(57)【要約】【課題】３個のアンテナを使用して２の伝送レートを有する移動通信システムで性能が改善される送信装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明は、３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器であって、変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換器と、受信器からフィードバックされた各アンテナのチャンネル状態情報によりデータ伝送モードを決定する時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)モード決定器と、前記直列/並列変換器から出力されるデータを前記時空間ブロック符号器モード決定器で決定したデータ伝送モードにより対応するアンテナを通じて送信する時空間ブロック符号器と、を含むことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器であって、
変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換器と、
受信器からフィードバックされた各アンテナのチャンネル状態情報によりデータ伝送モードを決定する時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)モード決定器と、
前記直列/並列変換器から出力されるデータを前記時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)モード決定器で決定したデータ伝送モードにより対応するアンテナを通じて送信する時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)と、
を含むことを特徴とする送信器。
【請求項２】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式１＞、＜数式２＞、＜数式３＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項１記載の送信器。
【数１】
2006135990.tif 000010
【数２】
2006135990.tif 000011
【数３】
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ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項３】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式４＞、＜数式５＞、＜数式６＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項１記載の送信器。
【数４】
2006135990.tif 000013
【数５】
2006135990.tif 000014
【数６】
2006135990.tif 000015
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項４】
３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器であって、
変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換器と、
受信器から決定されたデータ伝送モードを示すインデックスをフィードバックし、前記直列/並列変換器から出力されるデータを前記データ伝送モードに対応するアンテナを通じて送信する時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)と、
を含むことを特徴とする送信器。
【請求項５】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式７＞、＜数式８＞、＜数式９＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項４記載の送信器。
【数７】
2006135990.tif 000016
【数８】
2006135990.tif 000017
【数９】
2006135990.tif 000018
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項６】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式１０＞、＜数式１１＞、＜数式１２＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項４記載の送信器。
【数１０】
2006135990.tif 000019
【数１１】
2006135990.tif 000020
【数１２】
2006135990.tif 000021
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項７】
３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信方法であって、
変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換段階と、
受信器からフィードバックされた各アンテナのチャンネル状態情報によりデータ伝送モードを決定する時空間ブロック符号(又は周波数空間ブロック符号、又は時空間周波数ブロック符号)モード決定段階と、
前記直列/並列変換段階で出力されたデータを前記時空間ブロック符号(又は周波数空間ブロック符号、又は時空間周波数ブロック符号)モード決定段階で決定したデータ伝送モードに対応するアンテナを通じて送信する時空間周波数ブロック符号段階と、
