(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを送信する方法であって、
データを複数の変調シンボルに変調するステップと、
複数のアンテナを用いて複数の周波数副搬送波を通じて出力行列によって前記複数の変調シンボルを送信するステップと、を含み、
ここで、第１のシンボル及び第２のシンボルは、第１のアンテナ及び第３のアンテナを用いて第１の周波数副搬送波及び第２の周波数副搬送波の各々を通じて送信され、第３のシンボルと第４のシンボルは、第２のアンテナ及び第４のアンテナを用いて第３の周波数副搬送波及び第４の周波数副搬送波の各々を通じて送信され、
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度よりも低いことを特徴とするデータ送信方法。
【請求項２】
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度の半分であることを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項３】
前記複数の変調シンボルを直並列変換するステップと、
前記直並列変換されたシンボルに対して逆高速フーリエ変換(ＩＦＦＴ）を遂行するステップと、
前記ＩＦＦＴされたシンボルを並直列変換するステップと、
前記並直列変換されたシンボルにサイクリックプレフィックス(ＣＰ)を挿入するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項４】
前記出力行列は、一つの時間スロットで前記複数のアンテナを通じて送信されることを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項５】
前記複数の変調シンボルは、
組み合わせた空間周波数ブロックコード(ＳＦＢＣ)及び周波数交換送信ダイバシティ(ＦＳＴＤ)方式、または組み合わせた空間時間ブロックコード(ＳＴＢＣ)及び時間交換送信ダイバシティ(ＴＳＴＤ)方式を用いて前記複数のアンテナを通じて送信されることを特徴とする請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項６】
データを送信する装置であって、
データを複数の変調シンボルに変調する変調器と、
複数のアンテナを用いて複数の周波数副搬送波を通じて出力行列によって前記複数の変調シンボルを送信する送信器と、を含み、
ここで、第１のシンボル及び第２のシンボルは、第１のアンテナ及び第３のアンテナを用いて第１の周波数副搬送波及び第２の周波数副搬送波の各々を通じて送信され、第３のシンボルと第４のシンボルは、第２のアンテナ及び第４のアンテナを用いて第３の周波数副搬送波及び第４の周波数副搬送波の各々を通じて送信され、
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度よりも低いことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項７】
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度の半分であることを特徴とする請求項６に記載のデータ送信装置。
【請求項８】
前記複数の変調シンボルを並列変換する直並列変換器と、
前記直並列変換されたシンボルに対して逆高速フーリエ変換(ＩＦＦＴ）を遂行するＩＦＦＴ部と、
前記ＩＦＦＴされたシンボルを並直列変換する並直列変換器と、
前記並直列変換されたシンボルにサイクリックプレフィックス(ＣＰ)を挿入するＣＰ挿入部と、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のデータ送信装置。
【請求項９】
前記出力行列は、一つの時間スロットで前記複数のアンテナを通じて送信されることを特徴とする請求項６に記載のデータ送信装置。
【請求項１０】
前記複数の変調シンボルは、
組み合わせた空間周波数ブロックコード送信ダイバシティ(ＳＦＢＣ)及び周波数交換送信ダイバシティ(ＦＳＴＤ)方式、または組み合わせた空間時間ブロックコード送信ダイバシティ(ＳＴＢＣ)及び時間交換送信ダイバシティ(ＴＳＴＤ)方式を用いて前記複数のアンテナを通じて送信されることを特徴とする請求項６に記載のデータ送信装置。
【請求項１１】
データを受信する方法であって、
複数のアンテナを用いて複数の周波数副搬送波を通じて出力行列によって送信された複数のシンボルを受信するステップと、
前記複数のシンボルを復調するステップと、を含み、
ここで、第１のシンボル及び第２のシンボルは、第１のアンテナ及び第３のアンテナを用いて第１の周波数副搬送波及び第２の周波数副搬送波の各々を通じて送信され、第３のシンボルと第４のシンボルは、第２のアンテナ及び第４のアンテナを用いて第３の周波数副搬送波及び第４の周波数副搬送波の各々を通じて送信されるように構成され、
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度よりも低いことを特徴とするデータ受信方法。
【請求項１２】
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度の半分であることを特徴とする請求項１１に記載のデータ受信方法。
【請求項１３】
前記複数のシンボルでサイクリックプレフィックス(ＣＰ)を除去するステップと、
前記ＣＰが除去されたシンボルを直並列変換するステップと、
前記直並列変換されたシンボルに対して高速フーリエ変換(ＦＦＴ）を遂行するステップと、
前記ＦＦＴされたシンボルを並直列変換するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のデータ受信方法。
【請求項１４】
前記出力行列は、一つの時間スロットで前記複数のアンテナを通じて受信されることを特徴とする請求項１１に記載のデータ受信方法。
【請求項１５】
前記複数のシンボルは、
組み合わせた空間周波数ブロックコード送信ダイバシティ(ＳＦＢＣ)及び周波数交換送信ダイバシティ(ＦＳＴＤ)方式、または組み合わせた空間時間ブロックコード送信ダイバシティ(ＳＴＢＣ)及び時間交換送信ダイバシティ(ＴＳＴＤ)方式を用いて前記複数のアンテナを通じて受信されることを特徴とする請求項１１に記載のデータ受信方法。
