(57)【要約】【課題】空間多重化方法を用いて情報を通信するように動作可能である送信機及び受信機を備える通信システムを提供する。【解決手段】送信機は、送信されるべきデータを２つのカテゴリに分類すべく動作可能であり、第１カテゴリのシンボルをAlamouti符号化して偶数個のアンテナによって送信し、第２カテゴリのシンボルを符号化することなくＱＡＭのような変調方式のみを用いて１個以上のアンテナによって送信する。対応する受信機は、対応する空間的に位置がずれたアンテナによって受信された信号成分を連続的に検出して信号成分から推定したチャネル応答を決定するように動作可能である。次に受信信号からデータのストリームを抽出するために重み付け関数を導く。Alamouti STBC符号化信号が最大の信号対雑音比を有することから、このデータのストリームは通常その信号である。一方、Alamoutiによって符号化されなかった他のデータをその後に検出する。【選択図】      なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類するステップと、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するステップと、Alamouti符号化をせずに第２カテゴリのシンボルを準備するステップと、空間伝送を用いて全てのシンボルを送信するステップとを具備する通信システムにおける送信機からの信号送信方法。
【請求項２】
前記シンボルを分類するステップは、送信用シンボルのストリーム中のシンボルの連続的なペアを選び出すことを含む請求項１に記載の信号送信方法。
【請求項３】
前記シンボルを分類するステップは、シンボルの連続的なペアを交互に前記第１及び第２カテゴリに選び出すことを含む請求項１または２に記載の信号送信方法。
【請求項４】
Alamouti方式を用いて前記第１カテゴリ内のシンボルのペアを符号化するステップは、空間的に相対的にずれたアンテナによる同時送信用シンボルの前記ペアを符号化するステップを含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号送信方法。
【請求項５】
Alamouti方式を用いて前記第１カテゴリ内のシンボルのペアを符号化するステップは、前記空間的に相対的にずれたアンテナによる後続のシンボル伝送期間における送信のための前記シンボルの複素共役を符号化するステップを含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の信号送信方法。
【請求項６】
より後の複素共役の送信は、対応する原シンボルを以前に送信したアンテナとは別のアンテナによってシンボルの各複素共役に対して行われる請求項５に記載の信号送信方法。
【請求項７】
２つの空間的にずれたアンテナが設けられ、前記より後のシンボルの複素共役の送信は、前記２つのアンテナのうち前記シンボルを先に送信したアンテナとは別のアンテナによって行われる請求項６に記載の信号送信方法。
【請求項８】
前記第２カテゴリのシンボル中のシンボルのペアを準備するステップは、連続的なシンボルの送信について前記準備されたシンボル中の送信用シンボルの１つの複素共役を決定するステップを含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載の信号送信方法。
【請求項９】
変調されていない形式のシンボルを受信し、送信されるべき前記シンボルに変調プロセスを適用するステップを含む請求項１乃至８のいずれか１項に記載の信号送信方法。
【請求項１０】
前記シンボルはＱＡＭを用いて変調される請求項９に記載の信号送信方法。
【請求項１１】
前記第１カテゴリのシンボルに第１の変調プロセスを適用し、前記第２カテゴリのシンボルに第２の変調プロセスを適用するステップを含む請求項９または１０に記載の信号送信方法。
【請求項１２】
前記第１及び前記第２の変調プロセスは、利用可能なシンボルの第１及び第２のコンステレーションの各々によってデータを変調することを含む請求項１１に記載の信号送信方法。
【請求項１３】
前記第１のコンステレーションは前記第２のコンステレーションよりも高次である請求項１２に記載の信号送信方法。
【請求項１４】
３つの空間的にずれた送信アンテナを備える送信機において前記第１カテゴリを送信するステップは、空間的に隣接する送信アンテナを用いて行われる請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の信号送信方法。
【請求項１５】
前記送信するステップは時空間領域において実行される請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の信号送信方法。
【請求項１６】
空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも２つの信号成分を識別するステップと、次にデータストリーム抽出ステップを実行するステップとを具備し、
前記データストリーム抽出ステップは、
前記信号成分から推定チャネル応答を決定することと、
データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を前記推定チャネル応答から直接的に決定することと、
前記重み付け関数を適用して前記ストリームを抽出すること、及び
前記受信信号から前記データのストリームの影響を除去することを含み、
その後少なくとも１つのさらなるデータのストリームを後で抽出するために前記データストリーム抽出ステップを少なくとも１回繰り返す空間分割多重信号の受信方法。
【請求項１７】
前記データストリーム抽出ステップの１つは、Alamouti STBCを用いて符号化されたデータを抽出するために実行され、前記データストリーム抽出ステップのもう１つは、Alamouti符号化をせずに送信されたデータを抽出するために実行される請求項１６に記載の信号受信方法。
【請求項１８】
前記最初のデータストリーム抽出ステップは、Alamouti STBCを用いて符号化されたデータを抽出するために実行され、後で実行されるデータストリーム抽出ステップは、Alamouti符号化をせずに送信されたデータを抽出するために実行される請求項１７に記載の信号受信方法。
【請求項１９】
一連のシンボルを生成するために、前記抽出ステップの１つによって抽出されたデータのストリームを量子化するステップをさらに具備する請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の信号受信方法。
【請求項２０】
前記２つの抽出ステップ及び対応する量子化ステップにより得られた前記一連のシンボルから、受信されたシンボルの系列を組み立てるステップをさらに具備する請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の信号受信方法。
【請求項２１】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法によって送信された空間分割多重信号を受信する方法であって、前記信号の最大の信号対干渉プラス雑音比を有する成分を検出するステップと、前記成分からシンボルを抽出するステップと、前記検出された成分の影響を前記信号から除去するステップと、その後に全てのシンボルが検出されるまで前記検出及び抽出するステップを繰り返すステップとを具備する方法。
【請求項２２】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法を用いて信号を送信するステップと、その後に適切なプロセスによって信号を受信し復号するステップとを具備する通信システムにおける送信機から受信機への信号通信方法。
【請求項２３】
前記受信し復号するステップは、請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の方法を実行することによって行われる請求項２２に記載の通信システムにおける信号通信方法。
【請求項２４】
