(57)【要約】【課題】  本発明は、無線通信方式で使用する時空間周波数符号化および復号化方法と装置を提供する。  【解決手段】    本発明では、符号化方法を提供し、伝送コードおよびそれらの部分冗長性が異なるアンテナを介して送信されるように、送信符号語およびそれらの冗長要素が、時空間周波数単位に適切に割り当てられる。したがって、受信側で、冗長要素および対応する符号語要素は、符号語の要素の一部に対するＳＮＲおよびダイバーシティ利得を上げるように結合され、全体のデータストリームの受信品質を向上させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時空間周波数の符号化の方法であって：
（ａ）複数の符号語を得るように、予め定められた直交の時空間ブロック符号化規則に従って一組の送信シンボルを符号化するステップ；および
（ｂ）各々の前記複数の符号語およびその少なくとも部分的冗長部の複数の要素を、チャネル要素として、前記符号語に対応する複数の二次元の時間周波数マトリックスのうちの１つにおける、複数の予め定められた時間周波数単位に、マッピングするステップであって、各々の前記マトリックスの前記チャネル要素が、前記マトリックスに対応するアンテナを介して送信されるステップ；
を有する方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）の前記予め定められた直交の時空間ブロック符号化規則が、２つの送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化規則である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記チャネル要素は、前記マトリックスの２つの予め定められた時限単位および２つの予め定められた周波数単位によって特定される４つの時間周波数単位のうちの３つを占め、かつ前記３つの時間周波数単位に対応する無線チャネルが同じチャネル応答を受ける、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記チャネル要素は、前記マトリックスの３つの予め定められた時限単位および１つの周波数単位によって、または、１つの時間単位および３つの予め定められた周波数単位によって特定される３つの時間周波数単位を占める、請求項２記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）の前記予め定められた直交の時空間ブロック符号化規則は、３つのまたは４つの送信アンテナに対する拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化規則である、  請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記チャネル要素は、前記マトリックスの２つの予め定められた時限単位および４つの予め定められた周波数単位によって、または、４つの予め定められた時限単位および２つの予め定められた周波数単位によって特定される８つの時間周波数単位のうちの少なくとも５つを占める、請求項５記載の方法。
【請求項７】
入力シンボルがシンボルブロックを形成する場合、各々の前記時間周波数単位が、複数の副搬送波およびシンボル間隔を構成し、かつシンボルブロックに含まれるシンボルの数が、前記時間周波数単位の１つに含まれる、前記副搬送波の数および前記シンボル間隔の数のプロダクトに等しい、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
（ａ）異なる送信アンテナから受信された複数の信号ストリームの中の一組の送信シンボルに対応するフェージングのあるチャネル要素の複数の組を抽出するステップであって、
チャネル要素の前記組の各々は、符号語要素およびその少なくとも部分的な冗長部を含むステップ；
（ｂ）結合および前記チャネル要素の組の残留する符号語要素から得られる前記チャネル要素から成る送信符号語を得るように、前記冗長なチャネル要素と、各々の前記チャネル要素の組の中の前記冗長なチャネル要素に対応する符号語要素とを結合するステップ；および
（ｃ）一組の送信シンボルを取得するように、予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則に従って複数の送信符号語において線形結合を実行するステップ；
を有する復号化方法。
【請求項９】
前記予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則は、２つの送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化規則である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則は、３つのまたは４つの送信アンテナに対する拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化規則である、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
複数の符号語を得るように、予め定められた直交の時空間ブロック符号化規則に従って一組の送信シンボル系列を符号化する符号化ユニット；および
各々の前記マトリックスの前記チャネル要素が前記マトリックスに対応するアンテナを介して送信されるように、前記符号語に対応する複数の二次元の時間周波数マトリックスのうちの１つにおける複数の予め定められた時間周波数単位に、チャネル要素として、各々の前記複数の符号語の複数の要素、および前記複数の要素の少なくとも部分の冗長部をマッピングするマッピングユニットを有する符号化装置であって；
前記予め定められた直交の時空間ブロック符号化規則は、２つの送信アンテナのためのＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化、３つの送信アンテナのための拡張したＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化、および４つの送信アンテナのための拡張されたＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化のうちの１つである、符号化装置。
