(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力するデジタルデータを符号化して、シンボル群を表す複素数を生成するトレリス符号器と、
空間ブロック符号器であって、前記トレリス符号器に応答し、前記シンボル群を符号化してブロックとするよう構成され、該ブロックは、前記シンボル群、および前記トレリス符号化されたシンボルの複素共役と、前記トレリス符号化されたシンボルの負の複素共役とを有する群から選択された２つのさらなるシンボルを含み、および各アンテナによって前記ブロックからの異なるシンボルが伝送されるように前記２つのアンテナに出力を行うように調整される空間ブロック符号器とを備え、
前記ブロックのシンボル群は、s0およびs1と定められて、第１の時間間隔で、第１のアンテナおよび第２のアンテナによってそれぞれ伝送され、並びに前記ブロックのさらなるシンボルは、−s1＊およびs0＊と定められて、前記空間ブロック符号器によって生成され、および第２の時間間隔で、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとによってそれぞれ伝送され、s1＊はシンボルs1の複素共役と定められることを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記空間ブロック符号器は、マルチブランチの符号器であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記空間ブロック符号器は、空間−時間ブロック符号器であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
関連出願の参照
この出願は、1997年10月31日に出願された米国仮出願第60/063,794号の恩典を主張するものである。
発明の背景
本発明は無線通信に関し、特に、フェージングやその他の劣化が存在する際の効果的な無線通信のための技術に関する。
無線電波チャネルにおけるマルチパスフェージングを緩和するのに最も効果的な技術は、送信機の電力を制御することで送信機側でフェージングの影響を打ち消すことである。つまり、送信機（リンクの一方側）においてチャネルの状況が分かっていれば、送信機で信号を予めひずませて、受信機（他方側）でチャネルの影響を克服するというものである。しかし、この手法には２つの基本的な問題がある。第１の問題は、送信機のダイナミックレンジである。送信機がｘデシベルのフェージングを克服するには、その電力をｘデシベルだけ増大させなくてはならず、放射電力の制限や増幅器のサイズおよびコストの面からほとんどの場合、実用的ではない。第２の問題は、送信機には受信機によって認識されるチャネルの情報が（送信機が同じチャネルを介して既知である別の送信機から電力を受信する時分割デュプレックスシステム以外は）ないことである。そのため、チャネル特性に基づいて送信機を制御したい場合には、チャネル情報を受信機から送信機に送らなければならず、その結果、スループットが低下し、送信機も受信機もますます複雑になってしまう。
他の効果的な技術に、時間および周波数ダイバーシチがある。符号化とともに時間インターリーブを利用することで、ダイバーシチを改善することができる。周波数ホッピングおよびスペクトル拡散も同様である。しかし、時間インターリーブは、チャネルがゆっくりと変化する場合には不必要に大きな遅延を生じる。同様に、周波数ダイバーシチ技術も、チャネルのコヒーレント帯域幅が大きい場合には効果的ではない（遅延スプレッドが小さい）。
散乱のある環境ではほとんどの場合、マルチパスフェージングの影響を低減するのにアンテナダイバーシチが最も実用的で効果的な技術であることは周知である。アンテナダイバーシチの典型的な手法は、受信機側で多数のアンテナを使用し、組合わせ（または選択）を行って受信信号の質を改善するものである。
IS−136およびGSM等の現在の無線通信システムにおける受信機ダイバーシチの手法を使用することによる主な問題は、受信機のコスト、寸法、電力消費に関する制約である。寸法、重量、およびコストが押さえられるのが最良であることは明らかである。受信機に多数のアンテナおよびRFチェーン（または選択および切り替え回路）を加えるのは、現在のところ実現に適してはいない。そのため、ダイバーシチ技術は、基地局に多数のアンテナ（および受信機）を備えて上り回線の（受信機から基地局への）送信の質を向上させることにのみ応用されることが多い。基地局は何千という受信機に対応することが多いため、受信機ではなく基地局に機器を加える方が経済的である。
最近、送信機のダイバーシチに関していくつか興味深い手法が提案されている。A.ウィットネベン（Wittneben）は、遅延ダイバーシチ機構を提案している（"Base Station Modulation Diversity for Digital SIMULCAST,"Proceeding of the 1991 IEEE Vehicular Technology Conference（第41回VTC）,848−853頁、1991年５月；および"A New Bandwidth Efficient Transmit Antenna Modulation Diversity Scheme For Linear Digital Modulation,"Proceeding of the 1993 IEEE International Conference on Communications（IICC '93）,1630−1634頁、1993年５月）。この提案によると、基地局が１つのアンテナを介してシンボルシーケンスを送信し、同じシンボルシーケンスを（しかし遅延させて）別のアンテナを介して送信する。
1995年12月26日にナンビラジャン・セシャドリ（Nambirajan Seshadri）に発行された米国特許第5,479,448号では、符号シーケンスが２つのアンテナを介して送信される同様の機構が開示されている。符号シーケンスは、サイクリングスイッチを介する経路をとり、このスイッチが種々のアンテナに各符号を連続して振り分ける。同じシンボルのコピーが異なる時間に複数のアンテナを介して送信されるため、空間および時間ダイバーシチの両方が得られる。その後、最尤シーケンス推定器（MLSE）または最小自乗平均誤差（MMSE）等化器を使用して、マルチパスによるひずみを解決し、ダイバーシチ利得を得る。N.セシャドリ、J.H.ウィンタース（Winters）による"Two Signaling Schemes for Improving the Error Performance of FDD Transmission Sysrems Using Transmitter Antenna Diversity,"Proceeding of the 1993 IEEE Vehicular Technology Conference（第43回VTC）、508−511頁、1993年５月、およびJ.H.ウィンターによる"The Diversity Gain of Transmit Diversity in Wireless Systems with Rayleigh Fading,"Proceeding of the 1994 ICC/SUPERCOMM,ニューオーリンズ、Vol.2、1121−1125頁、1994年５月、を参照されたい。