【請求項１６】
データを受信する装置であって、
複数のアンテナを用いて複数の周波数副搬送波を通じて出力行列によって送信された複数のシンボルを受信する受信器と、
前記複数のシンボルを復調する復調器と、を含み、
ここで、第１のシンボル及び第２のシンボルは、第１のアンテナ及び第３のアンテナを用いて第１の周波数副搬送波及び第２の周波数副搬送波の各々を通じて送信され、第３のシンボルと第４のシンボルは、第２のアンテナ及び第４のアンテナを用いて第３の周波数副搬送波及び第４の周波数副搬送波の各々を通じて送信されるように構成され、
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度よりも低いことを特徴とするデータ受信装置。
【請求項１７】
前記第３のアンテナと前記第４のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナで基準信号送信のために使用されたリソース要素の密度の半分であることを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信装置。
【請求項１８】
前記複数のシンボルでサイクリックプレフィックス(ＣＰ)を除去するＣＰ除去部と、
前記ＣＰが除去されたシンボルを直列から並列に直並列変換する直並列変換器と、
前記直並列変換されたシンボルに対して高速フーリエ変換(ＦＦＴ）を遂行するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴされたシンボルを並列から直列に並直列変換する並直列変換器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信装置。
【請求項１９】
前記出力行列は一つの時間スロットで前記複数のアンテナを通じて受信されることを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信装置。
【請求項２０】
前記複数のシンボルは、
組み合わせた空間周波数ブロックコード送信ダイバシティ(ＳＦＢＣ)及び周波数交換送信ダイバシティ(ＦＳＴＤ)方式、または組み合わせた空間時間ブロックコード送信ダイバシティ(ＳＴＢＣ)及び時間交換送信ダイバシティ(ＴＳＴＤ)方式を用いて前記複数のアンテナを通じて受信されることを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信システムにおいてデータを送信する方法に関するもので、特に多重アンテナ送信ダイバシティ方式を使用して情報を送信するプロセス及び回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的なセルラー無線システムは、複数の固定基地局と複数の移動局を含む。各基地局は、セルとして定義される地形的な領域をカバーする。
【０００３】
通常、自然的及び人工的なオブジェクトが基地局と移動局との間に配置されたため、ＮＬＯＳ(Non-Line-Of-Sight)無線伝播経路は、基地局と移動局との間に存在する。そのため、電波は、反射、回折、及び散乱されつつ、伝播される。ダウンリンク方向で移動局のアンテナに到達され、あるいはアップリンク方向で基地局のアンテナに到達される電波は、反射、回折、散乱及び異相(out-of-phase)再組合によって生成された個別波の異なる位相のため、建設的(constructive)及び破壊的(destructive)追加を経験するようになる。これは、現在のセルラー無線通信で一般的に使用される高い搬送波周波数では、差分(differential)伝播遅延での小さな変化が個別波の位相で大きい変化を発生させるという事実に因る。移動局が移動中であるか、あるいは散乱環境で変化があると、複合受信信号の振幅及び位相の空間的変動は多重経路受信に起因できるレイリーフェージング(Rayleigh fading)又は高速フェージングとして知られている時間偏差として示す。無線チャンネルの時間-変化特性は、所望のビット誤り又はパケット誤り信頼性を提供するために非常に高い信号対雑音比(Signal-to-Noise Ratio：ＳＮＲ)を要求する。
【０００４】
このダイバシティ方式は、受信器に同一の情報転送信号の複数のフェージングされた複製(replica)を提供することによって高速フェージングの影響を克服するために幅広く使用される。
【０００５】
ダイバシティ技術は、一般的に次のカテゴリー、すなわち空間、角度、偏光、電界、周波数、時間、及び多重経路ダイバシティに分類される。空間ダイバシティは、多重送信又は受信アンテナを用いて達成できる。多重アンテナ間の空間的隔離は、ダイバシティ分岐(branch)、すなわち多重アンテナから送信された信号が若干の相関性を有するか、又は相関性のないフェージングを経験するように選択される。空間ダイバシティの一つのタイプである送信ダイバシティは、同一の信号の複数の無相関複製物を受信器に提供するために多重送信アンテナを使用する。送信ダイバシティ方式は、開ループ(open loop)送信ダイバシティと閉ループ(closed loop)送信ダイバシティ方式にさらに分けられる。開ループ送信ダイバシティ接近法では、受信器からフィードバックが要求されない。閉ループ送信ダイバシティの一つのタイプでは、受信器は、送信アンテナの配列を知って、受信器で受信された信号のパワーを最大化するために、送信器アンテナに適用される位相及び振幅調整を計算する。選択送信ダイバシティ(Selection Transmit Diversity：ＳＴＤ)と呼ばれる、閉ループ送信ダイバシティの他の配列では、受信器は、送信に使用されるアンテナに関してフィードバック情報を送信器に提供する。
【０００６】
開ループ送信ダイバシティ方式の一例は、Ａｌａｍｏｕｔｉ２×１空間-時間ダイバシティ方式である。Ａｌａｍｏｕｔｉ２×１空間-時間ダイバシティ方式は、２個のタイムスロット(すなわち、空間時間ブロックコード(Space Time Block Code：ＳＴＢＣ)送信ダイバシティ)又は２個の周波数副搬送波(すなわち、空間周波数ブロックコード(Space Frequency Block Code：ＳＦＢＣ)送信ダイバシティ)を用いる２個の送信アンテナを用いてＡｌａｍｏｕｔｉ２×２ブロックコードを送信することを考慮する。