【請求項１２】
異なる送信アンテナから受信された複数の信号ストリームの中の一組の送信シンボルに対応するフェージングのあるチャネル要素の複数の組を抽出する抽出ユニットであって、各々の前記チャネル要素の組が、符号語要素および前記符号語要素の少なくとも部分の冗長要素を含む、抽出ユニット；
前記結合およびチャネル要素の組における前記残留する符号語要素から得られる前記チャネル要素から成る送信符号語を得るように、各々の前記チャネル要素の組において、前記冗長なチャネル要素と前記冗長なチャネル要素に対応する符号語要素とを結合するコンビネーションユニット；および
一組の送信シンボルを取得するように、予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則に従って複数の送信符号語において線形結合を実行する復号化ユニット；を有する復号化装置であって、
前記予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則は、２つの送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化規則、３つの送信アンテナのための拡張したＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化、および４つの送信アンテナのための拡張したＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化のうちの１つである、復号化装置。
【請求項１３】
送信器および受信器を有する無線通信方式であって、前記送信器は、請求項１１に記載の符号化装置を有し、かつ前記受信器は、請求項１２に記載の復号化装置を有する、無線通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信方式に関する。より詳細には、本発明はマルチ・キャリア無線通信方式の時空間周波数ダイバーシティを持つ符号化および復号化のための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品質データサービスを無線通信方式のユーザに提供するために無線チャネル・フェージングおよびチャネル干渉を克服することが非常に重要になってきている。近年、（時空間送信ダイバーシティ利得が得られるＳＴＢＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ、時空間ブロック符号化）は、その単純な符号化および復号化特性のため、産業において広く受け入れられて、３ＧＰＰ  ＵＭＴＳの送信ダイバーシティ方式のうちの１つに選ばれた。ＳＴＢＣ方式は、ＯＦＤＭ（直交の周波数分割多重化）システムのために使うことができる。すなわちＳＴＢＣを使用したＯＦＤＭシステムである。ブロック符号化が時空間領域の代わりに空間周波数領域において実行される場合には、ＳＦＢＣ（空間周波数ブロック符号化）ＯＦＤＭシステムを使用する。マルチ搬送波通信方式の複数のアンテナを有する送信ダイバーシティをインプリメントする方法は、２００４年８月２６日に公開された特許文献１に開示されている。この特許出願において開示される方法によれば、まず、複数の送信ストリームを生成するために、一組の送信シンボルが予め定められた規則に従って変換される。そして、送信ストリームの各々の送信要素は、アンテナと関連して、複数のキャリアおよびシンボル間隔に対応した時間周波数単位に割り当てられ、対応するアンテナを介して送信される。この方法は、直交化の方式によって時空間周波数直交性を達成する。この方式の時空間符号化および空間周波数符号化は、各々独立しているので、符号化によって得られた送信ダイバーシティ利得は１次元の時空間ダイバーシティ利得または空間周波数ダイバーシティ利得である。したがって、更にデータ伝送品質を向上させるために、より有効な符号化方法が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０７３２７５号パンフレット「マルチ・キャリヤーシステムのための時空間周波数ダイバーシティ」
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」  ｂｙ  Ｓ．  Ａｌａｍｏｕｔｉ，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔ．  Ａｒｅａｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．１６，  ｐｐ．１４５１−１４５８，  Ｏｃｔ．，  １９９８
【非特許文献２】Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｅｓ  ｆｒｏｍ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｄｅｓｉｇｎｓ，  ｂｙ  Ｖ．  Ｔａｒｏｋｈ，  Ｈ．  Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ，  Ａ．Ｒ．  Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ，  ｏｎ  Ｉｎｆｏ  Ｔｈｅｏｒｙ，  ｖｏｌ．４５，  （１９９９）  ５，  １４５６−１４６７
【非特許文献３】Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  ｂｙ  Ｓ．  Ａｌａｍｏｕｔｉ，  ＩＥＥＥ  Ｊ．  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔ．  Ａｒｅａｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ｖｏｌ．１６，  （１９９８）１０，  １４５１−１４５８