送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類する分類手段と、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するシンボル符号化手段と、Alamouti符号化をせずに第２カテゴリのシンボルを準備する送信準備手段と、空間伝送を用いて全てのシンボルを送信する送信手段とを具備する信号送信のための送信機。
【請求項２５】
前記分類手段は、送信用シンボルのストリームの中のシンボルの連続的なペアを選び出すように動作可能である請求項２４に記載の送信機。
【請求項２６】
前記分類手段は、シンボルの連続的なペアを交互に前記第１及び第２カテゴリに選び出すように動作可能である請求項２４または２５に記載の送信機。
【請求項２７】
前記符号化手段は、空間的に相対的にずれたアンテナによる同時送信用シンボルの前記ペアを符号化するように動作可能である請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項２８】
前記符号化手段は、前記空間的に相対的にずれたアンテナによる後続のシンボル伝送期間における送信のための前記シンボルの複素共役を符号化するように動作可能である請求項２４乃至２７のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項２９】
前記符号化手段は、より後の複素共役の送信を対応する原シンボルが以前に送信されたアンテナとは別のアンテナによってシンボルの各複素共役に対して行うように動作可能である請求項２８に記載の送信機。
【請求項３０】
２つの空間的にずれたアンテナが設けられ、シンボルの複素共役の前記より後の方の送信を前記２つのアンテナのうち前記シンボルが先に送信されたアンテナとは別のアンテナによって行うように動作可能である請求項２９に記載の送信機。
【請求項３１】
前記送信準備手段は、連続的なシンボルの送信について前記準備されたシンボル中の送信用シンボルの１つの前記複素共役を決定することにより、シンボルのペアをシンボルの前記第２カテゴリ内に準備するように動作可能である請求項２４乃至３０のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項３２】
変調されていない形式のシンボルを受信し、送信されるべき前記シンボルに変調プロセスを適用するように動作可能である変調手段を含む請求項２４乃至３１のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項３３】
前記変調手段は、変調されるべきシンボルにＱＡＭ方式を適用するように動作可能である請求項３２に記載の送信機。
【請求項３４】
前記変調手段は第１及び第２のカテゴリ変調手段を備え、前記第１のカテゴリ変調手段は前記第１カテゴリのシンボルに第１の変調プロセスを適用するよう動作可能であり、前記第２カテゴリ変調手段は前記第２カテゴリのシンボルに第２の変調プロセスを適用するように動作可能である請求項３２または３３に記載の送信機。
【請求項３５】
前記第１及び第２のカテゴリ変調手段は、利用可能なシンボルの第１のコンステレーション及び第２のコンステレーションの各々によってデータを変調するようにそれぞれ動作可能である請求項３４に記載の送信機。
【請求項３６】
前記第１のコンステレーションは前記第２のコンステレーションよりも高次である請求項３５に記載の送信機。
【請求項３７】
３つの空間的にずれた送信アンテナを備え、前記送信手段は空間的に隣接する送信アンテナを用いて前記第１カテゴリのシンボルを送信するように動作可能である請求項２４乃至３６のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項３８】
前記送信手段は時空間領域において送信するように動作可能である請求項２４乃至３７のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項３９】
空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも２つの信号成分を識別する成分識別手段と、前記信号成分から推定チャネル応答を決定するチャネル応答決定手段と、データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を前記推定チャネル応答から直接的に決定する重み付け関数決定手段と、前記ストリームを抽出するために前記重み付き関数を適用して前記データのストリームの影響を前記受信信号から除去するストリーム抽出手段とを備え、前記重み付け関数決定手段及び前記ストリーム抽出手段は、後で少なくとも１つのさらなるデータのストリームを抽出するために前記信号に繰り返し適用されるように動作可能である空間分割多重信号を受信する受信機。
【請求項４０】
前記重み付け関数決定手段及びストリーム抽出手段は、Alamouti STBCを用いて符号化されたデータ、またはAlamouti符号化をせずに送信されたデータのいずれかを抽出するよう動作可能であり、前記重み付け関数決定手段及び前記ストリーム抽出手段をAlamouti STBCを用いて符号化されたストリームの抽出に少なくとも１回適用し、前記重み付け関数決定手段及び前記ストリーム抽出手段をAlamouti符号化せずに送信されたストリームの抽出に少なくとも１回適用するように動作可能である請求項３９に記載の受信機。
【請求項４１】
前記重み付け関数決定手段及び前記ストリーム抽出手段を最初の場合にAlamouti STBCを用いて符号化されたストリームの抽出に適用し、後の場合にAlamouti符号化をせずに送信されたストリームの抽出に適用するように動作可能である請求項４０に記載の受信機。
【請求項４２】
一連のシンボルの系列を生成するために、前記抽出ステップの１つにより抽出されたデータのストリームを量子化するサンプリング手段をさらに具備する請求項４０または４１項に記載の受信機。
【請求項４３】
前記抽出手段及び対応する前記サンプリング手段により得られた前記一連のシンボルから、受信されたシンボルの系列を組み立てるシンボル順序付け手段をさらに具備する請求項４２に記載の受信機。
【請求項４４】
請求項２４乃至３８のいずれか１項に記載の送信機によって送信された空間分割多重信号を受信する受信機であって、前記信号の最大の信号対干渉プラス雑音比を有する成分を検出する検出手段と、前記成分からシンボルを抽出して前記検出された成分の影響を前記信号から除去するシンボル抽出手段とを備え、前記信号中の全てのシンボルが検出されるまで前記検出手段及び前記シンボル抽出手段を適用させるように動作可能である受信機。
【請求項４５】
送信機と受信機を備える通信システムであって、前記送信機は請求項２４乃至３８のいずれか１項に記載の送信機である通信システム。
【請求項４６】
前記受信機は請求項３９乃至４４のいずれか１項に記載の受信機である請求項４５に記載の通信システム。
【請求項４７】
コンピュータにロードされたときに請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の信号送信方法を前記コンピュータに実行させるための情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品。
【請求項４８】
コンピュータにロードされたときに請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の空間分割多重信号受信方法を前記コンピュータに実行させるための情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品。
【請求項４９】
コンピュータにロードされたときに請求項２４乃至３８のいずれか１項に記載の送信機として前記コンピュータを動作させるための情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品。
【請求項５０】
コンピュータにロードされたときに請求項３９乃至４４のいずれか１項に記載の受信機として前記コンピュータを動作させるための情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品。