【０００７】
Ａｌａｍｏｕｔｉ２×１空間-時間ダイバシティ方式の一つの制約は、この方式が２個の送信アンテナのみに適用され得ることである。４個の送信アンテナを用いてデータを送信するために、周波数交換送信ダイバシティ(Frequency Switched Transmit Diversity：ＦＳＴＤ)又は時間交換送信ダイバシティ(Time Switched Transmit Diversity：ＴＳＴＤ)は、ブロックコードと組み合わせる。この組み合わせたＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ方式又はＳＴＢＣ＋ＴＳＴＤ方式である場合に、４個の送信アンテナから送信されたシンボルの行列は、次の数式にように得られる。
【０００８】
【数１】
0005525014.tif 000002
【０００９】
ここで、Ｔｉｊはｉ番目のアンテナ及びｊ番目の副搬送波(subcarrier)又はｊ番目のタイムスロットで送信されたシンボルを表し、４個の送信アンテナの場合にｉ＝１，２，３，４、ｊ＝１，２，３，４であり、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は送信されるシンボルである。
【００１０】
組み合わせたＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ方式及びＳＴＢＣ＋ＴＳＴＤ方式が有する問題点は、与えられた周波数又は時間リソースで、全体送信アンテナの一部のみ、つまりパワー増幅器容量の一部のみが送信に使用されることである。これは、上述したＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ及びＳＴＢＣ＋ＴＳＴＤ行列で要素‘０’によって表示される。行列の０でない要素での送信パワーが増加する場合に、バースト的(bursty)干渉は、隣接セルに発生してシステム性能を減少させる。一般的に、バースト的干渉は、周波数ホッピングパターンの任意の位相が他の位相よりさらに干渉を招く場合に現れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００５−５１３９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、上記した従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、多重アンテナを介してデータを送信する改善された方法及び送信器回路を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、多重アンテナ送信ダイバシティ方式を用いてデータを送信する方法及び送信器回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、データ送信方法は、送信されるデータを複数の変調シンボルに変調するステップと、複数の変調シンボルを複数の変調シンボルのサブセットに分割するステップと、それぞれのＮ×Ｎ行列がそれぞれの変調シンボル対に対応する複数のＮ×Ｎ行列を生成する送信ダイバシティ方式によって、それぞれの変調シンボルのサブセットを符号化するステップと、複数のＮ×Ｎ行列を含む第１のＭ×Ｍコード行列を生成するステップと、第１の出力行列を生成するように第１のＭ×Ｍコード行列を直交拡散させるステップと、第１の出力行列のシンボルを複数のアンテナを通じて第１のタイムスロットで送信するステップとを具備してなり、それぞれの変調シンボルサブセットはＮ個の変調シンボルを有し、Ｎは２より小さくない整数であり、Ｍ＝Ｎ×Ｘであって、Ｘは複数のＮ×Ｎ行列の数である。
【００１５】
上記方法は、第１のＭ×Ｍコード行列の少なくとも一つの選択された行の対を交換することによって第２のＭ×Ｍコード行列を生成するステップと、第２の出力行列を生成するように第２のＭ×Ｍコード行列を直交拡散させるステップと、第２の出力行列のシンボルを複数のアンテナを通じて第２のタイムスロットで送信するステップとをさらに具備することを特徴とする。
【００１６】
送信ダイバシティ方式は、Ａｌａｍｏｕｔｉダイバシティ方式であって、Ｎ×Ｎ行列の各々は下記のように得られることを特徴とする。
【００１７】
【数２】
0005525014.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｎ＝２であり、Ｓ１及びＳ２は変調シンボルの一対である。
【００１９】
送信ダイバシティ方式は、Ａｌａｍｏｕｔｉダイバシティ方式であって、Ｎ×Ｎ行列の各々は下記のように得られることを特徴とする。
【００２０】
【数３】
0005525014.tif 000004
【００２１】
ここで、Ｎ＝２であり、Ｓ１及びＳ２は変調シンボルの一対である。
【００２２】
Ｍ×Ｍコード行列Ｃは、下記のように得られることを特徴とする。
【００２３】
【数４】
0005525014.tif 000005
【００２４】
ここで、Ａ１〜Ａｘは複数のＮ×Ｎ行列であり、Ｘは複数のＮ×Ｎ行列の数であり、Ｍ＝Ｎ×Ｘである。
【００２５】
複数のＮ×Ｎ行列の直交拡散は、フーリエ行列によって遂行され、フーリエ行列の各要素は下記のように得られることを特徴とする。
【００２６】
【数５】
0005525014.tif 000006
【００２７】
ここで、ｍ，ｎ＝０，１，…，(Ｎ−１)であり、Ｇ＝Ｎ×Ｎで、ｍは行列の行数で、ｎは行列の列数で、ｇは０とＧ−１との間の任意の数となるように選択される。
【００２８】
複数のＮ×Ｎ行列の直交拡散は、Ｚａｄｏｆｆ-Ｃｈｕシーケンスによって遂行され、ｋ番目のＺａｄｏｆｆ-Ｃｈｕシーケンスのｎ番目のエントリｃｋ(ｎ）が下記のように得られることを特徴とする。
【００２９】
【数６】
0005525014.tif 000007
【００３０】
ここで、ｋはＬと互いに素な整数であり、ｑは整数である。
【００３１】
複数のＮ×Ｎ行列の直交拡散は、アダマール(Hadamard)行列によって遂行され、ｎ次のアダマール行列は下記の式によって得られることを特徴とする。
【００３２】
【数７】
0005525014.tif 000008