【非特許文献４】Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｅｓ  ｆｒｏｍ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｄｅｓｉｇｎｓ，  ｂｙ  Ｖ．  Ｔａｒｏｋｈ，  Ｈ．  Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ，  ａｎｄ  Ａ．  Ｒ．  Ｃａｌｄｅｒｂａｎｋ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ，  ｏｎ  Ｉｎｆｏ．  Ｔｈｅｏｒｙ，  ｖｏｌ．４５，  （１９９９）５，  １４５６−１４６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術的問題は、データ伝送品質を向上させるために、有効な符号化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のために、本発明は、時空間周波数符号化方法を提供する。本発明による方法は、複数の符号語を得るように、予め定められた直交の時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｉｎｇ）規則に従って一組の送信シンボルを符号化するステップ；および各々の前記複数の符号語およびその少なくとも部分的冗長部の複数の要素（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を、チャネル要素として、前記符号語に対応する複数の二次元の時間周波数マトリックスのうちの１つにおける、複数の予め定められた時間周波数単位に、マッピングするステップであって、各々の前記マトリックスの前記チャネル要素が、前記マトリックスに対応するアンテナを介して送信されるステップを有する。
【０００７】
実施例においては、予め定められた直交の時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）規則が、２つの送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）規則である。
【０００８】
他の実施例では、予め定められた直交の時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）規則は、３つのまたは４つの送信アンテナに対する拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）規則である。
【０００９】
本発明は、上記符号化方法に加えて対応する復号化方法を提供する。復号化方法は、異なる送信アンテナから受信された複数の信号ストリームの中の一組の送信シンボルに対応するフェージングのあるチャネル要素の複数の組を抽出するステップであって、チャネル要素の前記組の各々は、符号語要素およびその少なくとも部分的な冗長部を含むステップ；結合および前記チャネル要素の組の残留する符号語要素から得られる前記チャネル要素から成る送信符号語を得るように、前記冗長なチャネル要素と、各々の前記チャネル要素の組の中の前記冗長なチャネル要素に対応する符号語要素とを結合するステップ；および一組の送信シンボルを取得するように、予め定められた直交の時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ：ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ）規則に従って複数の送信符号語において線形結合を実行するステップを有する。
【００１０】
実施例において、予め定められた直交の時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）規則は、２つの送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）規則である。
【００１１】
他の実施例では、予め定められた直交の時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）規則は、３つのまたは４つの送信アンテナに対する拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）規則である。
【００１２】
本発明で解決される他の技術的問題は有効な符号化装置を提供することである。そして、それはデータ伝送ダイバーシティの利得を向上させることができる。
【００１３】
この目的のために、本発明は、複数の符号語を得るように、予め定められた直交の時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）規則に従って一組の送信シンボル系列を符号化する符号化ユニット；および各々の前記マトリックスの前記チャネル要素が前記マトリックスに対応するアンテナを介して送信されるように、前記符号語に対応する複数の二次元の時間周波数マトリックスのうちの１つにおける複数の予め定められた時間周波数単位に、チャネル要素として、各々の前記複数の符号語の複数の要素、および前記複数の要素の少なくとも部分の冗長部をマッピングするマッピングユニットを有する符号化装置であって；前記予め定められた直交の時空間ブロック符号化規則は、２つの送信アンテナのためのＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）、３つの送信アンテナのための拡張したＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）、および４つの送信アンテナのための拡張されたＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）のうちの１つである、符号化装置を提供する。
【００１４】