を含むことを特徴とする送信方法。
【請求項８】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式１３＞、＜数式１４＞、＜数式１５＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項７記載の送信方法。
【数１３】
2006135990.tif 000022
【数１４】
2006135990.tif 000023
【数１５】
2006135990.tif 000024
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項９】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式１６＞、＜数式１７＞、＜数式１８＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項７記載の送信方法。
【数１６】
2006135990.tif 000025
【数１７】
2006135990.tif 000026
【数１８】
2006135990.tif 000027
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項１０】
３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信方法であって、
変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換段階と、
受信器から決定されたデータ伝送モードを示すインデックスをフィードバックし、前記直列/並列変換段階で出力されるデータを前記データ伝送モードに対応するアンテナを通じて送信する時空間ブロック符号(又は周波数空間ブロック符号、又は時空間周波数ブロック符号)段階と、
を含むことを特徴とする送信方法。
【請求項１１】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式１９＞、＜数式２０＞、＜数式２１＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項１０記載の送信方法。
【数１９】
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【数２０】
2006135990.tif 000029
【数２１】
2006135990.tif 000030
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１， ｓ２， ｓ３， ｓ４， ｓ５， ｓ６， ｓ７， ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【請求項１２】
前記データ伝送モードは、下記の＜数式２２＞、＜数式２３＞、＜数式２４＞のうちのいずれか一つを選択することを特徴とする請求項１０記載の送信方法。
【数２２】
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【数２３】
2006135990.tif 000032
【数２４】
2006135990.tif 000033
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示し、行(ｒｏｗ）は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）はデータを伝送するのにかかる時間(又は時間と周波数、又は周波数)を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３個の送信アンテナを使用して２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器に関するもので、特に、受信器からフィードバックされたチャンネル状態情報により入力されるシンボル列を所定の規則によって複数の送信アンテナを通じて伝送する方式を使用し、コーディング利得を最大化する３個の送信アンテナを使用して２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信において、最も根本的な問題は、チャンネルを通じてある程度効率的で信頼性よくデータを伝送することができるかということである。最近で、活発に研究されている次世代マルチメディア移動通信システムでは、初期の音声中心のサービスから外れて映像、無線データなどの多様な情報を処理して伝送可能な高速通信システムが要求される。それによって、このシステムに適切なチャンネル符号化方式を使用してシステムの効率を高めることが必須的である。
【０００３】
一般的に、移動通信システムに存在する無線チャンネル環境は、有線チャンネル環境と異なって、多重経路干渉(ｍｕｌｔｉｐａｔｈ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)、シャドーイング(ｓｈａｄｏｗｉｎｇ)、電波減衰、時変雑音(ｔｉｍｅ-ｖａｒｙｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ)、及びフェージング(ｆａｄｉｎｇ)のような多様な要因によって不回避な誤りが発生して情報の損失を引き起こす。
【０００４】