さらに、（1996年11月７日に出願された仮出願に基づく）1997年４月25日出願の米国特許出願第08/847635号において、タロク（Tarokh）、セシャドリ、カルダーバンク（Calderbank）およびナグイブ（Naguib）が興味深い手法を開示している。それによると、それらを介してシンボルが同時に送信されるアンテナによってシンボルが符号化され、最尤復号器を用いて復号される。つまり、送信機におけるプロセスで情報をM1ビット（M1はM2の倍数、すなわちM1＝ｋ＊M2である）のブロックで処理する。これにより、M2ビットからなる連続する群の各々を情報シンボルに変換し（その結果、ｋ個の情報シンボルが生成される）、ｋ個の情報シンボルからなる各シーケンスをｎ個のチャネル符号に符号化し（その結果、ｋ個の情報シンボルからなる各シーケンスについてｎ個のチャネル符号からなる群を展開する）、符号群の各符号を異なるアンテナに与える。
"Transmitter Diversity Technique for Wireless Communications"と題して1998年５月５日に出願されたアラモウチ（Alamouti）およびタロクによる米国特許出願第09/074,224号にはさらに別の手法が開示されており、それによると、否定と共役のみを用いてシンボルが符号化され、チャネルダイバーシチを用いる態様で送信される。
1997年７月17日に出願された仮出願第60/052,689号に基づいて1998年７月14日に"Combined Array Processing and Space−Time Coding"と題して上述の発明者らが出願した米国出願にもさらに別の手法が開示されたおり、それによると、シンボルを群に分割し、各群を別個のアンテナ群を介して送信し、積符号の１要素である群符号Ｃで符号化する。
概要
トレリス符号器およびブロック符号器を用いる送信機によって当該分野における進歩が実現される。これに対応して、受信機はビタビ復号器およびブロック復号器を含む。ブロック符号器および復号器は時間−空間ダイバーシチ符号化を利用するという利点を有し、このために例えば２つの送信機アンテナと１つの受信機アンテナを使用する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の原理に従う一実施形態のブロック図を示す。
詳細な説明
図１は、本発明の原理による構成のブロック図である。この構成は、トレリス符号化変調（TCM）符号器10と、後続の２ブランチ空間ブロック符号器20とを備える。その出力はアンテナ回路30に与えられ、そこからアンテナ31およびアンテナ32に与えられる。図１にはアンテナが２つしか示されていないが、これは単に一例に過ぎない。より多くのアンテナを備える構成も可能であり、ここに開示される原理はこのような構成にも同じように有利に適用されることが理解されるであろう。
TCM符号器10は、シンボル群を表す複素数を生成し、ブロック符号器20は、隣接するシンボル対を上述の出願第09/074,224号と同じ態様で符号化する。つまり、対を成すシンボルs0およびs1がそれぞれアンテナ31およびアンテナ32に送られ、その後の期間でシンボル−s1＊およびs0＊がそれぞれアンテナ31および32に送られる。その後、シンボルs2およびs3がそれぞれアンテナ31および32に送られ、以下同様である。このように、符号器20は、送信機から受信機へ異なる時間に異なるチャネルを介して移動する信号によるチャネルダイバーシチをもたらす。
アンテナ31および32によって送信された信号は、空中を渡り、倍増するひずみを受け、ノイズが加わって、受信機に受信される。従って、信号s0、s1、−s1＊およびs0＊が送信される２つの連続する時間間隔で受信される信号は以下の式に対応する。
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ここで、h0はアンテナ31からのチャネルを表し、h1はアンテナ32からのチャネル、n0は第１の時間間隔で受信したノイズ、n1は第２の時間間隔で受信したノイズを表す。
受信機は、受信アンテナ40と、２ブランチ空間ブロックコンバイナ50と、ビタビ復号器60とを備える。受信機はさらに、チャネル推定器を備えるが、これは完全に従来のものであり、本発明の一部ではないため、図１には明示的には示されていない。以下、受信機が、それぞれh0とh1の推定値である
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を有すると仮定する。したがって、第１および第２の時間間隔で受信された信号は要素50で組み合わされて以下の信号を形成する。
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これらの信号が、ビタビ復号器60に与えられる。
ビタビ復号器は、最初に送信されるシンボルs0に対応する仮のブランチシンボルsiについて以下のメトリックを構築する。
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同様に、ビタビ復号器は、最初に送信されるシンボルs1に対応する仮のブランチシンボルsiについて以下のメトリックを構築する。
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（より多くのアンテナを用い、そのため一度に送信される信号群がより大きい構成では、さらなるメトリックを同様に構築する。）トレリス符号器10がマルチプルTCM符号器である場合には、ビラビ復号器は以下のメトリックを構築する。
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または、等価に、
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ビタビ復号器は、送信される信号シーケンスの推定値を出力する。
例示的な実施形態を説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者には種々の変形および変更が可能であることが理解されるであろう。
【図１】
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