(57)【要約】【課題】  移動通信システムで多重アンテナダイバーシティ方式を使用してデータを送受信する装置及び方法を提供する。【解決手段】  第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを備える移動通信システムにおいて、伝送するデータシンボル列を所定のエンコーディング方式にてエンコーディングして第１及び第２コードシンボル列で生成し、データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、第１及び第２コードシンボル列のそれぞれを第１送信アンテナ及び第２送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、第１及び第２コードシンボル列のそれぞれを第２送信アンテナ及び第１送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御する。【選択図】  図３
2004364294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを備える移動通信システムでデータを伝送する装置において、
データシンボル列が入力されると、前記データシンボル列を所定のエンコーディング方式にてエンコーディングして第１及び第２コードシンボル列を生成するエンコーダと、
前記データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第１送信アンテナ及び第２送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第２送信アンテナ及び第１送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記エンコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity；ＳＴＴＤ)方式である請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを備える移動通信システムでデータを伝送する方法において、
伝送するデータシンボル列を所定のエンコーディング方式にてエンコーディングして２個のエンコーディングシンボル列を生成するステップと、
前記データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第１送信アンテナ及び第２送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第２送信アンテナ及び第１送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項４】
前記エンコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項３記載の方法。
【請求項５】
第１受信アンテナ及び第２受信アンテナを通じてデータを受信する移動通信システムでデータを受信する装置において、
前記第１受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第１データシンボル列を生成する第１デコーダと、
前記第２受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第２データシンボル列を生成する第２デコーダと、
前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が初期伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第１データシンボル列から復調されるように制御し、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が再伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第２シンボル列から復調されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項６】
前記デコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項５記載の装置。
【請求項７】
第１受信アンテナ及び第２受信アンテナを通じてデータを受信する移動通信システムでデータを受信する方法において、
前記第１受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第１データシンボル列を生成するステップと、
前記第２受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第２データシンボル列を生成するステップと、