情報の損失は、実際の送信信号に大きな歪みを発生させて移動通信システムの全体性能を低下させる要因として作用する。一般的に、このような情報の損失を減少させるために、チャンネルの性格により多様な誤り制御技法(ｅｒｒｏｒ-ｃｏｎｔｒｏｌ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いてシステムの信頼度を高める。このような誤り制御技法の中で一番基本的な方法は、誤り訂正符号(ｅｒｒｏｒ-ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  ｃｏｄｅ)を使用する方法である。
【０００５】
また、無線通信システムで、多重経路フェージングを緩和させるためにダイバーシティ技術を使用するが、例えば、時間ダイバーシティ(ｔｉｍｅ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ)、周波数ダイバーシティ、アンテナダイバーシティなどがある。
【０００６】
この中で、アンテナダイバーシティ方式は多重アンテナを使用する方式である。このアンテナダイバーシティ方式は、複数の受信アンテナを使用する受信アンテナダイバーシティ方式、複数の送信アンテナを使用する送信アンテナダイバーシティ方式、及び複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを使用する多重入力多重出力(Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ：以下、“ＭＩＭＯ”とする)方式に分類される。
【０００７】
ここで、ＭＩＭＯ方式は、一種の時空間符号化(Ｓｐａｃｅ-Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ：ＳＴＣ)方式である。この時空間符号化方式は、予め定められた符号化方式で符号化された信号を複数の送信アンテナを使用して送信することによって、時間領域(ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ)での符号化方式を空間領域(ｓｐａｃｅ  ｄｏｍａｉｎ)に拡張してより低い誤り率を実現する方式である。
【０００８】
一方、アンテナダイバーシティ方式を效率的に適用するために提案された方式のうちの一つである時空間ブロック符号化(Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｄｉｎｇ：ＳＴＢＣ)方式は、Ｖａｈｉｄ  Ｔａｒｏｋｈらによって提案された“Space time block coding from orthogonal design”，(IEEE Trans．on Info．，Theory，Vol．45，pp．1456-1467，July 1999)。この 時空間ブロック符号化方式は、Ｓ.Ｍ.Ａｌａｍｏｕｔｉによって、“A simple transmitter diversity scheme for wireless communication”，(IEEE Journal on Selected Area in Communication，Vol．16，pp．1451-1458，Oct．1998)に開示されているように、送信アンテナダイバーシティ方式を２個以上の送信アンテナに適用可能に拡張された。
【０００９】
アンテナダイバーシティ方式を效率的に適用するためのまた他の方式としては、時空間周波数ブロック符号化方式が提案された。図１は、このような 従来の時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける送信器の構成を示す図である。図１に示すように、送信器は、符号器１００と、変調器１０２と、直列/並列変換器(Ｓｅｒｉａｌ  ｔｏ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)１０４と、時空間周波数ブロック符号器１０６と、３個の送信アンテナ１０８，１１０，１１２とを含む。
【００１０】
図１を参照して送信器の送信方式について説明すると、次のようである。まず、符号器１００は、送信する情報データを符号化する。符号器１００は、多様なチャンネル符号器を使用することができ、高い信頼度の通信システムを構築するために使用される。この符号器１００の出力データである符号化データは、変調器１０２に入力される。変調器１０２は、入力される符号化データを予め定められた変調方式で変調して変調シンボルを出力する。ここで、予め定められた変調方式は、ＢＰＳＫ(Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ)、ＱＰＳＫ(Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ)、ＱＡＭ(Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)、ＰＡＭ(Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)、ＰＳＫ(Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ)のような変調方式のうちのいずれか一つの方式である。
【００１１】
直列/並列変換器１０４は、変調器１０２からの直列データを並列データに変換して時空間周波数ブロック符号器１０６に出力する。ここで、変調器１０２から出力される直列変調シンボルは、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８であると仮定する。時空間周波数ブロック符号器１０６は、直列/並列変換器１０４から入力された８個のシンボルを時空間周波数ブロック符号化(ＳＴＦＢＣ)して３個の送信アンテナを通じて送信する。このとき、伝送レートを２にするために、これら組合せを生成するための符号化行列は、下記の＜数式１＞のようである。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
