上のシンボルを必要とするため、制御情報送信においてＳＴＢＣ方式を利用する場合、制御情報は、少なくとも２個の連続した又は間を空けたＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを通じて送信される。
【００６９】
スロット単位に同一の情報を持つＳＣ−ＦＤＭＡシンボル伝送制御情報送信にスロット間送信ダイバーシチを保証するためには、制御情報送信のためのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの個数は２倍近く増加すればよい。また、スロット間周波数ダイバーシチを最大に保証するためには、各スロットにおいて同一個数のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを通じて制御情報が送信されればよい。このような方法によって制御情報及びデータ情報にリソースが割り当てられた例を、図１６に示す。
【００７０】
<第４実施例>
本発明の第４実施例は、第２実施例及び第３実施例を組み合わせたものである。第２実施例及び第３実施例では、制御情報だけのために相当量のリソース（第２実施例は周波数の点で、第３実施例はシンボルの点で）を割り当てるという問題点が生じることがあり、それを補完するための方法である。
【００７１】
図１７は、本発明の第４実施例による制御情報及びデータ情報にリソースを割り当てる例を示す図である。
【００７２】
図１７を参照すると、本発明の第４実施例は、制御情報及びデータ情報を、周波数軸及び時間軸の両方において多重化する方法である。すなわち、制御情報及びデータ情報には別個のＤＦＴ処理及びプリコーディング処理が行われ、以降、副搬送波マッピング処理及び情報ストリーム選択処理の両方を経て周波数領域及び時間領域に多重化される。この場合、制御情報に適用されたＭＣＳレベルによって、周波数領域で割り当てられる副搬送波の個数及び時間領域でのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの個数が決定される。
【００７３】
<第５実施例>
図１８は、本発明の第５実施例によって制御情報及びデータ情報が多重化されたアップリンクフレーム構造を示す図である。第５実施例と第３実施例との相違点は、一つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル内において時間時にデータ情報と制御情報とを区分するという点である。すなわち、本発明の第５実施例は、データ情報及び制御情報が、一つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルを時間軸上で区分されたサブＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにそれぞれマッピングされる。図１８の特定スロット１８０１で伝送される信号を多重化する処理を、図１９を参照して説明する。
【００７４】
図１９は、本発明の第５実施例によってアップリンク信号を送信するための方法を説明するための図である。
【００７５】
図１９を参照すると、制御情報が基本的に、割り当てられたリソースの半分、すなわち一つのＳＣ−ＦＤＭＡの半分を占めるように多重化するために、副搬送波間隔を調節しなければならない。これを具体的に説明すると、データのための伝送シンボルの時間軸における長さを１／Ａに減少させるためには、副搬送波間隔をＡ倍に増加させなければならず、また、同一のサンプリングレートを維持するためには、ＩＦＦＴサイズを１／Ａに減少させなければならない。したがって、一つのＳＣ−ＦＤＭＡの半分を占めるように副搬送波間隔を２倍増加させ、ＩＦＦＴサイズを１／２に減少させなければならない。
【００７６】
また、制御情報のためのサブＳＣ−ＦＤＭＡシンボル及びデータ情報のためのサブＳＣ−ＦＤＭＡシンボルはいずれも、シンボル間干渉から情報を保護するためのＣＰを含むことができる。一方、制御情報を送信するためのＭＣＳレベルによって、制御情報及びデータ情報のＩＦＦＴサイズは変更可能である。
【００７７】
<第６実施例>
以上の実施例によってレートマッチングされた制御情報の変調次数及び符号化レートは、データ情報の変調次数及び符号化レートを用いて計算することができる。
【００７８】
例えば、制御情報のための符号化レートは、データ情報の符号化レートに所定の第１オフセット値（Ｂｅｔａoffset）を乗算することによって計算される。ここで、第１オフセット値は、制御情報の受信信頼性を調節するように、データ情報と目標ブロックエラー率との符号化利得差を補償するためのものである。下記の式１は、従来の符号化された制御情報がレートマッチング処理を行う方法で満たすことができる変調された制御情報シンボルの個数を計算するためのものである。また、式１は、制御情報のうちＣＱＩに関して記述しているが、ＰＭＩ及びＲＩなどのようなアップリンク制御情報にも同様に適用可能である。