【請求項５１】
コンピュータにロードされたときに請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の信号送信方法を前記コンピュータに実行させるための情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号。
【請求項５２】
コンピュータにロードされたときに請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の空間分割多重信号受信方法を前記コンピュータに実行させるための情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号。
【請求項５３】
コンピュータにロードされたときに請求項２４乃至３８のいずれか１項に記載の送信機として前記コンピュータを動作させるための情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号。
【請求項５４】
コンピュータにロードされたときに請求項３９乃至４４のいずれか１項に記載の受信機として前記コンピュータを動作させるための情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多入力・多出力（ＭＩＭＯ）デバイスにおいて空間分割多重化を使用するワイヤレス通信システムにおける情報の通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
多アンテナのための一般的なデータ送信方法は、空間多重化プロセスを使用する。特にその１つはＶ−ＢＬＡＳＴとして知られ、“an architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel”（Wolniansky, P.W.; Foschini, G.J.; Golden, G.D.; Valenzuela R.A: 1998 URSI International Symposium on Signals, Systems, and Electronics, 1998; ISSSE-98., 29 Sept.-2 Oct. 1998, pp. 295-300）に記載されている。
【０００３】
Ｖ−ＢＬＡＳＴでは、各送信アンテナ（Ｔｘ）は通常の直交振幅変調（ＱＡＭ）変調器からなる。受信機は、線形複雑度で合理的な性能を出すと共に高データレートを達成する送信ストリームを空間的に分離するため、ゼロフォーシング（ＺＦ）または最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）のいずれかと結合された順序付き逐次干渉除去（ＯＳＩＣ）アルゴリズムを利用可能である。
【０００４】
ＯＳＩＣアルゴリズムを組み込むプロセスの動作の原理は、最大の信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）を持つストリームを検出し、受信信号からそれを減算することである。この後に、次に大きいＳＩＮＲを持つ復号されていない送信データストリームの検出と減算が続き、全ての送信データストリームが検出されるまで反復的に繰り返される。しかし、このＯＳＩＣ検出アルゴリズムと結合された送信技術は、受信アンテナ（Ｒｘ）の数が送信アンテナＴｘの数よりも多い場合に限りうまく働く。なお、この送信方式には時間ダイバーシティを利用することはできない。
【０００５】
“A simple transmit diversity technique for wireless communications” Alamouti, S.M.; IEEE Journal on Select Areas in Communications: Vol. 16, No. 8, Oct. 1998, pp. 1451-1458は、時間と空間の両方のダイバーシティを達成し得る多アンテナ送信ダイバーシティ方式である時空間ブロック符号方式（ＳＴＢＣ）について述べている。この刊行物では、その方式は２つの送信アンテナに関して説明され、送信シンボルは２送信シンボル期間に亘って互いに直交するように２つの送信アンテナについて配置される。送信方式は“アラモウティ(Alamouti) STBC”として知られ、対応する検出器はAlamouti検出器として知られている。
【０００６】
この直交構造に起因して、受信信号は線形複雑度で最尤（ＭＬ）検出器を用いて合成され、検出される。Ｖ−ＢＬＡＳＴ方式と比較すると、Alamouti STBCは検出のための送信ストリームを空間的に分離するのにＺＦまたはＭＭＳＥ検出器を必要としないので、相関フェージングに対するロバスト性がより高い。この付加的な時間ダイバーシティを達成するため、Alamouti STBCでは与えられた変調方式に対してデータレートに関して妥協し、Alamouti STBCを用いてＶ−ＢＬＡＳＴに比較して低いデータレートを実現する。
【０００７】
３つ以上の送信アンテナを使用するシステムにおいてAlamouti STBCのロバスト性が得られるようにするためのさらなる改良が、“Increasing data rate over wireless channels”（Naguib, A.F.; Seshadri, N.; Calderbank, A.R. Signal Processing Magazine, IEEE, Vol. 17 No. 3, May 2000, pp. 76-92）と、“Spatial division multiplexing of space-time block codes”（Rouquette-Leveil, S.; Gosse, K.; Xiangyang Zhuang; Vook, F.W.; International Conference on Communication Technology Proceedings, 2003; ICCT 2003, Vol. 2, 9-11 April 2003）において提案されている。
【０００８】
これらの２つの文献に記載されているように、Alamouti送信機の連結によりＯＳＩＣアルゴリズムを受信信号に適用し、第１のステップにおいて最大のＳＩＮＲを持つAlamoutiペアを検出し、次にこのストリームを受信信号から除去し、次に第２のペアを検出する。これは付加的な時間ダイバーシティを提供するだけでなく、Alamouti STBC符号化送信機の両方のペアの検出に成功するために必要な受信機アンテナの最小の数は、Ｖ−ＢＬＡＳＴ配置において必要な数の半分となる。
【０００９】
しかし、このアプローチはAlamoutiペアの連結を伴うので、偶数個の送信アンテナが必要である。これは奇数個の送信アンテナによる経済的に魅力的な構成とするための解決策とならない。奇数個のアンテナの魅力は、送信チャネルの容量が奇数個のアンテナで十分でも、上記の技術が機能するのを可能とするためにアンテナの総数を偶数個にすると、さらなるアンテナのために追加のコストが費やされる必要があるということに関係する。これは特に、システムが容量の理由から３個の送信アンテナを必要とする場合に明らかであり、総数を４個にするためのアンテナの追加は、コスト及び保守の問題に関連するハードウェアの３３％の増加をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の一態様の目的は、Ｖ−ＢＬＡＳＴに比較して改良された時間ダイバーシティを提供する空間分割多重化方式を提供することである。
【００１１】
さらに、本発明の一態様の目的は、３以上の数の送信アンテナを含むシステムでの使用に適した空間分割多重化方式を提供することである。
【００１２】
さらに、本発明の一態様の目的は、奇数個の送信アンテナを含むシステムで使用することができる空間分割多重化方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類し、Alamouti時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化し、同じAlamouti方式で第２カテゴリを符号化することなく、空間伝送を用いて全てのシンボルを送信するステップを備え、通信システムの送信機から送信用の複数の変調されたシンボルを含む信号を送信する方法を提供する。