ここで、Ａは３個の送信アンテナを通じて送信されるシンボルの符号化行列(ｍａｔｒｉｘ）を示し、ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は伝送しようとする８個の入力シンボルを示す。
【００１４】
符号化行列で、行(ｒｏｗ）の数は送信アンテナの数に対応し、列(ｃｏｌｕｍｎ）の数は８個のシンボルを伝送するのにかかる時間と周波数を示す。ここで、最初の２列(第１及び第２の列)は周波数ｆ１に、残りの２列(第３及び第４の列)は周波数ｆ２に、それぞれ伝送される。周波数ｆ１を通じて伝送される２列のうち、第１の列は時間ｔ１に、第２の列は時間ｔ２に、それぞれ伝送される。すなわち、８個のシンボルが２個の時間区間、２個の周波数区間で３個のアンテナを通じて送信される。
【００１５】
しかしながら、上記に言及したように、時間と周波数を使用することに限定させる必要がないことは自明である。４個の列に対して、各列の成分を異なる時間間隔で伝送することもできる。すなわち、４個の列を各々４個の時間区間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４で伝送することによって、８個のデータを３個のアンテナを通じて４時間の区間で伝送することも伝送レート２に該当する。また、各列の成分を異なる周波数領域で伝送することもできる。すなわち、４個の列を各々４個の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を使用して伝送することによって、８個のデータを３個のアンテナを通じて４個の周波数を使用して伝送することも伝送レート２に該当する。
【００１６】
以上に説明したように、時空間周波数ブロック符号器１０６は、入力される８個のシンボルに対して２個の時間区間、２個の周波数区間で３個のアンテナ１０８，１１０，１１２を通じて送信する。或いは、時空間周波数ブロック符号器１０６は、４個の時間区間や４個の周波数区間で３個のアンテナ１０８，１１０，１１２を通じて送信する。
【００１７】
上記のＡｌａｍｏｕｔｉの時空間周波数ブロック符号化方式は、２個の送信アンテナを通じて複素シンボル(ｃｏｍｐｌｅｘ  ｓｙｍｂｏｌ）を送信しても、伝送レート(ｄａｔａ  ｒａｔｅ）を損失することなく、送信アンテナの個数と同一の、すなわち最大のダイバーシティ次数(ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｒｄｅｒ)が得られるという利点がある。したがって、この方式を用いて伝送するシンボルｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４はダイバーシティ効果を得ることができるため、效果的に復元され得る。しかしながら、Ａｌａｍｏｕｔｉの方式を使用しないシンボルｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は、ダイバーシティ効果が得られないため、效果的に復元しにくく、シンボルｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４に比べて誤りが発生する確率が高い。
【００１８】
図２は、従来の時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける受信器の構成を示す図である。ここで、図２は、図１の送信器構造に対応する受信器構造を示すものである。
【００１９】
図２に示すように、受信器は、複数の受信アンテナ２００，２０２，２０４と、時空間周波数ブロック復号器２０６と、チャンネル推定器(ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｏｒ)２０８と、検出器(ｄｅｔｅｃｔｏｒ)２１０と、復号器２１２とを含む。
【００２０】
図２を参照すると、まず、図１の送信器において、３個の送信アンテナ１０８，１１０，１１２を通じて送信された信号は、第１の受信アンテナ２００、第２の受信アンテナ２０２、第３の受信アンテナ２０４の各々を通じて受信される。第１〜第３の受信アンテナ２００，２０２，２０４は、各々受信された信号をチャンネル推定器２０８と時空間周波数ブロック復号器２０６に出力する。
【００２１】
チャンネル推定器２０８は、それぞれ第１の受信アンテナ２００、第２の受信アンテナ２０２、第３の受信アンテナ２０４を通じて受信される信号を入力し、チャンネル利得を示すチャンネル係数(ｃｈａｎｎｅｌ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を推定して時空間周波数ブロック復号器２０６に出力する。すなわち、チャンネル推定器２０８は、図１の送信アンテナ１０８，１１０，１１２から受信アンテナ２００，２０２，２０４へのチャンネル利得を示すチャンネル係数を推定する。
【００２２】
時空間周波数ブロック復号器２０６は、送信アンテナ１０８，１１０，１１２から伝送された受信信号に基づいて時空間周波数ブロック符号器１０６に入力されたデータを推定する。８個の入力データに対して４個のデータは、Ａｌａｍｏｕｔｉによる方式を使用して伝送し、４個のデータは３番目のアンテナに伝送する時空間周波数ブロック符号器１０６に対応するように時空間復号を遂行する。
【００２３】
検出器２１０は、時空間周波数ブロック復号器２０６の出力値とチャンネル推定器２０８からのチャンネル係数に基づいて、送信シンボルに対する推定値を求める。このとき、推定シンボルは、送信器から送信可能なすべてのシンボルに対する決定統計量(ｄｅｃｉｓｉｏｎ  ｓｔａｔｉｓｔｉｃ）を計算して求められる。検出器２１０の出力データである伝送シンボルの推定値は復号器２１２に入力される。