【００３３】
ここで、Ｉｎは、ｎ×ｎ単位行列である。
【００３４】
第１の出力行列は、Ｎ×Ｎ直交拡散行列とすべての要素が１であるＸ×Ｘ行列のクロネッカー積であるＭ×Ｍ拡散行列を生成し、Ｍ×Ｍコード行列とＭ×Ｍ拡散行列の要素別乗算によって第１のＭ×Ｍコード行列を直交拡散させることによって生成されることを特徴とする。
【００３５】
第２の出力行列のシンボルは、受信器から受信されたＮＡＣＫ信号に応答して送信されることを特徴とする。
【００３６】
本発明の他の態様によれば、出力行列で選択された一対の行を交換することによって生成される行置換行列のセットを、出力行列に基づいて生成するステップと、利用可能な送信リソースを複数の周波数副搬送波に分離するステップと、それぞれの副搬送波のセットがＭ個の副搬送波を含む複数の副搬送波を連続する副搬送波の複数のセットに分割するステップと、送信リソースにマッピングされるＫ個の行置換行列のサブセットを選択するステップと、選択されたＫ個の行置換行列のセットを、行置換行列に対応するＭ個の副搬送波の複数のセットに反復的にマッピングするステップと、選択された行置換行列のシンボルを、複数のアンテナを介して対応する副搬送波を用いて送信するステップとを具備する。
【００３７】
上記方法は、出力行列で選択された一対の行を交換することによって生成される行置換行列のセットを、出力行列に基づいて生成するステップと、Ｋ個の行置換行列のサブセットを選択するステップと、選択された行置換行列のシンボルを、複数のアンテナを介して異なるタイムスロットで対応する副搬送波を用いて送信するステップとをさらに具備することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の他の態様によれば、出力行列で選択された一対の行を交換することによって生成される行置換行列のセットを、出力行列に基づいて生成するステップと、Ｋ個の行置換行列のサブセットを選択するステップと、利用可能な送信リソースを複数の周波数副搬送波に分離するステップと、それぞれの副搬送波のセットがＭ個の副搬送波を含む複数の副搬送波を連続する副搬送波の複数のセットに分割するステップと、送信リソースにマッピングされるＫ個の行置換行列のサブセットを選択するステップと、選択されたＫ個の行置換行列のセットを、行置換行列に対応するＭ個の副搬送波の複数のセットに反復的にマッピングするステップと、選択された行置換行列のシンボルを複数のアンテナを介して異なるタイムスロットで対応する副搬送波を用いて送信するステップとをさらに具備する。
【００３９】
さらに、本発明の他の態様によれば、データを送信する送信器であって、送信されるデータを複数の変調シンボルに変調する変調器と、複数の変調シンボルを複数のサブセットに分割し、それぞれのＮ×Ｎ行列がそれぞれの一対の変調シンボルに対応する複数のＮ×Ｎ行列を得るために送信ダイバシティ方式によって複数のシンボルの中からそれぞれの変調シンボルのサブセットを符号化するプリコーディング部と、出力行列を生成するように複数のＮ×Ｎ行列を直交拡散させる拡散部と、複数の行置換行列を生成するように出力行列の少なくとも一対の行を置換する置換部と、複数の行置換行列のシンボルを利用可能な送信リソースにマッピングするマッピング部と、複数の行置換行列のシンボルを送信する複数のアンテナとを具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の原理を実施するために、適切な直交周波数分割多重化(ＯＦＤＭ)送受信器チェーンを示す図である。
【図２】２個の送信アンテナのための空間時間ブロックコード送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図３】２個の送信アンテナのための空間周波数ブロックコード送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図４】２個の送信アンテナのための他の空間周波数ブロックコード送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図５】ハイブリッド再送要求(Hybrid Repeat reQuest：ＨＲＱ)方式の送信器を示す図である。
【図６】ＨＲＱ方式を示す図である。
【図７】現在の３ＧＰＰ ＬＴＥ(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)システムでのダウンリンク基準信号のマッピングを示す図である。
【図８】本発明の原理の第１の実施形態による４個の送信アンテナのための送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図９】本発明の原理の第２の実施形態による４個の送信アンテナのための送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図１０】本発明の原理の第３の実施形態による４個の送信アンテナのための送信ダイバシティ方式案を示す図である。
【図１１】本発明の原理の第４の実施形態による４個の送信アンテナのための送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図１２】本発明の原理の第５の実施形態による４個の送信アンテナのための送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図１３】本発明の原理の第６の実施形態による４個の送信アンテナのための送信ダイバシティ方式を示す図である。
【図１４】本発明の原理による一実施形態として構成された送信器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明の実施形態において、本発明の範囲及び精神を外れない限り、多様な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
【００４２】