前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が初期伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第１データシンボル列から復調されるように制御し、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が再伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第２シンボル列から復調されるように制御するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記デコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項７記載の方法。
【請求項９】
第１送信アンテナ及び第２送信アンテナから構成された第１送信アンテナグループと第３送信アンテナ及び第４送信アンテナから構成された第２送信アンテナグループとを備える移動通信システムでデータを伝送する装置において、
伝送するデータ列が入力されると、前記データ列を所定の変調方式にて変調して第１変調シンボル列乃至第４変調シンボル列の４個の変調シンボル列を生成する変調器と、
所定の制御に従って前記第１変調シンボル列及び第２変調シンボル列または前記第３変調シンボル列及び第４変調シンボル列を入力して所定のエンコーディング方式にてエンコーディングした後に、前記第１送信アンテナグループの送信信号として出力する第１エンコーダと、
所定の制御に従って前記第３変調シンボル列及び第４変調シンボル列または前記第１変調シンボル列及び第２変調シンボル列を入力して所定のエンコーディング方式にてエンコーディングした後に、前記第２送信アンテナグループの送信信号として出力する第２エンコーダと、
前記データ列が初期伝送されるデータ列である場合に、前記第１変調シンボル列及び第２変調シンボル列が前記第１エンコーダに入力され、前記第３変調シンボル列及び第４変調シンボル列が前記第２エンコーダに入力されるように制御し、前記データ列が再伝送されるデータ列である場合に前記第３変調シンボル列及び第４変調シンボル列が前記第１エンコーダに入力され、前記第１変調シンボル列及び第２変調シンボル列が前記第２エンコーダに入力されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記エンコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項９記載の装置。
【請求項１１】
第１送信アンテナ及び第２送信アンテナから構成された第１送信アンテナグループと第３送信アンテナ及び第４送信アンテナから構成された第２送信アンテナグループとを備える移動通信システムでデータを伝送する方法において、
伝送するデータ列が入力されると、前記データ列を所定の変調方式にて変調して 第１変調シンボル列乃至第４変調シンボル列の４個の変調シンボル列を生成するステップと、
前記データ列が初期伝送されるデータ列である場合に、前記第１変調シンボル列及び第２変調シンボル列を所定のエンコーディング方式にてエンコーディングして前記第１送信アンテナグループの送信信号として生成し、前記第３変調シンボル列及び第４変調シンボル列を前記エンコーディング方式にてエンコーディングして前記第２送信アンテナグループの送信信号として生成するステップと、
前記データ列が再伝送されるデータ列である場合に、前記第３変調シンボル列及び第４変調シンボル列を前記エンコーディング方式にてエンコーディングして前記第１送信アンテナグループの送信信号として生成し、前記第１変調シンボル列及び第２変調シンボル列を前記エンコーディング方式にてエンコーディングして前記第２送信アンテナグループの送信信号として生成するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記エンコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
第１受信アンテナ及び第２受信アンテナから構成された第１受信アンテナグループと第３受信アンテナ及び第４受信アンテナから構成された第２受信アンテナグループとを備える移動通信システムでデータを受信する装置において、
前記第１受信アンテナグループを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にてデコーディングして第１データシンボル列及び第２データシンボル列を生成する第１デコーダと、
前記第２受信アンテナグループを通じて受信された信号を前記デコーディング方式にてデコーディングして第３データシンボル列及び第４データシンボル列を生成する第２デコーダと、
前記データシンボル列が初期伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が復調された後に、前記第３データシンボル列及び第４データシンボル列が復調されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第３データシンボル列及び第４データシンボル列が復調された後に、前記第１データシンボル列及び第４データシンボル列が復調されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記デコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