さらにまた、本発明は、異なる送信アンテナから受信された複数の信号ストリームの中の一組の送信シンボルに対応するフェージングのあるチャネル要素の複数の組を抽出する抽出ユニットであって、各々の前記チャネル要素の組が、符号語要素および前記符号語要素の少なくとも部分の冗長要素を含む、抽出ユニット；前記結合およびチャネル要素の組における前記残留する符号語要素から得られる前記チャネル要素から成る送信符号語を得るように、各々の前記チャネル要素の組において、前記冗長なチャネル要素と前記冗長なチャネル要素に対応する符号語要素とを結合するコンビネーションユニット；および一組の送信シンボルを取得するように、予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則に従って複数の送信符号語において線形結合を実行する復号化ユニット；を有する復号化装置であって、前記予め定められた直交の時空間ブロック復号化規則（ＳＴＢＤ）は、２つの送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）規則、３つの送信アンテナのための拡張したＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）、および４つの送信アンテナのための拡張したＡｌａｍｏｕｔｉ時空間ブロック復号化（ＳＴＢＤ）のうちの１つである、復号化装置を提供する。
【００１５】
本発明で提供される符号化方法において、送信符号語およびそれらの冗長要素を時空間周波数単位に適切に割り当てることによって、送信符号語およびこの部分冗長性は、異なるアンテナを介して送信することができる。したがって、受信側で、符号語の要素の一部のためのＳＮＲ（ＳＮ比）およびダイバーシティ利得を上げるために、冗長要素および冗長要素に対応する符号語要素が、結合されてもよい。一方、時空間直交の符号化の方式および空間周波数直交の符号化の方式は、従来のＳＴＢＣと同様の直交の構造を持っている。受信側では、対応する送信シンボルまたはシンボルブロックを取得するために、冗長要素および対応する符号語要素の結合の後に、従来の線形結合が、符号語に実行される。これによって、復号化プロセスが非常に単純化される。
【００１６】
添付の図面を参照することによって、関連した以下の明細書および特許請求の範囲を参照することによって本発明と他の態様のより完全な理解がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の符号化方法を例示したフローチャートである。
【図２ａ】２つの送信アンテナのためのＡｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードのダイアグラムである。
【図２ｂ】３つの送信アンテナのためのＡｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードのダイアグラムである。
【図２ｃ】４つの送信アンテナのためのＡｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードのダイアグラムである。
【図３ａ】本発明の第１の実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々の要素をマッピングする方法示した図である。
【図３ｂ】本発明の第１の実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々の要素をマッピングする方法示した図である。
【図３ｃ】本発明の第１の実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々の要素をマッピングする方法示した図である。
【図４】本発明の第２実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々の要素をマッピングする方法を示した図である。
【図５】本発明の第３実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々のマッピング要素を例示した図である。
【図６】本発明による復号化方法を示したフローチャートである。
【図７】本発明による符号化装置を例示するブロックダイヤグラムである。
【図８】本発明による復号化装置を例示するブロックダイヤグラムである。
【図９】本発明の符号化装置および復号化装置を含んでいる通信システムの実施例を例示するブロックダイヤグラムである。
【００１８】
すべての上記の図面の全体にわたって、類似した参照数字は、対応する類似した特長を指している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の詳細な説明において、添付の図面に関連して本発明で提供される符号化および復号化する方法および装置について説明する。
【００２０】
図１は、本発明による符号化方法を例示したフローチャートである。本発明で設けられている方法によれば、送信側で、複数の符号語を生成するために、一組の送信シンボルは、予め定められた直交のＳＴＢＣ規則に従って符号化される（ステップＳ１０）。
【００２１】
そして、マトリックスに対応するアンテナを介してマトリックスの各々のチャネル要素が送信されるために、その符号語に対応する複数の二次元の時間周波数マトリックスの複数のうちの１つの予め定められた時間周波数単位に、チャネル要素として、符号語の各々の複数の要素および要素の少なくとも部分のための冗長要素が、マッピングされる（ステップＳ２０）。
【００２２】
ステップＳ１０において使用される直交のＳＴＢＣ規則は、送信アンテナの数に依存する。そして、基本原理は符号化によるそれぞれの符号語の間に直交性を確実にすることである。ＮＩが入力シンボルの数であり、ＮＴが符号化で得られた符号語の送信アンテナの数に対応し、Ｐは、符号化で得られた符号語の１つの要素数であると仮定する。符号化モードは、異なるパラメータＮＩ、ＮＴ、およびＰによって、表１のように異なる。表１は、符号化モードによって異なるパラメータを表している。
【００２３】
【表１】
2009545200.tif 000003