【００２４】
復号器２１２は、シンボル推定値を入力値として送信器の符号器１００に対応するように予め定められた復号方式で復号し、元の情報データビットに復元する。
【００２５】
上記したような従来技術の問題点は、８個の入力データの中でＡｌａｍｏｕｔｉの方式を使用して伝送するシンボルｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４は、ダイバーシティ効果を得ることができるため效果的に復元可能になる反面、Ａｌａｍｏｕｔｉの方式を使用しないシンボルｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は、ダイバーシティ効果を得ることができないため效果的に復元しにくく、シンボルｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４に比べて誤りの発生確率が高いということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
したがって、上記のような問題点を解決するために、本発明の目的は、３個のアンテナを使用して２の伝送レートを有する移動通信システムで性能が改善される送信装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
このような目的を達成するために、本発明は、３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器であって、変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換器と、受信器からフィードバックされた各アンテナのチャンネル状態情報によりデータ伝送モードを決定する時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)モード決定器と、前記直列/並列変換器から出力されるデータを前記時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)モード決定器で決定したデータ伝送モードにより対応するアンテナを通じて送信する時空間ブロック符号器(又は周波数空間ブロック符号器、又は時空間周波数ブロック符号器)と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、３個の送信アンテナと２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信方法であって、変調された直列データを並列データに変換して出力する直列/並列変換段階と、受信器からフィードバックされた各アンテナのチャンネル状態情報によりデータ伝送モードを決定する時空間ブロック符号(又は周波数空間ブロック符号、又は時空間周波数ブロック符号)モード決定段階と、前記直列/並列変換段階で出力されたデータを前記時空間ブロック符号(又は周波数空間ブロック符号、又は時空間周波数ブロック符号)モード決定段階で決定したデータ伝送モードに対応するアンテナを通じて送信する時空間周波数ブロック符号段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、３個の送信アンテナを使用して２の送信レートを有する送信器の時空間ブロック符号化装置及び方法で、受信器からフィードバックされるチャンネル係数に基づいて入力されるシンボル列を所定の規則によって複数の送信アンテナを通じて伝送する方式でより信頼度が高い高速の通信システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
下記において、本発明に関連した公知の機能或いは構成に関する具体的な説明が、本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
本発明は、３個のアンテナを使用して２のデータ伝送レートを有する通信システムの送信器における時空間周波数ブロック符号化装置に関するものである。本発明は、入力されるシンボル列を所定の規則により複数の送信アンテナを通じて伝送する方式で、時空間周波数ブロック符号のコーディング利得を最大化するための方法を提案し、これを基にして時空間周波数ブロック符号を有する装置を提案する。
【００３２】
すなわち、高品質の高い信頼度を有する通信システムを構築するために、受信器からチャンネルに関する情報をフィードバック(ｆｅｅｄｂａｃｋ)し、該フィードバックされた情報を用いて時空間周波数ブロック符号化(又は時空間ブロック符号化、又は周波数空間ブロック符号化)して３個のアンテナを通じて送信する送信器を構成する。
【００３３】
ここで、伝送レートは、時空間ブロック符号化の場合に単位時間当り伝送データの数、時空間周波数ブロック符号化の場合には単位リソース(ｒｅｓｏｕｒｃｅ)(周波数＋時間)当り伝送データの数、周波数空間ブロック符号化の場合には(周波数＋時間)当り伝送データの数を意味する。すなわち、４単位時間で８個のデータを伝送する時空間符号化方法を使用する場合、２単位時間及び２単位周波数で８個のデータを伝送する場合、及び４単位周波数(１単位時間)で８個のデータを伝送する場合は、すべて伝送レートが２である場合である。
【００３４】
本発明では、時空間周波数ブロック符号化装置を基準として説明するが、データ伝送レート２を実現する時空間ブロック符号化装置又は周波数空間ブロック符号化装置を使用することも可能であることは当然である。
【００３５】