第１受信アンテナ及び第２受信アンテナから構成された第１受信アンテナグループと第３受信アンテナ及び第４受信アンテナから構成された第２受信アンテナグループとを備える移動通信システムでデータを受信する方法において、
前記第１受信アンテナグループを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にてデコーディングして第１データシンボル列及び第２データシンボル列を生成するステップと、
前記第２受信アンテナグループを通じて受信された信号を前記デコーディング方式にてデコーディングして第３データシンボル列及び第４データシンボル列を生成するステップと、
前記データシンボル列が初期伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列を復調した後に、前記第３データシンボル列及び第４データシンボル列を復調するステップと、
前記データシンボル列が再伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第３データシンボル列及び第４データシンボル列を復調した後に、前記第１データシンボル列及び第４データシンボル列を復調するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記デコーディング方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式である請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
複数のアンテナを備える移動通信システムでデータを伝送する装置において、
伝送するデータシンボル列が入力されると、前記データシンボル列を所定の信号処理方式に相応するように信号処理して前記複数のアンテナのそれぞれに出力する複数の信号処理器と、
前記データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記信号処理されたシンボル列のそれぞれを前記複数のアンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記信号処理されたシンボル列のそれぞれを所定のアンテナスイッチング方式に相応するように前記複数のアンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記信号処理方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式または送信アンテナアレイ(ＴｘＡＡ)方式である請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
複数のアンテナを備える移動通信システムでデータを伝送する装置において、
伝送するデータシンボル列を所定の信号処理方式に相応するように信号処理して前記複数のアンテナのそれぞれに出力する信号処理されたシンボル列を生成するステップと、
前記データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記信号処理されたシンボル列のそれぞれを前記複数のアンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記信号処理されたシンボル列のそれぞれを所定のアンテナスイッチング方式に相応するように前記複数のアンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記信号処理方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式または送信アンテナアレイ(ＴｘＡＡ)方式である請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
複数のアンテナを備える移動通信システムでデータを受信する装置において、
前記複数のアンテナを通じて受信されたデータシンボル列を前記複数のアンテナ別に所定の信号処理方式に相応するように信号処理する信号処理器と、
前記受信データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記信号処理器が前記複数のアンテナ別に前記信号処理方式にて前記受信データシンボル列を信号処理するように制御し、前記受信データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記信号処理器が複数のアンテナ別に送信装置で適用したアンテナスイッチング方式に相応するように前記受信データシンボル列を信号処理するように制御する制御器と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記信号処理方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式または送信アンテナアレイ(ＴｘＡＡ)方式である請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
複数のアンテナを備える移動通信システムでデータを受信する方法において、
前記複数のアンテナを通じて受信されたデータシンボル列を前記複数のアンテナ別に所定の信号処理方式に相応するように信号処理するステップと、