表１において、Ａ−ＳＴＢＣは、２個の送信アンテナに対するＡｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードである。Ｂ３’−ＳＴＢＣは、３個の送信アンテナに対する拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモード、そして、Ｂ４’−ＳＴＢＣは、４個の送信アンテナに対する拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードである。
【００２４】
図２ａ、図２ｂおよび図２ｃは、それぞれＡ−ＳＴＢＣ、Ｂ３’−ＳＴＢＣおよびＢ４’−ＳＴＢＣの符号化規則を示す特定の実施例であり、図面と共に、以下に詳述する。
【００２５】
図２ａに示されるＡｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードにおいて、入力シンボルまたはシンボルブロック｛ｘ１，ｘ２｝は、出力符号語｛ｘ１，−ｘ２＊｝および｛ｘ２，ｘ１＊｝に変換される。これらは、相互に直交しており、それぞれ２つの送信アンテナを介して送信され得る。符号化の原理に関しては、被特許文献１を参照していただきたい。
【００２６】
図２ｂにおける拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードのＢ３’−ＳＴＢＣにおいて、入力シンボルまたはシンボルブロック｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝は、出力符号語｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊｝および｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊｝に変換される。これらは、相互に直交で、それぞれ３つの送信アンテナを介して送信され得る。
【００２７】
図２ｃにおける拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードのＢ４’−ＳＴＢＣにおいて、入力シンボルまたはシンボルブロック｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝は、出力符号語｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊｝，｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊｝および｛０，ｘ３，ｘ２，−ｘ１｝に変換される。これらは、相互に直交で、それぞれ４つの送信アンテナを介して送信され得る。送信アンテナが３個または４個のばあいにおける符号化の原理は、非特許文献２を参照していただきたい。
【００２８】
ステップＳ２０において、符号語の各々のためのチャネル要素が予め定められた副搬送波上で変調され、次のプロセスでそのマトリックスに対応するアンテナを介して所定のシンボル間隔で送信されるために、ステップＳ１０において得られた符号語の各々の要素およびその符号語の部分冗長性はチャネル要素として複数の二次元の時間周波数マトリックスのうちの１つの時間周波数単位にマッピングされる。ここで、異なるマトリックスのチャネル要素は、異なる送信アンテナに対応する。
【００２９】
図３ａ、図３ｂ、および、図３ｃは、本発明の第１の実施例に基づいて、チャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々の要素をマッピングする方法を例示する図である。第１の例は、図２ａに示されるＡ−ＳＴＢＣモードに対応する。符号化およびこれらの部分冗長性によって得られた符号語の要素｛ｘ１，−ｘ２＊｝および｛ｘ２，ｘ１＊｝は、チャネル要素として２つの時間周波数マトリックスにマッピングされる。ここで、第１のマトリックスの−ｘ２＊および第２のマトリックスのｘ１＊は、冗長要素である。｛ｘ１，−ｘ２＊，−ｘ２＊｝および｛ｘ２，ｘ１＊，ｘ１＊｝は、２つの時間周波数マトリックスに対応する異なるアンテナを介して、それぞれ送信される。
【００３０】
本願明細書において、マトリックスの時間周波数単位｛ｔｉ，ｆｉ｝中のｆｉはチャネル要素によって変調される副搬送波を意味する。そして、ｔｉはチャネル要素が送信される時間単位であり、これはシンボルの期間を意味する。
【００３１】
図３ａに図示される例において、チャネル要素｛ｘ１，−ｘ２＊，−ｘ２＊｝および｛ｘ２，ｘ１＊，ｘ１＊｝は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ１，ｆ２｝および｛ｔ２，ｆ１｝において、それぞれアンテナ１および２によって送信される。
【００３２】
図３ｂの例において、｛ｘ１，−ｘ２＊，−ｘ２＊｝および｛ｘ２，ｘ１＊，ｘ１＊｝は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ１，ｆ２｝および｛ｔ１，ｆ３｝において、それぞれアンテナ１および２によって送信される。
【００３３】
図３ｃの例において、｛ｘ１，−ｘ２＊，−ｘ２＊｝および｛ｘ２，ｘ１＊，ｘ１＊｝は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ２，ｆ１｝および｛ｔ３，ｆ１｝において、それぞれアンテナ１および２によって送信される。
【００３４】
また、明細書において、マトリックスに示されるが、記載されていないチャネル要素は、符号語が他の入力シンボル符号化および符号語の部分冗長性から得られたことを表す。さらに、マトリックスの時間単位および周波数単位は、副搬送波の数および入力シンボルの組数に従って拡張されてもよい。
【００３５】
図４は、本発明の第２実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々の要素をマッピングする方法を例示している。
【００３６】