図１は、直交周波数分割多重化(ＯＦＤＭ)送受信器チェーンを示す。ＯＦＤＭ技術を用いる通信システムにおいて、送信器チェーン１１０で、制御信号又はデータ１１１は、変調器１１２によって変調され、直列/並列(Ｓ/Ｐ)変換器１１３によって直並列変換される。逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ)部１１４は、信号を周波数ドメインから時間ドメインへ転送するために使用される。サイクリックプレフィックス(Cyclic Prefix:ＣＰ)又はゼロプレフィックス(Zero Prefix：ＺＰ)は、多重経路フェージングによる影響を回避又は軽減するために、ＣＰ挿入部１１６によってそれぞれのＯＦＤＭシンボルに追加される。したがって、この信号は、送信器(Ｔｘ)先端(front end)処理部１１７、例えばアンテナ(図示せず)によって、又は固定ワイヤー又はケーブルによって送信される。受信器チェーン１２０では、完全な時間及び周波数同期が得られると仮定すれば、受信器(Ｒｘ)先端処理部１２１によって受信された信号は、ＣＰ除去部１２２によって処理される。高速フーリエ変換(ＦＦＴ)部１２４は、受信された信号を追加処理するために時間ドメインから周波数ドメインへ転送する。
【００４３】
ＯＦＤＭシステムでの全体帯域幅は、副搬送波と呼ばれる狭帯域周波数単位に分割される。副搬送波の個数は、システムで使用されるＦＦＴ/ＩＦＦＴサイズＮと同一である。一般的に、データのために使用される副搬送波の数は、周波数スペクトルの境界で一部副搬送波はガード副搬送波として保存されているため、Ｎより小さい。一般的に、ガード副搬送波には情報が送信されない。
【００４４】
ダイバシティ方式は、送信器に同一の情報転送信号の複数のフェージングされた複製物を受信器に提供することによって、高速フェージングの影響に対処するために広く使用されている。開ループ送信ダイバシティ方式の一例としては、図２に示すようなＡｌａｍｏｕｔｉ２×１空間-時間ブロックコード(ＳＴＢＣ)送信ダイバシティ方式がある。この方法では、任意のシンボル期間、すなわち時間周期で、送信器は、２個の送信アンテナを介して２個のデータシンボルを受信器に送信する。図２に示すように、第１のシンボル周期ｔ１で、シンボルＳ１及びＳ２は、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２を介して各々送信される。次のシンボル周期ｔ２で、シンボル-Ｓ＊２及びＳ＊１は、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２を介して各々送信され、ここで、ｘ＊はｘの複素共役(complex conjugate)を表す。信号を受信した後に、受信器は、複数のプロセスを遂行して、元のシンボルＳ１及びＳ２を復元する。ＡＮＴ１及びＡＮＴ２の各々に対する瞬間チャンネル利得ｇ１、ｇ２が受信器での処理のために要求されることに注意すべきである。したがって、送信器は、受信器でのチャンネル利得推定のためにアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２共を通じて別途のパイロットシンボルを送信する必要がある。Ａｌａｍｏｕｔｉ符号化によって得られるダイバシティ利得は、最大比率組合(Maximum Ratio Combining：ＭＲＣ)で得られる場合と同様である。
【００４５】
また、２×１Ａｌａｍｏｕｔｉ方式は、図３に示すような空間-周波数ブロックコード(ＳＦＢＣ)送信ダイバシティ方式で実現することができる。図３に示すように、シンボルＳ１及びＳ２は、直交周波数分割多重化(ＯＦＤＭ)システムで周波数ｆ１を有する第１の副搬送波上でアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２を通して各々受信器に送信し、シンボル-Ｓ＊２及びＳ＊１は、周波数ｆ２を有する第２の副搬送波上でアンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２を介して各々送信される。したがって、アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２から送信されたシンボルの行列を、次のように示すことができる。
【００４６】
【数８】
0005525014.tif 000009
【００４７】
周波数ｆ１を有する副搬送波上で受信器に受信される信号はｒ１であり、周波数ｆ２を有する副搬送波上で受信器に受信される信号はｒ２である。ｒ１及びｒ２は、次のように示すことができる。
【００４８】
【数９】
0005525014.tif 000010
【００４９】
ここで、ｈ１及びｈ２は、各々ＡＮＴ１及びＡＮＴ２からのチャンネル利得である。また、与えられたアンテナからのチャンネルは、周波数ｆ１を有する副搬送波と周波数ｆ２を有する副搬送波との間で変わらないと仮定する。受信器は、受信された信号に対して均等化を遂行し、２個の受信された信号(ｒ１及びｒ２)を組み合わせてシンボルＳ１及びＳ２を復元する。復元されたシンボル
【数１０】
0005525014.tif 000011
は、次のように示される。
【００５０】
【数１１】
0005525014.tif 000012
【００５１】
送信されたシンボル
【数１２】
0005525014.tif 000013
は、共に完全な空間ダイバシティを実現し、すなわちそれぞれの送信されたシンボル
【数１３】
0005525014.tif 000014
は相互間の干渉を全く除去することがわかる。
【００５２】
２個の送信アンテナＳＦＢＣ方式のための代替(alternative)マッピングは、図４に示すようである。アンテナＡＮＴ１及びＡＮＴ２から送信されるシンボルの行列は、次のように示される。
【００５３】
【数１４】
0005525014.tif 000015
【００５４】
図４の方式に対する＜数式５＞の送信行列は、図３に示す方式に対する＜数式２＞の送信行列の転置(transpose)行列である。
【００５５】
４個の送信アンテナの場合には、直交フル(full)ダイバシティブロックコードは利用できない。また、準直交(quasi-orthogonal)ブロックコードの一例は、次のようである。
【００５６】
【数１５】
0005525014.tif 000016
【００５７】
ここで、Ｔｉｊは、４-Ｔｘアンテナの場合に、ｉ番目のアンテナ及びｊ番目の副搬送波又はｊ番目のタイムスロット(ｉ＝１，２，３，４、ｊ＝１，２，３，４)で送信されたシンボルを示す。Ａ及びＢは、次のように与えられたブロックコードである。