前記受信データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記複数のアンテナ別に前記信号処理方式にて前記受信データシンボル列を信号処理するように制御し、前記受信データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記複数のアンテナ別に送信装置で適用したアンテナスイッチング方式に相応するように前記受信データシンボル列を信号処理するように制御するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記信号処理方式は、時空間伝送ダイバーシティ方式または送信アンテナアレイ(ＴｘＡＡ)方式である請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムに関し、特に、多重アンテナダイバーシティ方式を使用してデータを送受信する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信システムは、音声通信システムからパケットサービス通信システム(Packet service communication system)の形態に発展されており、パケットサービス通信システムは、バースト(burst)したパケットデータ(Packet data)を複数の移動局へ伝送するシステムであって、大容量データ伝送に適合するように設計されてきた。このようなパケットサービス通信システムは、高速パケットサービスのために発展しており、非同期方式標準団体である３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)は、前記高速パケットサービスを提供するために高速順方向パケット接続(High Speed Downlink Packet Access；以下、“ＨＳＤＰＡ”と略称する。)方式を提案し、同期方式標準団体である３ＧＰＰ２(3rd Generation Partnership Project2)は、前記高速パケットサービスを提供するために１ｘ ＥＶ−ＤＯ／Ｖ(1x Evolution Data Only/Voice)方式を提案する。前記ＨＳＤＰＡ方式及び１ｘ ＥＶ−ＤＯ／Ｖ方式のすべては、ウェブ(web)のようなインターネットサービスの円滑な伝送のために高速パケットサービスを提供することを提案しており、前記高速パケットサービスを提供するためには、平均伝送量(Average Throughput)のみならず最大伝送量(Peak Throughput)を最適化して音声サービスのようなサーキット(circuit)データのみならず、パケットデータ伝送を円滑に遂行する。
【０００３】
そうすると、ここで、前記ＨＳＤＰＡ方式を説明する。
一般的に、ＨＳＤＰＡ方式は、広帯域符号分割多重接続(Wideband-Code Division Multiple Access；以下、“Ｗ−ＣＤＭＡ”と略称する。)通信システムで順方向高速パケットデータ伝送を支援するための順方向データチャンネルである高速順方向共通チャンネル(High Speed-Downlink Shared CHannel；以下、“ＨＳ−ＤＳＣＨ”と略称する。)及びこれに関連した制御チャンネル及びこれらのための装置、システム、及び方法を総称する。ここで、説明の便宜上、第３世代非同期移動通信方式の標準３ＧＰＰでのＨＳＤＰＡ方式を例に挙げて説明するが、２個またはそれ以上の送信アンテナを利用して送信ダイバーシティを具現する他のすべての通信システムでも本発明が適用されることはもちろんである。
【０００４】
前記ＨＳＤＰＡ方式を使用する通信システムで高速パケットデータ伝送を支援するために、下記３種類の方式、すなわち、適応的変調及びコーディング(Adaptive Modulation and Coding；以下、“ＡＭＣ”と略称する。)方式、複合再伝送(Hybrid Automatic Retransmission Request；以下、“ＨＡＲＱ”と略称する。)方式及び速いセル選択(Fast Cell Select；以下、“ＦＣＳ”と略称する。)方式を新たに導入した。
【０００５】
一番目に、前記ＡＭＣ方式について説明する。
前記ＡＭＣ方式は、セル(cell)、すなわち、基地局(Node B)と使用者端末機(User Equipment；ＵＥ)との間のチャンネル状態に従って相互に異なるデータチャンネルの変調方式とコーディング方式を決定して、前記セル全体の使用効率を向上させるデータ伝送方式を意味する。前記ＡＭＣ方式は、複数の変調方式及び複数のコーディング方式を有し、前記変調方式及びコーディング方式を組み合わせてデータチャンネル信号の変調及びコーディングを遂行する。通常に、前記変調方式及びコーディング方式の組合せのそれぞれを変調及びコーディング方式(Modulation and Coding Scheme；“ＭＣＳ”と略称する。)であるといい、前記ＭＣＳの数に従ってレベル(level)１からレベル(level)Ｎまで複数のＭＣＳを定義することができる。すなわち、前記ＡＭＣ方式は、前記ＭＣＳレベルを前記ＵＥと現在無線接続されているＮｏｄｅ Ｂとの間のチャンネル状態に従って適応的に決定して前記Ｎｏｄｅ Ｂの全体システムの効率を向上させる方式である。