図３は、本発明による時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける送信器を示す図である。本発明の構成は、図１の送信器構造と類似しているが、受信器からフィードバックされたチャンネル状態値(Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：ＣＱＩ)やこのチャンネル状態値(ＣＱＩ)によってＡｌａｍｏｕｔｉの方式で伝送されないデータ(信号)をいずれのアンテナを通じて伝送するかを示すインデックスを受信し、Ａｌａｍｏｕｔｉの方式で伝送されない信号をチャンネル状態値(ＣＱＩ）が良好なチャンネルを通じて伝送することによって、受信器において効率的に復元させて一層信頼度が向上した通信システムを実現可能にする利点を有する。
【００３６】
図３を参照すると、本発明による送信器は、符号器３００と、変調器３０２と、直列/並列変換器３０４と、時空間周波数ブロック符号器３０６と、３個の送信アンテナ３０８，３１０，３１２と、時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４とを含む。
【００３７】
時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４を除いた他のブロックに対して図１に説明したように同じ方式で動作する。本発明では、時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４を追加することによって、性能が改善された信頼性の良い通信システムを構築しようとする。
【００３８】
まず、上記に説明したように、時空間周波数ブロック符号器の符号化行列は、下記の＜数式２＞のように構成される。ここで、このように伝送する場合を伝送モード３に設定する。
【００３９】
【数２】
2006135990.tif 000004
【００４０】
符号化行列で、行の数は送信アンテナの数に対応し、列の数は８個のシンボルを伝送するのにかかる時間と周波数を示す。
【００４１】
ここで、最初の２列(第１及び第２の列)のデータは周波数ｆ１に、残りの２列(第３及び第４の列)のデータは周波数ｆ２に伝送される。周波数ｆ１を通じて伝送される２列のデータの中で第１列のデータは時間ｔ１に、第２列のデータは時間ｔ２に伝送される。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ２に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ１に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ２に伝送される。したがって、８個のシンボルが２個の時間区間、２個の周波数区間で３個のアンテナを通じて送信される。
【００４２】
したがって、第１及び第２列のデータは時間ｔ１に、第３及び第４列のデータは時間ｔ２に伝送される。時間ｔ１を通じて伝送される２列のデータのうち、第１列のデータは周波数ｆ１に、第２列のデータは周波数ｆ２に伝送される。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ１に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ２に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ２に伝送される。
【００４３】
しかしながら、上記したように時間と周波数を共に使用することに限定させる必要がないことは自明である。
すなわち、４列に対して各列の成分を異なる時間間隔で伝送することができる。第１列のデータは時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは時間ｔ２に伝送され、第３の列のデータは時間ｔ３に伝送され、第４列のデータは時間ｔ４に伝送される。この場合、時空間符号器が使用される。
【００４４】
また、４列に対して各列の成分を異なる周波数領域で伝送することもできる。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ２に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ３に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ４に伝送される。この場合、周波数空間符号器が使用される。
【００４５】
ここで、各行は伝送アンテナに対応するため、第１行のデータは図１の第１のアンテナ１０８に伝送され、第２行のデータは第２のアンテナ１１０に伝送され、第３行のデータは第３のアンテナ１１２に伝送される。
【００４６】
したがって、第３行に該当する信号はすべて第３のアンテナに伝送される。もし、第３のアンテナのチャンネル利得が悪いと、シンボルｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は受信機で復元しにくい。このシンボルｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８は３個のアンテナの中で一番良いチャンネル利得を有するアンテナに伝送すると、性能が改善されることができる。
【００４７】
もし、第１のアンテナのチャンネル利得が最も良い場合に、＜数式３＞のように伝送することが受信機で復元するのに容易なため、利得を向上させる。この＜数式３＞のように伝送する場合を伝送モード１に設定する。
【００４８】
【数３】
2006135990.tif 000005
【００４９】
この符号化行列で、行の数は送信アンテナの数に対応し、列の数は８個のシンボルを伝送するのにかかる時間と周波数を示す。
【００５０】