【００５８】
【数１６】
0005525014.tif 000017
【００５９】
準直交ブロックコードの問題点は、直交性の損失によってシンボル間干渉を発生させ、システム性能及びスループット(throughput)が低下するということである。
【００６０】
当該分野で、４個の送信アンテナ送信ダイバシティのための他の提案は、周波数交換送信ダイバシティ(ＦＳＴＤ)又は時間交換送信ダイバシティ(ＴＳＴＤ)をブロックコードと組み合わせることである。組み合わせたＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ方式又はＳＴＢＣ＋ＴＳＴＤ方式の場合に、４個の送信アンテナから送信されたシンボルの行列は、次のように得られる。
【００６１】
【数１７】
0005525014.tif 000018
【００６２】
＜数式１＞で得られたＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ送信信号の等価表現は、次の形態で存在する。送信信号ベクトル
【数１８】
0005525014.tif 000019
は、ｉ番目の副搬送波に対する４個の送信アンテナ上の送信信号ベクトルを意味すると見なす。＜数式１＞のＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ方式から生成された送信信号は、この送信信号が４個の連続した副搬送波４ｉ，４ｉ＋１，４ｉ＋１，４ｉ＋３にマッピングされるという仮定の下で、次のように等価的に示される。
【００６３】
【数１９】
0005525014.tif 000020
【００６４】
ここで、Ｓ１(ｉ)、Ｓ２(ｉ)、Ｓ３(ｉ)、Ｓ４(ｉ）は各々インデックスｉの関数である。
【００６５】
組み合わせたＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ方式及びＳＴＢＣ＋ＴＳＴＤ方式の問題点は、全体送信アンテナの一部のみ、つまりパワー増幅器(ＰＡ)容量の一部のみが、与えられた周波数又は時間リソースでの送信に使用されるということである。これは、上記したＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ及びＳＴＢＣ＋ＴＳＴＤ行列の中に要素‘０’によって指示される。行列の中でゼロでない要素上に送信パワーが増加する場合に、バースト的干渉は、隣接セルに発生してシステム性能を低下させる。
【００６６】
ハイブリッド自動再送要求(ＡＲＱ）は、送信器がわずかな増加で冗長符号化情報(すなわち、サブパケット）を送る再送方式である。図５に示すように、送信器１３０では、情報パケットＰは、まず、チャンネル符号化を遂行するためにチャンネルコーダ１３１に入力される。その結果、符号化されたビットストリームは、サブパケット生成器１３２に入力されて、さらに小さな単位、すなわちサブパケットＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４に分割される。ハイブリッドＡＲＱ再送は、以前の送信と異なる冗長シンボル又は符号化ビットを含み、あるいは同一のシンボル又は符号化ビットのコピーを含むことができる。同一の情報のコピーを再送する方式は、チェイス合成(chase combining)法と呼ばれる。チェイス合成の場合に、図４に示すようにサブパケットＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４はすべて同一である。再送されたシンボル又は符号化されたビットが以前送信と異なる方式は、一般的に増加的冗長(incremental redundancy)方式と呼ばれる。
【００６７】
ハイブリッドＡＲＱプロトコルの一例は、図６に示す。送信器１３０から第１のサブパケットＳＰ１を受信した後に、受信器１４０は、受信された情報パケットの復号化を試みる。復号化に失敗した場合に、受信器１４０は、ＳＰ１を格納し、否定応答(Negative Acknowledgement：ＮＡＣＫ)信号を送信器１３０に送る。ＮＡＣＫ信号を受信した後に、送信器１３０は、第２のサブパケットＳＰ２を送信する。第２のサブパケットＳＰ２を受信した後に、受信器１４０は、ＳＰ２を以前に受信されたサブパケットＳＰ１と組み合わせ、組み合わせた情報パケットを共に符号化する試みをする。任意の時点で、成功的な巡回冗長検査(Cyclic Redundancy Check：ＣＲＣ)チェックの表示によって、情報パケットが成功的に復号化されると、受信器１４０は、ＡＣＫ信号を送信器１３０に送る。図６の例では、上記情報パケットは、３個のサブパケットＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３を受信して組み合わせた後に成功的に復号化される。図６に示すＡＲＱプロトコルは、送信器が次のサブパケットを伝送する前にＡＣＫ/ＮＡＣＫ信号を待機するため、一般的に停止及び待機(stop-and-wait)プロトコルと呼ばれる。ＡＣＫ信号を受信した後に、送信器は、同一又は異なるユーザーに新たな情報パケットを送信する。
【００６８】
３ＧＰＰ ＬＴＥ(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)システムの４個の送信アンテナのためのダウンリンク基準信号マッピングは、図７に示す。符号Ｒｐは、アンテナポートｐ上で基準信号送信に使用されるリソース要素を表すために利用される。アンテナポート２及び３上の密度(density)は、アンテナポート０及び１上の密度の半分であることがわかる。その結果、アンテナポート２及び３上のチャンネル推定値は、アンテナポート０及び１上のチャンネル推定値に比べて弱い。
【００６９】
本発明では、Ａｌａｍｏｕｔｉブロックコードが直交関数で拡散されて２個以上の送信アンテナを介して送信のためのダイバシティを提供する開ループ送信ダイバシティ方式を開示する。フーリエ行列を仮定して本発明を説明する。本発明の原理は、アダマール(Hadamard)関数又はＺａｄｏｆｆ-Ｃｈｕ(ＺＣ)シーケンスのような他の直交関数の場合に容易に拡張及び適用できることに注意しなければならない。
【００７０】