【０００６】
二番目に、ＨＡＲＱ方式、特に、多チャンネル停止-待機混合自動再伝送(N-channel Stop And Wait Hybrid Automatic Retransmission Request；以下、“N-channel SAW HARQ”と略称する。)方式に対して説明する。
【０００７】
通常のＡＲＱ(Automatic Retransmission Request；以下、“ＡＲＱ”と略称する。)方式は、ＵＥと基地局制御器(Radio Network Controller；ＲＮＣ)との間に認知(ＡＣＫnowledgement；以下、“ＡＣＫ”と略称する。)信号及び再伝送パケットデータの交換が行われた。しかし、前記ＨＡＲＱ方式は、前記ＡＲＱ方式の伝送効率を増加させるために、次のような２種類の方案を新たに適用する。一番目の方案は、前記ＨＡＲＱは、ＵＥとＮｏｄｅ Ｂとの間での再伝送要求及び応答を遂行することであり、二番目の方案は、エラーが発生したデータを一時的に貯蔵しており、該当データの再伝送データとコンバイニング(Combining)して伝送することである。また、前記ＨＳＤＰＡ方式は、ＵＥとＮｏｄｅ Ｂの媒体接続制御(Media Access Control；以下、“ＭＡＣ”と略称する。)ＨＳ−ＤＳＣＨとの間でＡＣＫ信号及び再伝送パケットデータが交換される。また、前記ＨＳＤＰＡ方式では、Ｎ個の論理チャンネル(logical channel)を構成してＡＣＫ信号を受信しない状態で複数のパケットデータを伝送することができる前記N-channel SAW HARQ方式を導入した。前記ＳＡＷ ＡＲＱ方式の場合に、以前のパケットデータに対するＡＣＫ信号を受信しなければ、次のパケットデータを伝送しない。しかしながら、このように以前のパケットデータに対するＡＣＫ信号を受信した後にのみ、次のパケットデータを伝送するので、前記ＳＡＷ ＡＲＱ方式は、パケットデータを現在伝送することができることにもかかわらず、ＡＣＫ信号を待機しなければならない場合が発生できる短所がある。前記N-channel SAW HARQ方式では、前記以前のパケットデータに対するＡＣＫ信号を受信しない状態で複数のパケットデータを連続して伝送してチャンネルの使用効率を高めることができる。すなわち、ＵＥとＮｏｄｅ Ｂとの間にＮ個の論理チャンネルを設定し、特定の時間またはチャンネル番号で前記Ｎ個の論理チャンネルのそれぞれを識別することができれば、パケットデータを受信するＵＥは、任意の時点で受信したパケットデータがどんな論理チャンネルを通じて伝送されたパケットデータであるかを分かり、受信されるべき順序の通りにパケットデータを再構成するか、または該当パケットデータをソフトコンバイニング(soft combining)するなどの必要な処置を取ることができる。
【０００８】
終わりに、前記ＦＣＳ方式を説明する。
前記ＦＣＳ方式は、前記ＨＳＤＰＡ方式を使用しているＵＥがセル重畳地域、すなわち、ソフトハンドオーバー領域(soft handover region)に位置する場合に、複数のセルのうち、チャンネル状態がよいセルを速く選択する方法である。前記ＦＣＳ方式は、具体的に、(１) 前記ＨＳＤＰＡを使用しているＵＥが第１Ｎｏｄｅ Ｂと第２Ｎｏｄｅ Ｂとのセル重畳地域に進入する場合に、前記ＵＥは、複数のセル、すなわち、複数のＮｏｄｅ Ｂとの無線リンク(以下、“Radio Link”であると称する。)を設定する。このとき、前記ＵＥとRadio Linkを設定したセルの集合をアクティブセット(active set)であると称する。(２) 前記アクティブセットに含まれたセルのうちで一番良好なチャンネル状態を保持しているセルからのみＨＳＤＰＡ用パケットデータを受信して全体的な干渉(interference)を減少させる。ここで、前記アクティブセットでチャンネル状態が一番良好であるので、ＨＳＤＰＡパケットデータを伝送するセルをベストセル(best cell)であるとし、前記ＵＥは、前記アクティブセットに属するセルのチャンネル状態を周期的に検査して、現在ベストセルよりチャンネル状態がさらによいセルが発生するか否かを検査する。前記検査結果、現在ベストセルよりチャンネル状態がさらによいセルが発生する場合に、前記ＵＥは、ベストセルを新たに発生したチャンネル状態がさらによいセルに置き換えるために、ベストセル指示者(Best Cell Indicator)などを前記アクティブセルに属しているすべてのセルに伝送する。前記ベストセル指示者には、ベストセルとして選択されたセルの識別子が含まれて伝送され、前記アクティブセットの内のセルは前記ベストセル指示者を受信し、その受信したベストセル指示者に含まれたセル識別子を検査する。そこで、前記アクティブセットの内のセルのそれぞれは、前記ベストセル指示者が自分に該当するベストセル指示者であるか否かを検査し、前記検査結果、ベストセルとして選択された該当セルは、ＨＳ−ＤＳＣＨを利用して前記ＵＥへパケットデータを伝送する。
【０００９】