【００１４】
好ましくは、当該方法は変調されていない形式のシンボルを受信すること、及び変調プロセスを送信されるべきシンボルに適用することを備える。好ましい一実施形態では、シンボルはＱＡＭを用いて変調される。
【００１５】
一実施形態において、第２カテゴリのシンボルはシンボルをそれらの複素共役で選択的に置き換えることによって、送信のために処理される。本発明の一実施形態では、第２カテゴリのシンボルは交互にそれらの複素共役で置き換えられる。
【００１６】
好ましくは、シンボルを分類するステップは、送信用シンボルのストリーム中のシンボルの連続的なペアを選択することを備える。
【００１７】
好ましい一実施形態では、シンボルを分類するステップは、符号化用の連続的なシンボルのペアを交互に第１カテゴリと第２カテゴリに選び出すことを備える。
【００１８】
Alamouti方式を用いて第１カテゴリのシンボルのペアを符号化するステップは、空間的に相対的に位置がずれたアンテナによって同時送信用シンボルのペアを符号化するステップを含む。２個の相対的かつ空間的に位置がずれたアンテナが設けられる。Alamouti方式によるさらなるステップは、空間的に相対的に位置がずれたアンテナにより後続のシンボル伝送期間に送信用シンボルの複素共役を符号化することを含む。より後の送信は、対応する原シンボルを直前に送信したアンテナとは別のアンテナによって、シンボルの各複素共役に対して行われる。従って、２個の空間的に位置がずれたアンテナが設けられた場合、シンボルの複素共役の後の方の送信は、２本のアンテナのうち先にシンボルを送信したアンテナとは別のアンテナによって行われる。
【００１９】
本発明の別の態様は、空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも２個の信号成分を識別するステップと、信号成分から推定チャネル応答を決定するステップと、推定チャネル応答から直接的に、データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を決定するステップと、重み付け関数を適用してストリームを抽出するステップと、受信信号からデータのストリームの影響を除去し、その後に重み付け関数を決定するステップとデータストリームを抽出するステップを繰り返して、その後にさらなるデータのストリームを抽出するステップとを備える空間分割多重信号受信方法を提供する。
【００２０】
本発明の別の態様は、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類するステップ、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するステップ、及び同じAlamouti方式によって第２カテゴリのシンボルを符号化することなく、次に空間伝送を用いて全てのシンボルを送信するステップを用いて信号を送信するステップと、その後に任意の適切なプロセスによって信号を受信し復号するステップとを備える、通信システムにおいて送信機から受信機への信号送信方法を提供する。
【００２１】
本発明の別の態様は、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類する分類手段と、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するAlamouti符号化手段と、空間伝送を用いて第１カテゴリの符号化されたシンボル及び第２カテゴリのシンボルの全てを送信する送信手段とを備える送信機を提供する。
【００２２】
本発明の別の態様は、空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも３個の信号成分を識別する信号成分識別手段と、当該信号成分から推定チャネル応答を決定するチャネル応答推定手段と、データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を推定チャネル応答から決定する重み決定手段とを備え、使用時にストリームを抽出するために重み付け関数を受信信号に適用し、さらなる重み付け関数をその後に決定し、先に決定されたデータのストリームの影響が除去されている受信信号に再適用することができる受信機を提供する。
【００２３】
本発明の別の態様は、送信機及び受信機を備える通信システムであって、送信機が送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類する分類手段と、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するAlamouti符号化手段と、空間伝送を用いて第１カテゴリの符号化されたシンボル及び第２カテゴリのシンボルの全てを送信する送信手段とを具備する通信システムを提供する。
【００２４】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類するステップと、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するステップと、同じAlamouti方式で第２カテゴリを符号化することなく空間伝送を用いて符号化されたシンボル及び符号化されていないシンボルの全てを送信するステップとを備える、通信システムにおける送信機からの信号送信方法をコンピュータに実行させる情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品を提供する。
【００２５】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも３個の信号成分を識別するステップと、前記信号成分から推定チャネル応答を決定するステップと、データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を前記推定チャネル応答から決定するステップと、前記重み付け関数を適用してストリームを抽出するステップと、受信信号からデータのストリームの影響を除去するステップと、その後さらなるデータのストリームを抽出するために次に前記重み付け関数の決定ステップ及び前記データストリームの抽出ステップを繰り返すステップとを備える空間分割多重信号受信方法をコンピュータに実行させる情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品を提供する。
【００２６】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類する分類手段と、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するAlamouti符号化手段と、空間伝送を用いて、符号化されたまたは符号化されていないシンボルの全てを送信する送信手段とを備える送信機としてコンピュータを動作させる情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品を提供する。
【００２７】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも３個の信号成分を識別する信号成分識別手段と、前記信号成分から推定チャネル応答を決定するチャネル応答推定手段と、データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を前記推定チャネル応答から決定する重み決定手段とを備え、使用時にストリームを抽出するために受信信号に重み付け関数を適用し、さらなる重み付け関数をその後に決定し、先に決定されたデータのストリームの影響が除去されている受信信号に再適用することができる受信機としてコンピュータを動作させる情報が格納されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を具備するコンピュータプログラム製品を提供する。