フーリエ行列は、次のように与えられたエントリを有するＮ×Ｎ正方行列である。
【００７１】
【数２０】
0005525014.tif 000021
【００７２】
例えば、２×２フーリエ行列は、次のように表される。
【００７３】
【数２１】
0005525014.tif 000022
【００７４】
同様に、４×４フーリエ行列は、次のように表される。
【００７５】
【数２２】
0005525014.tif 000023
【００７６】
多重フーリエ行列は、フーリエ行列に遷移パラメータ(ｇ/Ｇ)を導入することによって定義されることができる。多重フーリエ行列のエントリは、次のように与えられる。
【００７７】
【数２３】
0005525014.tif 000024
【００７８】
Ｇ＝４、ｇ＝０，１，２，３によって定義される４個の２×２フーリエ行列のセットは、次のように示す。
【数２４】
0005525014.tif 000025
【数２５】
0005525014.tif 000026
【数２６】
0005525014.tif 000027
【数２７】
0005525014.tif 000028
【００７９】
上記リストされた４個のフーリエ行列のセットに、これらフーリエ行列セットの行(row)又は列(column)を置換したバージョンを適用することができることに留意すべきである。例えば、行列Ｐ20の行と列の置換は、次のように得られる。
【００８０】
【数２８】
0005525014.tif 000029
【００８１】
それぞれのフーリエ行列に対して、２個ずつ置換されたバージョンである。したがって、拡散行列Ｐの全体個数は１２である。
【００８２】
ｋ番目のＺａｄｏｆｆ-Ｃｈｕシーケンスで、このｋ番目のＺａｄｏｆｆ-Ｃｈｕシーケンスのｎ番目のエントリｃｋ(ｎ）は、次のように示すことができる。
【００８３】
【数２９】
0005525014.tif 000030
【００８４】
ｋは、Ｌと互いに素な整数であり、ｑは整数である。
【００８５】
ｎ次のアダマール行列は、アダマール行列式の決定的問題に対する解決策である。アダマール行列の同等な定義は、次のように与えられる。
【００８６】
【数３０】
0005525014.tif 000031
【００８７】
ここで、Ｉｎはｎ×ｎ単位行列である。
【００８８】
例えば、４次のアダマール行列は、次のように表される。
【００８９】
【数３１】
0005525014.tif 000032
【００９０】
本発明の原理による第１の実施形態で、４個のシンボルＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、４個の送信アンテナを用いる４個の副搬送波上で送信されると仮定する。行列Ａ及びＢは、次のように定義される。
【００９１】
【数３２】
0005525014.tif 000033
【００９２】
行列ＡとＢは、各々シンボルＳ１とＳ２の対及びシンボルＳ３とＳ４の対に対するＡｌａｍｏｕｔｉコードであることがわかる。Ａ及びＢを要素とする２×２行列を構成し、次のように拡張された２×２フーリエ行列と要素別乗算を遂行する。ピリオドのすぐ次にアスタリスクによって形成される演算子.＊は、要素別乗算を意味し、
【数３３】
0005525014.tif 000034
はクロネッカー積(kroneccker product)を意味する。
【００９３】
【数３４】
0005525014.tif 000035
【００９４】
ｉ＝０である場合に、離散フーリエ変換ＤＦＴ-拡散ＳＦＢＣ又はＤＦＴ-拡散ＳＴＢＣを示す結果的な４×４行列は、次のように与えられる。
【００９５】
【数３５】
0005525014.tif 000036
【００９６】
同様に、ｉ＝２である場合に、フーリエ行列Ｐ22は、次の４×４送信行列を生成するために使用される。
【００９７】
【数３６】
0005525014.tif 000037
【００９８】
拡散行列がフーリエ行列の置換バージョンである場合に、例えばｉ＝５に対して、次のように得られる。
【００９９】
【数３７】
0005525014.tif 000038
【０１００】
与えられた行列(例えば、行列Ｔ０)に対して、ｍ行ｎ列の要素は[Ｔ０]ｍ，ｎで表し、[Ｔ０]ｍ，ｎはｍ番目のアンテナ及びｎ番目の副搬送波又はｎ番目のタイムスロットで送信されるシンボルを表し、４個の送信アンテナの場合にｍ＝１，２，３，４で、ｎ＝１，２，３，４である。図８は、本発明の原理による第１の実施形態で、＜数式２５＞による４個の送信アンテナ及び４個のタイムスロットのための送信ダイバシティ方式を示す。
【０１０１】
４×４行列送信が副搬送波とタイムスロットとの組み合わせを通じてなされる場合にも、同一の原理を適用できることがわかる。例えば、４個の要素(インデックスｎ)は２個の副搬送波及び２個のタイムスロットで構成できる。
【０１０２】
本発明の原理による第２の実施形態で、Ｔｉの第２の行及び第３の行を交換し、その結果Ｔｉ，ｒと呼ばれる新たなＳＦＢＣ行列が得られる。Ｔｉ，ｒは、ＬＴＥシステムの基準信号構造に内在するパイロット-密度差(disparity)を縮小するために有用である。例えば、Ｔ０，ｒは、次のように与えられる。
【０１０３】
【数３８】
0005525014.tif 000039
【０１０４】
図９は、本発明の原理による第２の実施形態で、＜数式２７＞による４個の送信アンテナ及び４個のタイムスロットのための送信ダイバシティ方式を示す。
【０１０５】
本発明の原理による第３の実施形態では、＜数式８＞に示すようにＳＦＢＣ-ＦＳＴＤ行列の第２及び第３の行を交換することを提案し、その結果、新たなＳＦＢＣ行列を獲得する。この演算により、以下の送信行列によって与えられたように、シンボルＳ１及びＳ２はアンテナポート０及び２を通じて送信され、シンボルＳ３及びＳ４はアンテナポート１及び３を通じて送信される。また、これは、ＬＴＥシステムの基準信号構造に内在されたパイロット-密度差を縮小するために有用である。
【０１０６】
【数３９】
0005525014.tif 000040
【０１０７】
図１０は、本発明の原理による第３の実施形態で、＜数式２８＞による４個の送信アンテナ及び４個のタイムスロットのための送信ダイバシティ方式を示す。
【０１０８】
本発明の原理による第４の実施形態では、行列ＡとＢは、ハイブリッドＡＲＱ再送又は反復されるシンボルのために、次のように置換される。