前述したように、ＨＳＤＰＡ方式を使用する通信システムは、データ伝送率を高めるために多様な新たな方式を提案している。もちろん、前記では、ＨＳＤＰＡ方式を例に挙げて説明したが、データ伝送率を高めるための他のシステムとしては、前記１x ＥＶ−ＤＯ／Ｖのようなシステムが存在し、前記１x ＥＶ−ＤＯ／Ｖシステムもデータ伝送率を高めることが通信システムの性能の鍵になっている。前記ＡＭＣ方式、ＨＡＲＱ方式、及びＦＣＳ方式などの新たな方式のみならず、割り当てられた帯域幅(band width)の限界を克服するための、すなわち、データ伝送率を高めるための他の方式としては、多重アンテナ(multiple antenna)を使用するダイバーシティ方式が存在する。前記多重アンテナを使用するダイバーシティ方式は、空間軸(space domain)を活用するので、周波数軸帯域幅資源の限界を克服する方式である。
【００１０】
そうすると、ここで、前記多重アンテナを使用するダイバーシティ方式を説明する。
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は異なり、多重経路干渉(multi-path interference)、シャドーイング(shadowing)、電波減衰(propagation attenuation)、時変雑音(time-varying noise)、及び干渉などの多様な要因によって実際に送信信号で歪曲された信号を受信するようになる。ここで、前記多重経路干渉によるフェ-ディングは、反射体または使用者、すなわち、ＵＥの移動性に密接した関連を有し、実際に送信信号及び干渉信号が混在した形態で受信される。そこで、前記受信信号は、実際に送信信号でひどい歪曲を経る形態になって全体の移動通信システムの性能を低下させる要因として作用する。結果的に、前記フェ−ディング現象は、受信信号の振幅(amplitude)及び位相(phase)を歪曲させることができるので、無線チャンネル環境で高速のデータ通信を妨害する主な原因であり、前記フェ−ディング現象を解決するための多い研究が進行されている。結果的に、移動通信システムでデータを高速に伝送するためには、フェ−ディング現象のような移動通信チャンネルの特性による損失及び使用者別干渉を最小化すべきである。フェ−ディング現象によって通信が不安定になることを防止するための方式としてダイバーシティ方式を使用し、このようなダイバーシティ方式のうちの１つである空間ダイバーシティ(space diversity)方式が多重アンテナを利用する。
そして、前記フェ−ディング現象を解決するための方式のうち効果的な方式として、送信アンテナを使用するダイバーシティ方式が台頭している。前記送信アンテナを使用するダイバーシティ方式は、無線チャンネル環境で、独立的なフェ−ディング現象を経る複数の伝送信号を受信してフェ−ディング現象に従う歪曲に対処するようになる。前記送信アンテナを使用するダイバーシティ方式には、時間ダイバーシティ(time diversity)方式、周波数ダイバーシティ(frequency diversity)方式、多重経路ダイバーシティ(multi-path diversity)方式、及び空間ダイバーシティ(space diversity)方式などの多様な方式が存在する。言い換えれば、移動通信システムは、高速データの伝送を遂行するために通信性能に一番深刻な影響を及ぼす前記フェ−ディング現象をよく克服しなければならない。このようにフェ−ディング現象を克服すべき理由は、前記フェ−ディング現象が受信信号の振幅(amplitude)を数ｄＢから数十ｄＢまで減少させるからである。前記フェ−ディング現象を克服するために、前記ダイバーシティ方式が使用され、例えば、符号分割多重接続(Code Division Multiple Access；ＣＤＭＡ)方式は、チャンネルの遅延分散(delay spread)を利用してダイバーシティ受信を実現するレーク(Rake)受信器を採択している。ここで、前記レーク受信器は、多重経路(multi-path)の信号を受信する一種の受信ダイバーシティ方式を利用する。しかし、前記レーク受信器で使用する受信ダイバーシティ方式は、チャンネルの遅延分散が比較的小さい場合には、所望のダイバーシティ利得を有することができない短所を有する。
【００１１】
前記時間ダイバーシティ方式は、インターリービング(interleaving)及びコーディング(coding)などの方法を利用して無線チャンネル環境で発生するバーストエラー(burst error)に効果的に対応し、一般的に、 ドップラー拡散(doppler spread)チャンネルで使用される。しかし、前記時間ダイバーシティ方式は、低速ドップラーチャンネルではそのダイバーシティ効果を有し難いという問題点がある。
【００１２】
前記空間ダイバーシティ方式は、一般的に、チャンネルの遅延分散が比較的小さいチャンネル、例えば、室内チャンネル及び低速ドップラーチャンネルである歩行者チャンネルなどの遅延分散が比較的小さいチャンネルで使用される。前記空間ダイバーシティ方式は、２本以上のアンテナを使用してダイバーシティ利得を獲得する方式として、一本のアンテナを通じて伝送した信号がフェ−ディング現象によって減衰された場合に、残りのアンテナを通じて伝送した信号を受信してダイバーシティ利得を獲得する方式である。ここで、前記空間ダイバーシティ方式は、受信アンテナを複数備えて適用する受信ダイバーシティ方式と送信アンテナを複数備えて適用する送信ダイバーシティ方式とに分類される。しかし、ＵＥの場合に、ハードウェアの最小化側面または製造単価などの側面で受信ダイバーシティ方式を多様に適用することは難しいので、一般的に、Ｎｏｄｅ Ｂで送信ダイバーシティ方式を使用することが勧められる。