【００２８】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類するステップと、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するステップと、同じAlamouti方式で第２カテゴリを符号化することなく、空間伝送を用いて全てのシンボルを送信するステップとを備える、通信システムにおける送信機からの信号送信方法をコンピュータに実行させる情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号を提供する。
【００２９】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、送信されるべきデータのシンボルを２つのカテゴリに分類する分類手段と、Alamouti符号化方式を用いて第１カテゴリのシンボルを符号化するAlamouti符号化手段と、空間伝送を用いて、符号化されたまたは符号化されていないシンボルの全てを送信する送信手段とを備える送信機としてコンピュータを動作させる情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号を提供する。
【００３０】
本発明の別の態様は、コンピュータにロードされたときに、空間的に位置がずれたアンテナによって受信された少なくとも３個の信号成分を識別する信号成分識別手段と、前記信号成分から推定チャネル応答を決定するチャネル応答推定手段と、データのストリームを抽出するために受信信号に適用する重み付け関数を前記推定チャネル応答から決定する重み決定手段とを備え、使用時にストリームを抽出するために重み付け関数を受信信号に適用し、さらなる重み付け関数をその後に決定し、先に決定されたデータのストリームの影響が除去されている受信信号に再適用することができる受信機としてコンピュータを動作させる情報を運ぶコンピュータ受信可能な信号を提供する。
【００３１】
本発明による送信の利点は、このようにして生成された信号が技術的に既に知られている装置を用いて受信され得ることである。
【００３２】
しかし、本発明による信号受信の利点は、本発明による検出がＯＳＩＣアルゴリズムによるＶ−ＢＬＡＳＴに比較して実質的に性能を向上させることである。第一に、後者と比較すると、さらなる時間ダイバーシティ利得が達成される。第二に、このような環境における通信は相関フェージングチャネルに対してよりロバスト性がある。
【００３３】
本発明の一態様のさらなる利点は、その送信が偶数個のアンテナ及び関連するハードウェアの設置の制約を受けることなく、送信機へのAlamouti STBCロバスト性の導入を可能にさせることである。この利点は特に、４個ではなく３個の送信アンテナの設置に比例して、アンテナハードウェア設備が２５％節減されることから明白である。
【００３４】
本発明の一態様によって提供される検出方法の他の利点は、ＳＩＮＲ計算が省略されることにより、ＯＳＩＣアルゴリズムによる検出に比較して大規模な処理を必要としないことである。
【００３５】
以下の本発明の具体的な実施形態の説明から明らかとなるように、３個の送信アンテナを含む送信機は、先に参照したNaguibら及びRouquette-Leveilらによる開示に従う方法を用いて利用可能なスペクトル効率と同様のスペクトル効率を得ることが可能であると共に、線形複雑度でのシンボルの連続した復号のために同じ最小数の受信アンテナのみしか必要としない。しかし、このスペクトル効率を実現するために必要な送信アンテナの数は、これらの開示に示された配置よりも少なく、従って装置の設備、コスト、スペース及び消費電力に関して節約がなされる。
【００３６】
本発明のさらなる態様及び効果は、添付図面を参照して単に一例として記載された以下の本発明の具体的な実施形態とそれらの変形及び変更の記述から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
まず、図１を参照すると、本実施例では便宜上、２個の通信ユニット１２を備える通信システム１０が示されている。各通信ユニット１２は、送信機１６及び受信機１８とデータ通信する１個以上のアプリケーションユニット１４を備える。送信機１６及び受信機１８は、他の通信ユニット１２との多入力・多出力（ＭＩＭＯ）通信の確立を可能とする複数個のアンテナ素子を有するアンテナユニット２０と通信を行う。システム１０は散乱環境に存在し、図示した２個の通信ユニット１２間の通信のための多数のパスの利点を活かすことが可能である。
【００３８】
使用時に、アプリケーション１４は送信用のデータを送信機１６へ送り、送信機は該データを処理し、他の通信ユニット１２のアンテナユニット２０によって検出可能な電磁放射を確立するためにアンテナユニット２０を駆動する。
【００３９】
このようにして電磁放射を受信すると、アンテナユニット２０は通信ユニット１２の受信機１８によって検出可能な信号を生成する。受信機１８は、次にその通信ユニット１２のアプリケーション１４へ送られるべきデータを検出するために信号を復号する。送信機１６の構造は図２に示されている。
【００４０】
送信機１６は、送信されるべき情報を受信し、この情報をＱＡＭ変調シンボルストリームへ変換するように動作可能であるＱＡＭ変調器２１を有する。フラグメンタ２２は、ＱＡＭ変調器２１からのＱＡＭ変調シンボルを受信し、Alamoutiエンコーダ２４またはシンボルプロセッサ２６のいずれかへ送られるべき送信用情報中のシンボルを識別するように動作可能である。Alamoutiエンコーダ２４及びシンボルプロセッサ２６は、送られてきた情報をアンテナユニット２０の対応するアンテナ素子を駆動する３個の送信アンテナドライバ２８へ送るための符号化波形に処理する。Alamoutiエンコーダ２４は波形を２個の送信アンテナドライバ２８へ送り、シンボルプロセッサ２６は波形を１個の送信アンテナドライバ２８へ送る。このようにして送信機は送られた情報を処理することが可能であり、この間には３個の送信アンテナドライバ２８のみを必要とする。
【００４１】
図３に示されるように、使用時にフラグメンタ２２は送られてきた情報中のシンボルのストリームを識別する。これらのシンボルは図３にｘ１，ｘ２，ｘ３．．．ｘｎによって連続して示される。ここで、ｘ１は最先に現れるシンボルである。シンボルの連続するペアはAlamoutiエンコーダ２４とシンボルプロセッサ２６へ交互に送られる。図３に示されるように、さらなる処理のためにシンボルｘ１及びｘ２はAlamoutiエンコーダ２４へ送られ、シンボルｘ３及びｘ４はシンボルプロセッサ２６へ送られる。
【００４２】
使用時に、Alamoutiエンコーダ２４はシンボルのペアを２個の送信アンテナ素子２０へ送り、その後次のシンボル期間において、Alamoutiに従って反転され処理された同じ２個のシンボルを再送する。同じ２シンボル期間において、シンボルプロセッサ２６はこれの２個のシンボルのうちの最初のシンボルを対応する送信アンテナ素子２０へ送り、その後第２シンボル期間において、次の処理されたバージョンのシンボルを送る。
【００４３】
シンボルをペアとして送り、その後にシンボルを反転して反対側の空間チャネルで送ることにより、データ伝送のロバスト性はシンボルを１回だけ送信する場合よりも本質的に向上する。
【００４４】
これを達成するため用いられるプロセスを次に図４及び図５を参照して説明する。図４はエンコーダ２４の動作を示し、図５はシンボルプロセッサ２６がシンボルを処理し、次いでそれらを対応する送信アンテナ素子２０へ同時に送るプロセスを示している。
【００４５】
図４を参照すると、ステップＳ１−２において送信用シンボルのペアを受信する。次に、ステップＳ１−４においてシンボルのペア（本実施例では、ｘ１及びｘ２）を対応する送信アンテナドライバ２８を介してそれぞれのアンテナ素子によって送信する。このプロセスの第１シンボル期間の動作は、これで終了する。
【００４６】