【００７９】
（式１）
Qcqi = ceiling（Betaoffset x 1/CRdata x 1/Qmod x Tcqi）
（ただし、ceiling（x）は、xの切り上げ関数を意味する。）
【００８０】
ここで、Ｑcqiは、制御情報のために割り当てられた変調シンボル又はリソース要素の個数を表す。また、Ｂｅｔａoffsetは、上述の第１オフセット値を意味し、基地局から通知される値である。ＣＲdataは、データ情報の符号化レートであり、Ｑmodは、１個のシンボルに含まれたビット情報の個数、すなわち、変調次数を意味する。Ｔcqiは、制御情報のための入力ビット数である。
【００８１】
一方、データ情報の符号化レートであるＣＲdataは、下記の式２によって計算される。
【００８２】
（式２）
CRdata = TBSdata /（ NRE x Qmod）
【００８３】
ここで、ＴＢＳdataは、ＣＲＣ情報を含むデータペイロードビットの個数を表し、ＮREは、一つのサブフレームに割り当てられたリソース要素の個数を意味する。
【００８４】
制御情報が多重アンテナシステムを用いて、すなわち、空間多重化形態又は送信多重化形態で送信される場合、制御情報の目標とする目標ブロックエラーレートを達成するにあたり、式１及び式２が不正確であることがわかる。これは、それら式が、制御情報が多数のレイヤにマッピングされて受信される場合、レイヤ間干渉が発生するという点と、データ情報が複数の伝送ブロック（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｂｌｏｃｋ；ＴＢ）又は符号語で構成されるという点とを考慮していないためである。
【００８５】
まず、本発明では、制御情報のレイヤ間干渉を考慮する第２オフセット値を提案する。このような第２オフセット値は、第１オフセット値と共に式１に反映され、第１オフセット値と区別するためにＡｌｐｈａoffsetと表す。このＡｌｐｈａoffsetは、第１オフセット値と同様、基地局からシグナリングされる値である。第２オフセット値を反映した式１の変形は、下記の式３のとおりである。
【００８６】
（式３）
Qcqi = ceiling（ Alphaoffset x Betaoffset x 1/CRdata x 1/Qmod x Tcqi）
【００８７】
ここで、第２オフセット値は、制御情報がマッピングされるレイヤの個数によって異なる値を有することができる。
【００８８】
また、データ情報が多数の伝送ブロック又は符号語で構成されるという点を反映するために、データ情報の符号化レートを定義する上記式２を修正した４通りの方法を提案する。
【００８９】
第一に、下記の式４のようにすべての伝送ブロックサイズの和を、一つのサブフレームにおいて一つのレイヤに割り当てられたリソース要素の個数と変調次数とを乗算した値で除した値を、データ情報の符号化レートと定義する方法である。
【００９０】
（式４）
CRdata =（TBS合計）/（サブフレーム内の単一レイヤ内のＲＥ数 x Qmod）
【００９１】
第二に、下記の式５のように、一つの伝送ブロックサイズを、一つのサブフレームにおいて一つのレイヤに割り当てられたリソース要素の個数と変調次数とを乗じた値で除した値を、データ情報の符号化レートと定義する方法である。
【００９２】
（式５）
CRdata =（一つのあるTBS）/（サブフレーム内の単一レイヤ内のＲＥ数 x Qmod）
【００９３】
第三に、下記の式６のように、すべての伝送ブロックの平均サイズを、一つのサブフレームにおいて一つのレイヤに割り当てられたリソース要素の個数と変調次数とを乗じた値で除した値を、データ情報の符号化レートと定義する方法である。
【００９４】
（式６）
CRdata =（平均TBS）/（サブフレーム内の単一レイヤ内のＲＥ数 x Qmod）
【００９５】
最後に、データ情報がすべてのレイヤを通じて送信されるという仮定の下に、レイヤの符号化レートをデータ情報の符号化レートと定義する方法である。すなわち、式２のように、すべての伝送ブロックに関する符号化レートを計算し、計算されたすべての符号化レートの平均を、データ情報の符号化レートと定義する。最後の方法に関する式の定義は、下記のとおりである。
【００９６】
（式７）
CRdata =｛‘X’（（TB ‘X’のTBS）/（TB ‘X’にマッピングされたレイヤ数 x サブフレーム内のRE数 x Qmod））｝の平均
【００９７】
図２０に、本発明の一実施例に係る端末装置のブロック構成図を例示する。
【００９８】
図２０を参照すると、端末装置２０００は、プロセッサ２０１０、メモリ２０２０、ＲＦモジュール２０３０、ディスプレイモジュール２０４０及びユーザインタフェースモジュール２０５０を含む。
【００９９】