第２の実施例は、図２ｂの、Ｂ３’−ＳＴＢＣに対応する。符号化およびその部分冗長性による符号語の要素｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊｝および｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊｝は、３つの時間周波数マトリックスにマッピングされる。第１のマトリックスの｛ｘ１，−ｘ２＊｝、第２のマトリックスの｛ｘ２，ｘ１＊｝および第３のマトリックスの｛ｘ３，０｝は、冗長なチャネル要素である。
【００３７】
図４に図示される実施例において、要素｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０，ｘ１，−ｘ２＊｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊，ｘ２，ｘ１＊｝および｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊，ｘ３，０｝は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ１，ｆ２｝，｛ｔ１，ｆ３｝，｛ｔ１，ｆ４｝，｛ｔ２，ｆ１｝および｛ｔ２，ｆ２｝において、それぞれアンテナ１，２，および３から送信される。本願明細書において、要素｛０｝は、シンボルが対応する時間周波数単位で送信されないことを表す。
【００３８】
図５は、本発明の第３実施例によるチャネル要素として時間周波数マトリックスに符号語およびその部分冗長性の各々のマッピング要素を例示している。第３の実施例は、図２ｃの、Ｂ４’−ＳＴＢＣモードに対応する。符号化およびその部分冗長性による符号語の要素｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊｝，｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊｝および｛０，ｘ３，ｘ２，−ｘ１｝は４つのチャネル要素のマトリックスにマッピングされている。第１のマトリックスの｛ｘ１｝、第２のマトリックスの｛ｘ２｝、第３のマトリックスの｛ｘ３｝、および第４のマトリックスの｛０｝は、冗長なチャネル要素である。図５におけるチャネル要素｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０，ｘ１，ｘ１｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊，ｘ２，ｘ２｝，｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊，ｘ３，ｘ３｝および｛０，ｘ３，ｘ２，−ｘ１，０，０｝は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ１，ｆ２｝，｛ｔ１，ｆ３｝，｛ｔ１，ｆ４｝，｛ｔ２，ｆ１｝および｛ｔ２，ｆ２｝において、それぞれアンテナ１，２，３および４から送信される。
【００３９】
前記実施例において、一つ以上の冗長要素および一つ以上の冗長な時間があってもよい。そして、これは現実のシステム要件に従って調整され得る。
【００４０】
本発明で提供される符号化方法は、ＯＦＤＭシステムで用いられてもよい。この場合、チャネル要素が送信のための複数のアンテナに出力される前に、ＯＦＤＭ副搬送波を複数の時間周波数マトリックスユニットのチャネル要素で変調するステップ、フーリエ逆変換によって周波数領域から時間領域に副搬送波の各々上のチャネル要素を変換するステップを有する。一方受信側は、チャネル要素は時間領域からフーリエ変換で周波数領域に変換し、復号する。
【００４１】
図６は本発明による復号化方法を例示しているフローチャートを示す。そして、それは本発明で提供される符号化方法に対応する。本発明で設けられている復号化方法において、第１に、異なる送信アンテナから受信される複数の信号ストリームの中の一組の送信シンボルに対応するフェージングのあるチャネル要素の複数の組が抽出される。チャネル要素のそれぞれの組は、各々その符号語の要素および少なくとも部分的な冗長要素を含む（ステップＳ５０）。次に、チャネル要素の組の各々の冗長なチャネル要素および対応するそれらの符号語要素が結合される。これによって、送信符号語は、上記結合から得られるチャネル要素およびこのチャネル要素の組の中の残りの符号語の要素から成る（ステップＳ６０）。最後に、一組の送信シンボルを得るために、直交のＳＴＢＤ規則に従って複数の送信符号語に対して線形結合が実行される（ステップＳ７０）。通信原則および数式を用いて、本発明に示される復号化方法およびその有利な効果を説明するために、Ｂ３’−ＳＴＢＣモードに対応する復号化方法を以下に詳細に記載する。
【００４２】
入力シンボルまたは送信側のシンボルブロックを｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝とする。これは、Ｂ３’−ＳＴＢＣモードによって出力符号語｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊｝および｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊｝に符号化される。図４に示したように、符号語の各々の要素、およびこの冗長成分｛ｘ１，−ｘ２＊，ｘ３＊，０，ｘ１，−ｘ２＊｝，｛ｘ２，ｘ１＊，０，ｘ３＊，ｘ２，ｘ１＊｝および｛ｘ３，０，−ｘ１＊，−ｘ２＊，ｘ３，０｝は、チャネル要素として、それぞれ３つの時間周波数マトリックスにマッピングされる。そして、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ１，ｆ２｝，｛ｔ１，ｆ３｝，｛ｔ１，ｆ４｝，｛ｔ２，ｆ１｝および｛ｔ２，ｆ２｝において、それぞれアンテナ１、２および３を介して送信される。
【００４３】
通常、従来の無線通信方式（例えば３ＧＰＰ／ＷＬＡＮ）のために、隣接するシンボルおよび隣接する副搬送波のためのチャネル応答が時間不変性を有すると最適に仮定されてもよい。無線チャネルが深く遅いフェージングを受けるとともに、同じ送信アンテナを介して送信される一組の符号語に対応するチャネル要素は無線チャネル上の同じチャネル応答を受ける。すなわち：