次に、ステップＳ１−６においてシンボルの複素共役を取得し、ステップＳ１−８において第２シンボルｘの複素共役の負値を取得する。ステップＳ１−１０において、処理されたシンボルｘ１＊及び−ｘ２＊は、それらのそれぞれの処理されていないバージョンが送信されるのとは反対側の送信アンテナ２０によって先行のシンボル期間中に送信される。ステップＳ１−１２において、Alamoutiエンコーダ２４は処理されるべきさらなるシンボルが残っているかどうかを確定するためにチェックを行う。さらなるシンボルが送信されるべきであれば、処理はステップＳ１−２から先へ進み、そうでなければプロセスは終了する。
【００４７】
同時に、図５に示されるプロセスをシンボルプロセッサ２６によって実行する。ステップＳ２−２において、シンボルのペア（本実施例では、ｘ３及びｘ４）を受信する。次に、第１シンボルｘ３をシンボルプロセッサ２６に対応する送信アンテナドライバ２８を介して対応する送信アンテナ素子によって送信する。ステップＳ２−６において、次のシンボル期間に第２シンボルｘ４の複素共役ｘ４＊を決定する。ステップＳ２−８において、この複素共役ｘ４＊を対応する送信アンテナによって送信する。
【００４８】
処理されるべきさらなるシンボルが残っているかどうかを確定するため、ステップＳ２−１０においてチェックを行い、さらなるシンボルが残っていればプロセスは新しいシンボルのペアを用いてステップＳ２−２から先へ進み、残っていなければプロセスは終了する。
【００４９】
送信されたデータのシンボルを受信し検出するために、通信ユニット１２の受信機１８は、図６に示されるようにアンテナユニット２０の対応するアンテナ素子に接続された３個の受信アンテナ検出器３０とデコーダ３２を有する。デコーダ３２は、受信アンテナ検出器３０によって生成された信号を処理し、その中の情報を検出して復号し、通信ユニット１２で使用する該情報を受信機１８の出力へ送るように動作可能である。
【００５０】
ここで、当業者によく知られたインパート（impart）プロセスを備える第１の実施形態に基づくデコーダ３２の動作を説明する。本発明の具体的な実施形態によるデコーダ３２を提供する他の実施形態について順を追って説明するが、最初に説明する実施形態では、本発明によって符号化され送信された信号を既存の装置を用いて検出し、復号し得ることを実証する。
【００５１】
３個の受信アンテナ検出器で受信された信号は、次式で表される。
【数１】
2007536770.tif 000003
【００５２】
ここで、ｒｎτは時刻Ｔでのｎ番目のアンテナ素子からの受信信号を表し、ｈｎｍは送信アンテナ素子ｍに依存するｎ番目の受信アンテナ素子のチャネル応答、ｘｍは送信シンボル、ηｎτは時刻Ｔにおけるｎ番目のアンテナ素子からのノイズであり、２個の連続したシンボル期間に亘るチャネル応答Ｈが不変であると仮定すると、これは以下のように表すことが可能である。
【数２】
2007536770.tif 000004
【００５３】
４個のシンボルｘ１，ｘ２，ｘ３及びｘ４の抽出を可能にするため、この式は以下のようにベクトル方程式の表現で書き直すことができる。
【数３】
2007536770.tif 000005
【００５４】
受信信号の構造を見ると、ＺＦまたはＭＭＳＥ検出器と結合されたＯＳＩＣアルゴリズムは、受信機において推定されたチャネルに基づく式（３）の４個のシンボルを検出するために利用可能である。ｘ１とｘ２の直交構造及びｘ３とｘ４間の非干渉シンボルに起因して、Alamouti STBC符号化シンボル（ｘ１及びｘ２）とAlamouti STBCで符号化されなかった２個のシンボル（ｘ３及びｘ４）の、結果として生じるＳＩＮＲは類似する。
【００５５】
従って、ＯＳＩＣアルゴリズムは信号ペアをＺＦまたはＭＭＳＥ線形検出器によって分離し、より強いストリームを決定して検出し、受信信号から差し引くことが可能である。次に、後続のペアを検出する。
【００５６】
図７は、Wolnianskyらによる上記の参照文献に先に開示されているようにＯＳＩＣアルゴリズムを利用して受信機のデコーダで実行され、本発明の一実施形態による上記のアプローチを用いて先に符号化された信号に適用される受信信号の復号方法を示している。これは既に実装されている受信方法が、本発明に従って符号化された信号を受信して復号するために使用可能であることを示している。
【００５７】
ここでは、簡単のため復号方法についてＺＦ法のみを論じるが、代わりにＭＭＳＥ法を実施するために適切な変更をその復号方法に行い得ることが理解されよう。
【００５８】
最初に、ステップＳ３−２においてチャネル応答行列Ｈの擬似逆行列Ｇを決定する。
【数４】
2007536770.tif 000006
【００５９】
次に、ステップＳ３−４においてｉ＝０及び１としてＧの第（２ｉ）行に対するノルムを決定する。この行番号付け方式は、最初の行が行番号０であるように設計されていることが理解されよう。次に、計算された２つのノルムのうちノルムが小さい方の行の行番号を選択する。
【数５】
2007536770.tif 000007
【００６０】
ノルムが小さい方の行は、Alamouti STBCストリームと非Alamoutiストリームのうちで信号対雑音比（ＳＮＲ）が大きい方を示す。この段階では第（２ｉ＋１）行のノルムは計算されていないが、その理由は２つの期間にわたるAlamouti STBC符号化シンボルとAlamouti STBCで符号化されていないシンボルとの直交構造に起因して、このノルムが第２ｉ行のノルムに一致するからである。
【００６１】
最小のノルムを有する行ｋを決定した後、第ｋ及び第（ｋ＋１）行に対する重み付け行列ｗをステップＳ３−６で決定する。
【数６】
2007536770.tif 000008
【００６２】
ここで、Ｇｋ：ｋ＋１はＧの第ｋ行から第ｋ＋１行までの行ベクトルを表す。
【００６３】
引き続き、ステップＳ３−８においてデコーダはｋ及びｋ＋１ストリームｙk:k+1：
【数７】
2007536770.tif 000009
【００６４】
を検出し、次にステップＳ３−１０においてｙk:k+1を量子化する。
【数８】
2007536770.tif 000010
【００６５】
ステップＳ３−１２において、
【数９】
2007536770.tif 000011
【００６６】
の影響を受信信号ｒ’から除去する。
【数１０】
2007536770.tif 000012
【００６７】
ここで、Ｈk:k+1はｋからｋ＋１までの列ベクトルを表す。
【００６８】
ステップＳ３−１２の後、ステップＳ３−１４においてステップＳ３−４で考慮した行以外の行へ考慮対象を移してステップＳ３−６から処理を進め、以下のように新しい重み付け行列を決定する。
【数１１】
2007536770.tif 000013
【００６９】
検出器は、この重み付け行列を用いて受信信号ｒ’（先に考慮したストリームの影響は既に除去されている）の関連したストリームを検出し、次にその第２の検出ストリームを量子化することも可能である。
【００７０】
図８は、上記の送信機において符号化された信号を復号するための図７に示した方法に対する本発明による代替案を示している。既に明らかにしたように、既存のアプローチは受信信号中の送信シンボルを検出するために使用可能であるのに対して、ここで説明する方法は送信信号に特有である。
【００７１】
最初に、ステップＳ４−２においてチャネル応答行列Ｈの擬似逆行列Ｇを決定する。
【数１２】
2007536770.tif 000014
【００７２】
次に、ステップＳ４−４においてｋ＝０と設定することにより、Alamouti STBC符号化ストリームを最初に考慮する。これは、Alamouti STBC符号化ストリームが符号化されていないストリームよりも大きい信号対雑音比を有するという前提の優位性を採用している。従って、Alamoutiストリームが最初に検出されることは必然である。次に、ステップＳ４−６において第ｋ及び第（ｋ＋１）行（チャネル応答行列の第ｋ及び第（ｋ＋１）列に対応する）に対して重み付け行列を決定する。
【数１３】
2007536770.tif 000015
【００７３】
ステップＳ４−８において、ｋ及びｋ＋１ストリームを検出する。
【数１４】
2007536770.tif 000016
【００７４】
次に、ステップＳ４−１０においてｙk:k+1を量子化する。
【数１５】
2007536770.tif 000017
【００７５】
ステップＳ４−１２において、
【数１６】