ここで、最初の２列(第１及び第２列)のデータは周波数ｆ１に、残りの２列(第３及び第４列)のデータは周波数ｆ２に伝送される。周波数ｆ１を通じて伝送される２列のデータのうち、第１列のデータは時間ｔ１に、第２列のデータは時間ｔ２に伝送される。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ２に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ１に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ２に伝送される。したがって、８個のシンボルが２個の時間区間、２個の周波数区間で３個のアンテナを通じて送信される。
【００５１】
また、最初の２列(第１及び第２列)のデータは時間ｔ１に、残りの２列(第３及び第４列)のデータは時間ｔ２に伝送される。時間ｔ１を通じて伝送される２列のデータのうち、第１列のデータは周波数ｆ１に、第２列のデータは周波数ｆ２に伝送される。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ１に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ２に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ２に伝送される。
【００５２】
しかしながら、上記したように時間と周波数を使用することに限定させる必要がないことは自明である。
すなわち、４列に対して各列の成分を異なる時間間隔で伝送することができる。第１列のデータは時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは時間ｔ２に伝送され、第３列のデータは時間ｔ３に伝送され、第４列のデータは時間ｔ４に伝送される。この場合、時空間符号器が使用される。
【００５３】
また、４列に対して各列の成分を異なる周波数領域で伝送することができる。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ２に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ３に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ４に伝送される。この場合、周波数空間符号器が使用される。
【００５４】
ここで、各行は伝送アンテナに対応するため、第１行のデータは図１の第１のアンテナ１０８に伝送され、第２行のデータは第２のアンテナ１１０に伝送され、第３行のデータは第３のアンテナ１１２に伝送される。
【００５５】
もし、第２のアンテナのチャンネル利得が一番良好な場合に、下記の＜数式４＞のように伝送すべきである。このとき、＜数式４＞のように伝送する場合を伝送モード２に設定する。
【００５６】
【数４】
2006135990.tif 000006
【００５７】
ここで、行の数は送信アンテナの数に対応し、列の数は８個のシンボルを伝送するのにかかる時間と周波数を示す。
【００５８】
ここで、最初の２列(第１及び第２列)のデータは周波数ｆ１に、残りの２列(第３及び第４列)のデータは周波数ｆ２に伝送される。周波数ｆ１を通じて伝送される２列のデータのうち、第１列のデータは時間ｔ１に、第２列のデータは時間ｔ２に伝送される。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ２に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ１に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ２に伝送される。したがって、８個のシンボルが２個の時間区間、２個の周波数区間で３個のアンテナを通じて送信される。
【００５９】
また、最初の２列(第１及び第２列)のデータは時間ｔ１に、残りの２列(第３及び第４列)のデータは時間ｔ２に伝送される。時間ｔ１を通じて伝送される２列のデータのうち、第１列のデータは周波数ｆ１に、第２列のデータは周波数ｆ２に伝送される。すなわち、第１列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ１に伝送され、第２列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ１に伝送され、第３列のデータは周波数ｆ１と時間ｔ２に伝送され、第４列のデータは周波数ｆ２と時間ｔ２に伝送される。
【００６０】
この場合にも時空間符号器、或いは周波数空間符号器が使用可能であり、上記の＜数式２＞、＜数式３＞に説明したように同一に適用される。
【００６１】
そして、各行は伝送アンテナに対応するため、第１行のデータは図１の第１のアンテナ１０８に伝送され、第２行のデータは第２のアンテナ１１０に伝送され、第３行のデータは第３のアンテナ１１２に伝送される。
【００６２】
したがって、時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４は、受信器からフィードバックされた各アンテナのチャンネル利得値や伝送モード値に基づいて３個の送信アンテナの中でチャンネル状態が一番良好なアンテナを検索し、これを時空間周波数ブロック符号器３０６に知らせる。時空間周波数ブロック符号器３０６は、時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４からの情報に基づいて＜数式２＞、＜数式３＞、＜数式４＞のうちのいずれか一つを選択して実行するようになる。
【００６３】