【００４４】
【数１】
2009545200.tif 000004
式１において、ｈｍはチャネル応答のためのＮＲ次元列ベクトルを意味する。ｍ＝１，２．．．ＮＴは、送信アンテナのシーケンス番号を意味する。ｎ＝１，２．．．ＮＲは、受信アンテナのシーケンス番号を意味する。ｈｍ，ｎは、チャネル応答を意味する。この応答は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝，｛ｔ１，ｆ２｝，｛ｔ１，ｆ３｝，｛ｔ１，ｆ４｝，｛ｔ２，ｆ１｝および｛ｔ２，ｆ２｝において、第ｍ番目のアンテナを介して送信し、ｎ番目のアンテナを介して受信した応答である。一組の送信シンボルに対応するチャネル要素の複数の一組は異なる送信アンテナから受信される複数の信号ストリームの中から抽出される（ステップ５０）。そして、これは式２のように表すことができる。
【００４５】
【数２】
2009545200.tif 000005
式２において、ｒｔ，ｆは、受信信号ストリームから抽出されるＮＲ次元列ベクトルを意味する。ＮＲ次元列ベクトルはアンテナを介して時間周波数単位｛ｔ，ｆ｝で送信され、ＮＲ受信アンテナを介して受信されたチャネル要素に対応する。ｎｔ，ｆは重畳（ａｄｄｉｔｉｖｅ）ホワイトノイズを意味する。時間周波数単位の各々の重畳（ａｄｄｉｔｉｖｅ）ホワイトノイズは独立である。相互（ｂｉｌａｔｅｒａｌ）雑音電力スペクトル密度またはバリアンスは、Ｎ０である。
【００４６】
時間周波数単位｛ｔ２，ｆ１｝および｛ｔ２，ｆ２｝において取得されたベクトルｒｔ２，ｆ１およびｒｔ２，ｆ２は、時間周波数単位｛ｔ１，ｆ１｝および｛ｔ１，ｆ２｝において取得されたベクトルｒｔ１，ｆ１およびｒｔ１，ｆ２の冗長要素であるため、これらの冗長性ベクトルは、それぞれ式３および４によって結合される。
【００４７】
【数３】
2009545200.tif 000006
【００４８】
【数４】
2009545200.tif 000007
ここで、ｒｔ１，ｆ１＋ｔ２，ｆ１およびｒｔ１，ｆ２＋ｔ２，ｆ２は、それぞれ、ｒｔ１，ｆ１にｒｔ２，ｆ１を結合したもの、であり、ｒｔ１，ｆ２にｒｔ２，ｆ２を結合したものである。この結合の後における重畳（ａｄｄｉｔｉｖｅ）ホワイトノイズのバリアンスは、結合の前のときの半分となる。すなわち、Ｎ０／２となる。
【００４９】
結合で得られたチャネル要素ベクトルおよび入力シンボル｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝に対応する送信符号語ベクトルからの受信信号の中で抽出される他のチャネル要素、および式２の方程式（２）は式５によってアップデートされる：
【００５０】
【数５】
2009545200.tif 000008
式５において、ｎｔ１，ｆ１＋ｔ２，ｆ１およびｎｔ１，ｆ２＋ｔ２，ｆ２は、それぞれの結合の後の重畳雑音である。この方程式から分かることは、アップデートされた信号パターンは、単純なＢ３’−ＳＴＢＣモードの符号化によって得られた信号パターンに類似しているということである。したがって、受け取ったチャネル要素は、対応する入力シンボルを得るために、従来の線形結合法によって復号されてもよい（特に参考文献を参照いただきたい）。
【００５１】
Ｂ３’−ＳＴＢＣモードに対応する復号化方法と比較して、式５の方程式で、（５）によってあらわされる信号パターンのアップデートされたチャネル要素ベクトルに含まれる重畳（ａｄｄｉｔｉｖｅ）ホワイトノイズのバリアンスは、結合の前のそれの半分である。線形フィルタの分離によって、結果として得られる入力シンボルのＳＮＲは、式６によって表される。
【００５２】
【数６】
2009545200.tif 000009
Ｂ３’−ＳＴＢＣモードに対応する従前通りの復号化方式のＳＮＲは、式７によって得られる。
【００５３】
【数７】
2009545200.tif 000010
式６における方程式（６−１）、（６−２）、（６−３）を式７の方程式（７）と比較することによって、本発明で提供される復号化方法がより高いＳＮＲを達成し、全体の送信データの受信品質を向上させることが可能であることが分かる。
【００５４】
図１から図５に関連して記載されている時空間周波数の符号化の方法および図６に関連して記載されている復号化方法は、ソフトウェア、ハードウェア、または、この両方の結合で実装されてもよい。図７は、本発明による符号化装置３０を示したブロックダイヤグラムである。符号化装置３０は、符号化ユニット３２とマッピングユニット３４とを有している。
【００５５】
複数の対応する符号語を得るために、符号化ユニット３２は予め定められた直交のＳＴＢＣ規則に従って一組の送信シンボルを符号化するように構成される。複数の対応する符号語を得るために、一組の送信シンボルは、予め定められた直交のＳＴＢＣ規則に従って符号化される。ここで、予め定められた直交のＳＴＢＣ規則は、知られているように送信アンテナの数によって変化する。符号化のための基本原理は、符号化によって得られた符号語の各々を直交させることである。
【００５６】
符号化ユニットは、２つの送信アンテナのＡｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードによって、図２ａに示すように符号語を生成するように構成される。２つの送信アンテナの場合、符号化ユニットは、Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードによって入力シンボルまたはシンボルブロック｛ｘ１，ｘ２｝を符号化するように構成される。そして、図２ａに示すように符号語を生成する。３つの送信アンテナの場合、図２ｂに示すように符号語を生成するために、符号化ユニットは、拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードＢ３’−ＳＴＢＣによって、入力シンボルまたはシンボルブロック｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝を符号化するように構成される。４つの送信アンテナの場合、符号化ユニットは、図２ｃに示すように符号語を生成するために、入力シンボルまたは拡張Ａｌａｍｏｕｔｉ  ＳＴＢＣモードＢ４’−ＳＴＢＣによって、シンボルブロック｛ｘ１，ｘ２，ｘ３｝を符号化するように構成される。