2007536770.tif 000018
【００７６】
の影響を受信信号から除去する。
【数１７】
2007536770.tif 000019
【００７７】
ここで、Ｈk:k+1はｋからｋ＋１までの列ベクトルを表す。
【００７８】
ステップＳ４−１４において、非Alamoutiストリームに関するチャネル応答ベクトルの第３列（列２）及び第４列（列３）を参照するために、ｋを２に設定する。次に、非Alamouti符号化シンボルを検出するため、ＭＲＣ重み付け行列を決定することにより、ステップＳ４−６から手順を続ける。
【数１８】
2007536770.tif 000020
【００７９】
この重み付け行列が使用されるのは、ＭＲＣ技術に従ってデータを抽出することが可能であるからである。
【００８０】
次に、手順をステップＳ４−８から進め、Alamouti STBC符号化信号の影響が除去されている受信信号ｒ’から非Alamoutiストリームを復号し、次にステップＳ４−１０において、手順が終了する前に得られたストリームを量子化する。
【００８１】
本発明の一実施形態によれば、この後に記載される方法はＭＭＳＥ法を実施するために形式を変更することが可能であることが理解されよう。しかし、このような環境でｋを決定するためには完全なＳＩＮＲを計算することが必要であるのに対して、ＺＦ法においては、Ｇのノルムは最大のＳＮＲ、従って最初にどのシンボルを受信信号から抽出すべきかを決定するのに十分である。
【００８２】
図７に示した方法において使用されるＯＳＩＣアルゴリズムでは、各ストリームのＳＩＮＲの計算がこの計算からの最大の大きさの選択と共に必要であることが明らかである。しかし、図４に示した方法において使用されるアルゴリズムでは、後者のアルゴリズムがAlamouti STBC符号化ストリームを最初に検出することにより利用するAlamouti STBCのロバスト性によって、この計算は必要ではない。従って、本発明は検出可能でかつ通常の方法によってデータを抽出可能である符号化信号を提供し、また受信機などにおいてこのような信号を復号する改良された方法をも提供する。
【００８３】
これまでは本発明は３個の受信アンテナ及び付随する検出器を有する受信機について説明してきたが、これは単なる一例であり、他の実施形態では２個のアンテナまたは４個以上のアンテナを利用してもよい。
【００８４】
受信機において２個のアンテナを利用する例の場合、重み付け関数を導出するための処理ステップを簡略化することが可能である。第一に、受信信号ベクトルに関係する式１は以下のように書き直される。
【数１９】
2007536770.tif 000021
【００８５】
従って、式３は次のように書き直される。
【数２０】
2007536770.tif 000022
【００８６】
解析の残りの部分は、以下のようになる。
【００８７】
図９Ａ及び図９Ｂ（同じプロセスの連続した部分として処理されるべきステップを示している）は、２個のAlamouti符号化信号とＱＡＭを用いて変調されたのみの２個の符号化されていない信号とを受信するために６個のアンテナを備えた本発明に従うさらなる配置による受信機において実行されるプロセスを示している。この例は、偶数個かつ複数のアンテナを設けるプロセスを説明することにより、多数の空間的に位置がずれたアンテナと共に空間伝送を使用する装置及びプロセスへの本発明の適用可能性を実証することがわかる。
【００８８】
このプロセスは、ステップＳ５−２においてチャネル応答行列Ｈの擬似逆行列Ｇを決定することにより開始する。
【００８９】
次に、ステップＳ５−４においてAlamouti STBC符号化ストリームを最初に考慮する。最大の信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）指標により擬似逆行列の行のペア（ｉ：ｉ＋１）を決定する。
【００９０】
次に、ステップＳ５−６において特定された行に対する重み付け行列を決定する。
【数２１】
2007536770.tif 000023
【００９１】
ステップＳ５−８において特定された行と対応するストリームを検出し、
【数２２】
2007536770.tif 000024
【００９２】
次に、ステップＳ５−１０においてｙi:i+1を量子化する。
【数２３】
2007536770.tif 000025
【００９３】
次に、ステップＳ５−１２において
【数２４】
2007536770.tif 000026
【００９４】
の影響を受信信号から除去する。
【数２５】
2007536770.tif 000027
【００９５】
ここで、Ｈi:i+1はｉからｉ＋１までの列ベクトルを表す。
【００９６】
ステップＳ５−１４において、プロセスは抽出され復号されるべきさらなるAlamouti符号化ストリームが残っているかどうかを決定する。これは受信機が信号の特定の構造を予期するように予め決められているので、簡単なカウントに基づいて実行される。
【００９７】
Alamouti符号化データシンボルを表現するものとして考慮されるべき行がさらに残っているならば、次にステップＳ５−１６において次に強い信号を表現する行をステップＳ５−６における考慮のために選択する。プロセスのこの部分は、ステップＳ５−１４において信号から抽出されるべきさらなるAlamouti符号化データが残っていないことが決定されるまで繰り返される。この時点でプロセスはステップＳ５−１８（図９Ｂ）へ進み、非Alamouti符号化ストリームに対応するチャネル応答行列の２列を考慮のために選択する。
【００９８】
ステップＳ５−２０において、これらの列のための重み付け行列を決定する。
【数２６】
2007536770.tif 000028
【００９９】
既に説明したように、重み付け行列は次にステップＳ５−２２において対応するＱＡＭ変調データのストリームを検出するために受信信号に適用される。次に、検出ストリームをステップＳ５−２４において量子化し、検出ストリームの影響をステップＳ５−２６において受信信号から除去する。
【０１００】
ステップＳ５−２８において、プロセスは抽出され復号されるべきさらなる非Alamouti符号化ストリームが残っているかどうかを決定する。この場合も先と同様に、これは簡単なカウントに基づいて実行される。Alamouti符号化データシンボルを表現するものとして考慮されるべきさらなる行が残っているならば、次にステップＳ５−３０において次に強い信号を表現するチャネル応答行列の列を考慮のために選択し、これらの処理をステップＳ５−２０から進める。
【０１０１】
Alamouti復号を用いるか、または単なるＱＡＭ変調を用いるかによらず全てのストリームを考慮してデータを抽出し、考慮されるべきチャネル応答行列のさらなる列がなければプロセスは終了する。
【０１０２】
上記の例において、受信機は単一のAlamouti STBC符号化ストリームを（２個のアンテナによって）受信すると共に、４個のＱＡＭ変調ストリームを（他の４個のアンテナによって）受信すべく動作可能となるように適合させられることが理解されよう。
【０１０３】
従って、一般的なケースでは空間変調方式に従って送信された信号を受信すべく間隔を空けられた複数個の受信アンテナを備える受信機は、１組のアンテナをAlamouti STBC符号化ストリームを受信するように設定し、他の１組以上のアンテナをＱＡＭによって変調されたストリームのような非Alamouti符号化ストリームを受信するように設定することによって、２つのタイプのストリームを受信するように構成可能であることが理解される。
【０１０４】
図９に示された例の代替案として、ＳＩＮＲの計算を省くことができる。この代替案においては、単に２個のAlamoutiストリームを連続的に検出して抽出し、いずれの場合にも受信信号からストリームの影響を除去し、それ以降は符号化されていないＱＡＭ変調ストリームを検出して除去することによって、データのストリームを抽出するプロセスを実行する。
【０１０５】