端末装置２０００は、説明の便宜のために示したもので、一部のモジュールは省略してもよい。また、端末装置２０００は、必要なモジュールを更に含んでもよい。また、端末装置２０００において一部のモジュールは、より細分化したモジュールとすることもできる。プロセッサ２０２０は、図面を参照して例示した本発明の実施例に係る動作を行うように構成される。
【０１００】
具体的に、プロセッサ２０２０は、制御信号及びデータ信号を多重化するのに必要な動作を行うことができる。プロセッサ２０２０の詳細な動作は、図１乃至図１９に記載された内容を参照されたい。
【０１０１】
メモリ２０２０は、プロセッサ２０１０に接続され、オペレーティングシステム、アプリケーション、プログラムコード、データなどを記憶する。ＲＦモジュール２０３０は、プロセッサ２０１０に接続され、基底帯域信号を無線信号に変換したり、無線信号を基底帯域信号に変換したりする機能を有する。このために、ＲＦモジュール２０３０は、アナログ変換、増幅、ろ波及び周波数上方変換、又はこれらの逆処理を行う。ディスプレイモジュール２０４０は、プロセッサ２０１０に接続され、様々な情報を表示する。ディスプレイモジュール２０４０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような周知の部品を用いて実現することができる。ユーザインタフェースモジュール２０５０は、プロセッサ２０１０と接続され、キーパッド、タッチスクリーンなどのような周知ののユーザインタフェースの組合せで構成することができる。
【０１０２】
以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施例の一部構成や特徴は、別の実施例に含まれることもでき、別の実施例の対応する構成又は特徴に取って代わることもできる。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりすることができることは明らかである。
【０１０３】
本明細書において、本発明の実施例は、端末と基地局間のデータ送受信関係を中心に説明された。本明細書において基地局により行われるとした特定動作は、場合によっては、その上位ノードによって行うこともできる。すなわち、基地局を含む多数のネットワークノードからなる通信網において端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の別のネットワークノードによって行ってもよいことは明らかである。基地局は、固定局、ノードＢ、強化ノードＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイントなどの用語に置き換え可能である。また、端末は、ユーザ装置（ＵＥ）、移動機（ＭＳ）、移動体加入者局（ＭＳＳ）などの用語に置き換え可能である。
【０１０４】
本発明による実施例は様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの組合せなどによって具現することができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどにより具現することができる。
【０１０５】
ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を行うモジュール、手順、関数などの形態で具現されることができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶されて、プロセッサにより駆動されることができる。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、既に公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。
【０１０６】
本発明は、本発明の特徴を逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化可能であるということは、当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈により決定すべきであり、本発明の均等な範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
上述したような多重アンテナ無線通信システムにおけるアップリンク信号送信方法及びそのための装置は、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムに適用される例を中心に説明したが、３ＧＰＰ  ＬＴＥシステムの他にも、類似のＤＦＴ処理を適用してアップリンク信号を送信する様々な移動体通信システムに適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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