【００１３】
また、前記周波数ダイバーシティ方式は、相互に異なる周波数で伝送された信号が相互に異なる多重経路を経てダイバーシティ利得を得、前記多重経路ダイバーシティ方式は、多重経路の信号が相互に異なるフェ-ディング情報を有するので、前記多重経路の信号を分離してダイバーシティ利得を獲得する。
【００１４】
前述した問題点を解決するために、Ｎｏｄｅ Ｂは、複数の送信アンテナを利用して信号を伝送し、ＵＥは、一本または二本の受信アンテナを利用して信号を受信するが、複数の受信アンテナを利用して信号を受信した場合とほぼ同一のダイバーシティ利得を獲得して、無線チャンネル上のフェ−ディング現象を克服するようにする方案が提案されている。特に、３ＧＰＰで提案する次世代移動通信システムでは、二本以上の送信アンテナを利用して空間ダイバーシティ方式を具現する方法が現在深い関心の対象になっている。一方、前記送信ダイバーシティ方式は、ＵＥから順方向(downlink)チャンネルの情報がフィードバック(feedback)されて、Ｎｏｄｅ Ｂがそのフィードバックされた情報を利用する閉ループ(closed loop)送信ダイバーシティ方式と、前記フィードバック情報を利用しない開ループ(open loop)送信ダイバーシティ方式との２つの方式にて分類される。前記開ループ送信アンテナダイバーシティ方式の代表的な方式としては、空間ダイバーシティ方式である無線チャンネル状態に関する情報を使用せず、時空間符号化(space-time coding)方式を使用する時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity；以下、“ＳＴＴＤ”と略称する。)方式がある。また、前記閉ループ送信アンテナ ダイバーシティ方式の代表的な方式としては、ＵＥから前記無線チャンネル状態に関する情報がフィードバックされて使用する送信アンテナアレイ(Transmit Antenna Array；“ＴｘＡＡ”と略称する。)方式がある。本発明は、開ループ伝送ダイバーシティ方式及び閉ループ伝送ダイバーシティ方式のみならず、多重アンテナを使用するダイバーシティ方式及びＨＡＲＱ方式を使用するすべての移動通信システムに適用可能であるが、前記開ループ伝送ダイバーシティ方式を使用する場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
そうすると、図１を参照して、前記多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの送信器の構造を説明する。
図１は、一般的な多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの送信器の構造を示す。
図１を説明するに先立って、前記送信器は、二重時空間伝送ダイバーシティ(Double Space Time Transmit Diversity；以下、“ＤＳＴＴＤ”と略称する。)方式を使用すると仮定する。前記ＤＳＴＴＤ方式は、前記ＳＴＴＤ方式を拡張した方式として、前記ＳＴＴＤ方式よりさらに大きい空間ダイバーシティ利得を得ることができる。図１を参照すると、前記送信器は、循環リダンダンシー検査(Cyclic Redundancy Check；以下、“ＣＲＣ”と略称する。)添加器(CRC adder)１１１と、ターボエンコーダ(turbo encoder)１１３と、レートマッチング(rate matching)器１１５と、インターリーバ(interleaver)１１７と、変調器(modulator)１１９と、直列／並列変換器(serial to parallel converter)１２１と、ＳＴＴＤエンコーダ１２３、１２５と、拡散器(spreader)１３１、１４１、１５１，１６１と、複数の送信アンテナ１３３、１４３、１５３、１６３と、適応的変調及びコーディング方式(Adaptive Modulation and Coding Scheme；以下、“ＡＭＣＳ”と略称する。)制御器１５０と、から構成される。
【００１６】
まず、情報データ(information data)ビットは、ＣＲＣ添加器１１１に入力される。ＣＲＣ添加器１１１は、前記入力される情報データビットにエラー検査のためのＣＲＣを添加し、ターボエンコーダ１１３に出力する。ターボエンコーダ１１３は、ＣＲＣ添加器１１１から出力された信号を入力してターボエンコーディング方式にてエンコーディングした後に、レートマッチング器１１５に出力する。もちろん、前記移動通信システムでエンコーディング方式を前記ターボエンコーディング方式ではない他のエンコーディング方式、例えば、畳み込み(convolutional)エンコーディング方式を使用する場合に、ターボエンコーダ１１３の代わりに畳み込みエンコーダが使用されることができることはもちろんである。