【００５７】
マッピングユニット３４は、符号化ユニット３２から得られた符号語の各々の複数の要素および要素の少なくとも部分の冗長性を、チャネル要素として、その符号語に対応する各々の複数の二次元の時間周波数マトリックスの複数の予め定められた時間周波数単位に、マッピングするように構成される。これによって、各々のマトリックスのチャネル要素がそのマトリックスに対応するアンテナを介して送信される。
【００５８】
ここで、冗長性としてのチャネル要素は、複数の要素の一つの時間冗長、一つの要素の複数の時間冗長、または複数の要素の複数の時間冗長であり得る。符号語要素のこの部分のＳＮＲを向上させ、全体の符号語の受信品質を向上させるために、受信側で、符号語の要素は、要素の冗長性と結合されてもよい。
【００５９】
図８は、本発明による復号化装置６０を例示したブロックダイヤグラムである。復号化装置６０は、抽出ユニット６２、コンビネーションユニット６４および復号化ユニット６６を有する。
【００６０】
抽出ユニット６２は、異なる送信アンテナから受信される複数の信号ストリームの中の一組の送信シンボルに対応する式２における方程式（２）に示すようにフェージングのあるチャネル要素の複数の組を抽出するように構成される。ここで、各々のチャネル要素の組は、符号語要素、および少なくとも符号語要素の一部の冗長要素を含む。
【００６１】
結合によって得られたチャネル要素、およびチャネル要素の組の中で残留する符号語要素が送信符号語を構成するために、コンビネーションユニット６４は各々のチャネル要素の組の冗長要素を、冗長要素に対応する符号語要素と結合するように機能する。冗長なチャネル要素のための結合は、式３の方程式（３）または式４の方程式（４）に示すように実行され得る。あるいは、加重係数によって実行されてもよい。結合の後で得られたチャネル要素、および抽出ユニットによって得られたチャネル要素の複数の残りのチャネル要素は、一組の送信シンボルに対応する送信符号語を構成する。送信符号語のためのシグナル・パターンは、式５の方程式（５）によって表される。シグナル・パターンは、従来のＢ３’−ＳＴＢＣ符号化モードに対応する送信符号語に似ている。唯一の違いは、送信符号語の複合要素が、結合の前に比べて半分の雑音電力スペクトル密度を有することである。
【００６２】
復号化ユニット６６は、一組の対応する送信シンボルを取得するために、予め定められた直交のＳＴＢＤ規則に従って複数の送信符号語に線形結合を実行するように構成される。２つの送信アンテナに対する具体的な復号化の規則は、非特許文献３に記載されている。３つのまたは４つの送信アンテナに対する具体的な復号化の規則は、非特許文献４に記載されている。
【００６３】
本発明で提供されている符号化方法と装置は、ＯＦＤＭシステムで用いられ得る。この場合、チャネル要素が複数のアンテナによって送信される前に、一般に、フーリエ逆変換によって、時間周波数マトリックスのそれぞれのシンボル間隔に対応する複数のチャネル要素を周波数領域から時間領域に変換するステップを有する。一方受信側では、チャネル要素は時間領域からフーリエ変換によって周波数領域に変換され、その後復号化される。
【００６４】
図９は、本発明で提供される符号化装置３０および復号化装置６０を含んでいる通信システム１００の実施例を示したブロックダイヤグラムである。通信システム１００は、送信器１２０とレシーバ１４０とを有する。送信器１２０には、次の部分が具備されている。入力データ上のチャネル符号化およびマッピングを実行するように構成されるプリプロセッサ２０、アンテナに対応する複数の時間周波数マトリックスを得るように構成される符号化装置３０、周波数領域から時間領域に時間周波数マトリックスのそれぞれのシンボル間隔に対応する複数のチャネル要素を変換するように構成される少なくとも一つのフーリエ逆変換器４０、および複数のアンテナ４５を有する。アンテナの数は、時間周波数マトリックスの数に等しい。異なる空間チャネルを介して異なる時間周波数マトリックスのチャネル要素を送信するように構成される。レシーバ１４０は、対応する送信チャネル要素を受信するように構成される少なくとも一つの受信アンテナ４６、時間領域から周波数領域にチャネル要素を変換するように構成される少なくとも一つのフーリエ変換器５０、および、対応する送信シンボルを取得するために、チャネル要素を復号化するように構成された上述の復号化装置６０を有する。
【００６５】
なお、本願明細書において記載されている実施例は例示することを目的とするものであって、本発明を制限しないことは、当業者によって理解されるべきである。さまざまな改良および修正は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明にて開示したように、無線通信方式のための時空間周波数を符号化する方法と装置になされてもよい。本発明の範囲は、本願明細書に添付の請求の範囲によって定義される。
【図１】
2009545200.tif 000011
【図２ａ】
2009545200.tif 000012
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
2009545200.tif 000014
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
2009545200.tif 000017
【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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【国際調査報告】
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