【０１０９】
【数４０】
0005525014.tif 000041
【０１１０】
これは、図１１に示すように、ハイブリッドＡＲＱ再送又は低い符号化レートによってシンボルが反復される場合にフルダイバシティを実現可能にする。ここで、Ｔ２は第１のタイムスロット(スロット１)で第１の送信のために利用され、Ｔ２，ｈは第５のタイムスロット(スロット５)で第２の送信のために利用される。同様に、ｉ＝０，…，３に対して、Ｔｉ，Ｔｉ，ｈの任意の対は、ＨＡＲＱ目的に使用されることができる。これは、シンボル(Ｓ１，Ｓ２)が、第１の送信のためにアンテナ１及び２を介して送信され、第２の送信のために反復される場合にはアンテナ３及び４を介して送信されるためである。同様に、シンボル(Ｓ３，Ｓ４）は、第１の送信のためにアンテナ３及び４を通じて送信され、第２の送信のために反復される場合にはアンテナ１及び２を通じて送信される。
【０１１１】
本発明の原理による第５の実施形態で、ｉ＝０，…，３に対して、上記のように定義した行列Ｔｉの各々に対して全体６個の行置換行列のセットを定義する。他の行Ｇ置換も可能であるが、ここに含まれた６個に相当することに留意する。これら６個の置換行列は、ＴiA，ＴiB，ＴiC，ＴiD，ＴiE，ＴiFとして表し、次のように定義される(ｉ＝０，…，３の場合)。
【０１１２】
【数４１】
0005525014.tif 000042
【０１１３】
例えば、Ｔ０の６個の行置換バージョンは次のようである。
【０１１４】
【数４２】
0005525014.tif 000043
【０１１５】
送信器は、変調されたシンボルを物理的な時間-周波数ＯＦＤＭ送信リソースにマッピングする間に、与えられた数ｉに対して６個の置換行列からＫ個の置換行列のサブセットを選択する。その後、送信器は、ＯＦＤＭ送信リソースを周波数ドメインのＫ個の部分に分割し、これらは各々Ｋ個の行列のサブセットから選択された置換行列を使用する。一例では、ｉ＝０、Ｋ＝３とし、３個の置換された行列はＴ0A，Ｔ0B，Ｔ0Cとする。これら３個の行列は、周波数次元に従って適用され、図１２に示すように１２個の副搬送波ごとに反復されるパターンをなす。
【０１１６】
本発明の原理による第６の実施形態で、基地局は、ＨＡＲＱの目的のためにＫ個の置換行列のサブセットを選択する。また、基地局は、図１３に示すように、異なるパケットの再送に対してこのサブセット内の相互に異なる置換行列が適用される。ここで、３個(Ｋ＝３）の行列のサブセットは、ＨＡＲＱ再送のために選択される。具体的に、タイムスロット１で、送信器は、４個の副搬送波を介してＴ0Aを用いて４個の変調シンボルを送信する。ＮＡＣＫ信号に応答して、送信器は、タイムスロット２で４個の副搬送波を通じてＴ0Bを用いて同一の４個の変調シンボルを送信する。また、他のＮＡＣＫ信号に応答して、送信器は、タイムスロット３で４個の副搬送波を介してＴ0Cを用いて同一の４個の変調シンボルを送信する。再送時に置換されるＳＦＢＣ行列を適用するこの方法は、チェイス合成及び増加的冗長共に適用されることに留意すべきである。
【０１１７】
本発明の原理による第７の実施形態では、周波数次元の置換行列の適用と、複数のＨＡＲＱ再送を通じる時間次元での置換行列の適用とを組み合わせる。例えば、周波数次元での行置換行列(row-permuted matrix)Ｔ0A，Ｔ0B，Ｔ0Cをそれぞれの再送の際に相互に異なる副搬送波のために使用できる。又は、第１のタイムスロットで、周波数次元内の行置換行列Ｔ0A，Ｔ0B，Ｔ0Cは相互に異なる副搬送波のために使用され、第２のタイムスロットでは、行置換行列Ｔ0D，Ｔ0E，Ｔ0Fは該当副搬送波のために使用される。
【０１１８】
図１４は、本発明の原理による例示的な実施形態として構成された送信器を示す。送信器２００は、変調器２１０と、プリコーディング部２２０と、拡散部２３０と、置換部２４０と、マッピング部２５０と、複数のアンテナ２４０とから構成される。変調器２１０は、送信されるデータを複数の変調シンボルに変調する。プリコーディング部２２０は、送信ダイバシティ方式によって複数のシンボルの中から変調されたシンボルのサブセットをそれぞれ符号化して複数のＮ×Ｎ行列を得る。ここで、それぞれのＮ×Ｎ行列は、Ｎ個の変調シンボルのサブセット各々に該当する。拡散部２３０は、複数のＮ×Ｎ行列を直交拡散させて出力行列を生成する。置換部２４０は、出力行列に基づいて複数の行置換行列を生成する。マッピング部２５０は、行置換行列内のシンボルを複数のリソース要素にマッピングする。行置換行列内のシンボルは、空間時間送信ダイバシティ方式、空間周波数送信ダイバシティ方式、又は空間時間送信ダイバシティ方式と空間周波数送信ダイバシティ方式の組み合わせを用いて複数のアンテナ２６０を通じて送信される。
【符号の説明】
【０１１９】
１１０・・・送信器チェーン
１１２，２１０・・・変調器
１１３・・・Ｓ/Ｐ変換器
１１４・・・ＩＦＦＴ部
１１６・・・ＣＰ挿入部
１１７・・・Ｔｘ先端処理部
１２０・・・受信器チェーン
１２１・・・受信器先端処理部
１２２・・・ＣＰ除去部
１２４・・・ＦＦＴ部
１３０，２００・・・送信器
１３１・・・チャンネルコーダ
１３２・・・サブパケット生成器
１４０・・・受信器
２２０・・・プリコーディング部
２３０・・・拡散部
２４０・・・置換部
２５０・・・マッピング部
２６０・・・アンテナ
【図１】
0005525014.tif 000044
【図２】
0005525014.tif 000045
【図３】
0005525014.tif 000046
【図４】
0005525014.tif 000047
【図５】
0005525014.tif 000048
【図６】
0005525014.tif 000049
【図７】
0005525014.tif 000050
【図８】
0005525014.tif 000051
【図９】
0005525014.tif 000052
【図１０】
0005525014.tif 000053
【図１１】
0005525014.tif 000054
【図１２】
0005525014.tif 000055
【図１３】
0005525014.tif 000056
【図１４】
0005525014.tif 000057