好ましくは、上記の全ての例において、送信機はAlamouti STBC符号化が隣接する送信アンテナに適用されるように構成される。このような意味から、隣接する送信アンテナは物理的に最も接近している送信アンテナ、または送信機内で他のアンテナよりも高い相関を有する送信アンテナのいずれかである。このようにして相関フェージングに対するロバスト性は高められるが、その理由は２個のAlamoutiストリームに対する非Alamoutiストリームの平均相関は、非AlamoutiストリームがAlamouti STBCアンテナの両方に隣接している場合よりも小さいからである。
【０１０６】
しかし、図示の実施形態を参照してここで述べられた複合送信プロセス及び装置は、隣接に関係なくどのようなアンテナの構成に対しても効率的に動作することが強調されるべきである。
【０１０７】
図８及び図９に関連する本発明による上記の受信方法に対する代替案として、ストリームを逆の順番に検出してもよい。すなわち、非Alamoutiストリームを最初に検出し、引き続きAlamouti STBCストリームを検出する。この場合、提案したアルゴリズムとの性能差は、使用されるＱＡＭコンステレーションに応じて変化する。
【０１０８】
簡単のため図１の例では省略されているが、通信ユニット１２は従来型の通信装置と共に構成された汎用コンピュータを備えても良いことが理解されよう。
【０１０９】
本発明により構成された送信機の実施形態の例には３個の送信アンテナが示されているが、これは最小数であり、Alamouti STBCストリームと非Alamoutiストリームを適当に組み合わせることにより、さらなる送信アンテナを追加して設置することが可能であることが理解されよう。
【０１１０】
さらに、上記の実施形態は送信機内で処理順にフラグメンタよりも前にＱＡＭ変調器を示しているが、フラグメント化後のAlamouti STBCエンコーダとシンボルプロセッサの両方にＱＡＭ変調機能を設けることも同様に可能である。
【０１１１】
さらに、他の実施形態はシンボルプロセッサが完全に省かれた送信機を提供し、共役形式で交互に第２カテゴリのシンボルを送信することは、この実施において使用されるＱＡＭコンステレーションの異なる部分をより良く利用することを可能とする好ましい特徴である。
【０１１２】
ＱＡＭに代えて、他の変調システムを用いてもよい。ＰＳＫは、本発明に従って実施することができる適切な代替案の一例である。
【０１１３】
交互に現れる連続したシンボルのペアを２つのカテゴリにフラグメント化する、ここで述べたフラグメンタは、各種の代替的な実施形態のうちの１つに過ぎないことは明らかである。例えば、フラグメンタはシンボルをカテゴリへ交互に割り当てることによって、すなわち第１カテゴリがｘ１及びｘ３を受け、その間に第２カテゴリがｘ２及びｘ４を受けることにより、４個のシンボルの系列ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４をフラグメント化する。シンボルの系列からどのようなシンボルを選択しても、本発明によって任意の個数のフラグメントを得ることができる。
【０１１４】
本発明による送信機内のAlamouti STBCアンテナと非Alamoutiアンテナの構成は、相関フェージングに対するロバスト性の高さに応じて種々の組み合わせで実施することができる。例示された実施形態では、２個の隣接するアンテナがAlamoutiデータを送信し、第３のアンテナが非Alamoutiデータを送信するという割り当てでアンテナを並べているが、非Alamoutiに割り当てられるアンテナをAlamoutiデータの送信のために割り当てられた２本のアンテナの間に交互に挿入してもよい。
【０１１５】
システム性能をさらに改善するため、複数の送信アンテナについて電力を変動させてもよい。これは問題としているシステム内で通常の条件が与えられるならば、必要に応じてAlamoutiに割り当てられたアンテナまたは非Alamoutiに割り当てられたアンテナに相対的に高い信号電力を供給することを意味する。
【０１１６】
システム性能をさらに改善するため、複数の送信アンテナにわたる適応変調を上記の実施形態の変形において適用することができる。その場合、変調ユニットをシンボルのフラグメント化の後に続けてプロセス内に設置し、これにより異なるアンテナに異なる送信アンテナ変調方式を対応させることが可能である。この場合、好ましい構成によると２つのカテゴリのうちでロバスト性が高い方のAlamoutiストリームへより上位のコンステレーションを割り当てる。この割り当ての利点は、より上位のコンステレーションをより強いチャネルへ割り当てるため必要なチャネルフィードバック情報を省略できることである。
【０１１７】
その直交構造のため、本発明はRouquette-Leveilらによる上記の参照文献に記載されているように、ＺＦまたはＭＭＳＥ法での逆行列の大規模な処理の必要性を解消する。
【０１１８】
通常、３個以上の送信アンテナに対してAlamouti STBCを拡張する考え方は偶数個のアンテナのみに適用される。ここで説明した装置及び方法では、送信アンテナが奇数個（１よりも大きい）の場合にもAlamoutiのロバスト性を達成できる。
【０１１９】
さらに、ここでは得られた信号を受信機において従来のＯＳＩＣアルゴリズムを用いて復号できることを示したが、ＯＳＩＣアルゴリズムの使用は、非Alamoutiストリームに比較してロバスト性が高いというAlamoutiストリームの持つ本来の性質を十分に生かす、本発明によって提供する受信及び復号方法によって置き換えることもできる。
【０１２０】
本発明では、時空間領域における送信機でのデータの符号化と受信機でのデータの復号を使用する、すなわち２個以上の相対的に空間的に位置がずれたアンテナによって送信及び受信を行い、時間的に離れた２シンボルに亘って符号化及び復号を行う例として説明してきた。本発明の他の実施形態によれば、データの符号化及び復号と対応する送信及び受信を空間周波数領域で実現することができる。すなわち、２個の相対的に離れた送信アンテナによって送信用の周波数領域においてデータを符号化し、それに対応して２個以上の相対的に離れた受信アンテナからのデータを復号し、周波数領域において変調されかつ符号化されたデータを復号する。上記の説明から、送信機及び受信機の構造とそれらの動作方法をこの代替のアプローチを用いる動作のためにどのように適応させ得るかは明らかである。典型的な例は、２つの隣接したＯＦＤＭサブキャリア上でシンボルを符号化することである。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】通信システムにおける送信機及び受信機を表す概略図
【図２】図１に示した送信機の概略図
【図３】図２に示した送信機内でのデータのフラグメント化を表す概略データタイミングチャート
【図４】図２に示した送信機のAlamoutiエンコーダのフロー図
【図５】図２に示した送信機のＱＡＭ変調器によって実行されるプロセスのフロー図
【図６】図２に示した受信機の概略図
【図７】図６に示した受信機のデコーダによって実行されるプロセスのフロー図
【図８】図２に示した受信機の他の実施形態のデコーダによって実行されるプロセスの説明図
【図９Ａ】２個のAlamouti符号化信号とＱＡＭを用いて変調されたのみの２個の符号化されていない信号を受信するために、６個のアンテナが設けられた本発明に従う他の配置による受信機で実行されるプロセスを説明する図であり、図９Ｂと同じプロセスの連続した部分として処理されるべきステップを説明する図
【図９Ｂ】２個のAlamouti符号化信号とＱＡＭを用いて変調されたのみの２個の符号化されていない信号を受信するために、６個のアンテナが設けられた本発明に従う他の配置による受信機で実行されるプロセスを説明する図であり、図９Ａと同じプロセスの連続した部分として処理されるべきステップを説明する図
【図１】
2007536770.tif 000029
【図２】
2007536770.tif 000030
【図３】
2007536770.tif 000031
【図４】
2007536770.tif 000032
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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