又は、受信器において、各アンテナのチャンネル利得値や伝送モード値に基づいて３個の送信アンテナの中でチャンネル状態が一番良好なアンテナを検索し、時空間周波数ブロック符号器で使用するモードを決定し、この決定したモードを示すインデックスを時空間周波数ブロック符号器に伝送することで、受信器を実現することもできる。すなわち、受信器でチャンネル状態値(ＣＱＩ)に応じてＡｌａｍｏｕｔｉの方式で伝送されないデータ(信号)をいずれのアンテナを通じて伝送するかを示すインデックスを送信器の時空間周波数ブロック符号器に伝送することも可能である。
【００６４】
図４は、本発明による時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける送信器の送信手順を示すフローチャートである。以下、図４のフローチャートを用いて本発明を説明する。
【００６５】
まず、送信器は、伝送すべき情報データを受信する(ステップ４００)。符号器３００は、受信された情報データを設定されている符号化方式により符号化する(ステップ４０２)。次に、符号化されたデータは、変調器３０２で変調される(ステップ４０４)。上述したように、変調方法は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＰＡＭ、ＱＡＭなどが多様に使用可能である。この変調された信号は、直列/並列変換器３０４を通じて直列/並列変換して時空間周波数ブロック符号器３０６に入力されるように８個の信号として出力される(ステップ４０６)。時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４は、受信器からフィードバックされた信号に基づいて３個の送信アンテナに対するチャンネル利得値により時空間周波数ブロック符号器のモードを次のように決定する（ステップ４０８）。時空間周波数ブロック符号器モード決定器３１４は、第１のアンテナのチャンネル利得値が最も大きい場合に、上記の＜数式３＞のように時空間符号化動作モード１に決定し、第２のアンテナのチャンネル利得値が最も大きい場合には上記の＜数式４＞のように時空間符号化動作モード２に決定し、第３のアンテナのチャンネル利得値が最も大きい場合には上記の＜数式２＞のように時空間符号化動作モード３に決定する。
【００６６】
ステップ４０８でモードが決定されると、時空間周波数ブロック符号器３０６は、決定された時空間符号化動作モードに基づいて時空間周波数ブロック符号化を遂行する(ステップ４１０)。時空間周波数ブロック符号化された信号は３個の送信アンテナに伝送される(ステップ４１２)。
【００６７】
又は受信器で各アンテナのチャンネル利得値や伝送モード値に基づいて３個の送信アンテナの中でチャンネル状態が一番良好なアンテナを検索し、時空間周波数ブロック符号器で使用するモードを決定し、決定されたモードを示すインデックスを時空間周波数ブロック符号器に伝送することで、受信器を実現する場合に、上記のステップ４０８での時空間周波数ブロック符号器のモード決定段階の代りに、受信器からのモードを示すインデックス受信段階が遂行可能である。
【００６８】
また、受信器からフィードバックされるチャンネル状態情報に応じて３個のアンテナを通じて２のデータ伝送レートを実現する時空間周波数ブロック符号器(時空間ブロック符号器又は周波数空間ブロック符号器）の行列は様々な形態で実現可能である。
【００６９】
一例として、時空間周波数ブロック符号器(時空間ブロック符号器又は周波数空間ブロック符号器)で使用する行列で、次の＜数式５＞、＜数式６＞、＜数式７＞が使用できる。
【００７０】
【数５】
2006135990.tif 000007
【００７１】
【数６】
2006135990.tif 000008
【００７２】
【数７】
2006135990.tif 000009
【００７３】
ここで、この行列は、時空間周波数ブロック符号器でコンステレーション(ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ)回転したデータを複素平面で再グルーピングしたデータを示す。
【００７４】
受信器で、伝送モードを決定してそのインデックスを送信器に送る場合に、そのインデックスが０ｂ０００、又は０ｂ１０１０、又は０ｂ１１０００１である場合には上記の＜数式５＞を示し、０ｂ００１、又は０ｂ１０１１、又は０ｂ１１００１０である場合には上記の＜数式６＞を示し、０ｂ０１０、又は０ｂ１１００、又は０ｂ１１００１１である場合には＜数式７＞を示す。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来の時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける送信器の構成を示す図である。
【図２】従来の時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける受信器の構成を示す図である。
【図３】本発明による時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける送信器を示す図である。
【図４】本発明による時空間周波数ブロック符号化方式を使用する移動通信システムにおける送信器の送信手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
３００  符号器
３０２  変調器
３０４  直列/並列変換器
３０６  時空間周波数ブロック符号器
３０８  送信アンテナ
３１０  送信アンテナ
３１２  送信アンテナ
３１４  時空間周波数ブロック符号器モード決定器
【図１】
2006135990.tif 000034
【図２】
2006135990.tif 000035
【図３】
2006135990.tif 000036
【図４】
2006135990.tif 000037