また、ターボエンコーダ１１３は、所定の設定コーディングレート(coding rate)に相応するようにエンコーディングを遂行するが、前記コーディングレートに従って、ターボエンコーダ１１３から出力されるシステマティックビット(systematic bits)及びパリティビット(parity bits)の比率が決定される。例えば、前記コーディングレートが対称コーディングレート１／２(ｒ＝１／２)の場合に、ターボエンコーダ１１３は、１つのビットを入力にして１つのシステマティックビット及び１つのパリティビットを出力する。他の例として、前記コーディングレートが非対象符号率である３／４(ｒ＝３／４)の場合に、ターボエンコーダ１１３は、３つのビットを入力にして３つのシステマティックビット及び１つのパリティビットを出力する。ターボエンコーダ１１３のコーディングレートは、本発明と直接な関連がなく、従って、前記コーディングレートに無関係に、本発明が動作可能なことはもちろんである。
【００１７】
レートマッチング器１１５は、ターボエンコーダ１１３から出力された信号、すなわち、前記移動通信システムで実際の物理チャンネル(physical channel)の伝送容量に相応するように、前記ターボ符号化器から受信した符号化ビット(coded bit)を穿孔(puncturing)または反復(repetition)してインターリーバ１１７に出力する。インターリーバ１１７は、レートマッチング器１１５から出力された符号化ビットを入力してバーストエラー(burst error)の防止のために、所定のインターリービング(interleaving)方式にてインターリービングした後に変調器１１９に出力する。変調器１１９は、インターリーバ１１７から出力された符号化ビットを入力して所定の変調方式にて変調した後に直列／並列変換器１２１に出力する。ここで、前記所定の変調方式は、ＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)方式と、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)方式と、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)方式などがあり、前記変調方式が１６ＱＡＭ方式である場合に、４個の符号化ビットが１つの変調シンボルにマッピングされ、前記変調方式がＱＰＳＫ方式である場合に、２個の符号化ビットが１つの変調シンボルにマッピングされる。
【００１８】
直列／並列変換器１２１は、変調器１１９から出力された変調シンボルを入力して並列変換する。ここで、直列／並列変換器１２１は、変調器１１９から出力された変調シンボルを入力して２個の変調シンボルを一対(pair)にして２個の変調シンボル対を生成し、前記２個の変調シンボル対のそれぞれをＳＴＴＤエンコーダ１２３及びＳＴＴＤエンコーダ１２５に出力する。直列／並列変換器１２１及びＳＴＴＤエンコーダ１２３及びＳＴＴＤエンコーダ１２５の動作は、詳細に下述するので、ここでは、その詳細な説明を省略することとする。ＳＴＴＤエンコーダ１２３は、直列／並列変換器１２１から出力された符号化シンボル対を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングした後に拡散器１３１及び拡散器１４１に出力する。拡散器１３１は、ＳＴＴＤエンコーダ１２３から出力された信号を所定の拡散コード(spreading code)で拡散した後に、送信アンテナ１３３を通じて伝送する。拡散器１４１は、ＳＴＴＤエンコーダ１２３から出力された信号を所定の拡散コードで拡散した後に、送信アンテナ１４３を通じて伝送する。また、ＳＴＴＤエンコーダ１２５は、直列／並列変換器１２１から出力された符号化シンボル対を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングした後に、拡散器１５１及び拡散器１６１に出力する。拡散器１５１は、ＳＴＴＤエンコーダ１２５から出力された信号を所定の拡散コードで拡散した後に、送信アンテナ１５３を通じて伝送する。拡散器１６１は、ＳＴＴＤエンコーダ１２５から出力された信号を所定の拡散コードで拡散した後に、送信アンテナ１６３を通じて伝送する。
【００１９】
また、ＡＭＣＳ制御器１５０は、送信器のレートマッチング器１１５及び変調器１１９の動作を制御する。ＡＭＣＳ制御器１５０は、現在無線チャンネル状態を考慮して、前記送信器に適用するコーディングレート及び変調方式を決定する。例えば、ＡＭＣＳ制御器１５０は、現在無線チャンネル状態が比較的良好な場合には、比較的高いコーディングレートと高い次数の変調方式を使用し、現在無線チャンネル状態が比較的劣化した場合には、比較的低いコーディングレートと低い次数の変調方式を使用するようにコーディングレートと変調方式を決定する。前述したように、ターボエンコーダ１１３のコーディングレートが予め設定された設定コーディングレートとして固定されるので、ＡＭＣＳ制御器１５０は、レートマッチング器１１５を制御してＡＭＣＳ制御器１５０で決定したコーディングレートに相応するように、ターボエンコーダ１１３から出力された符号化ビットをレートマッチングするようにする。また、ＡＭＣＳ制御器１５０は、決定された変調方式に相応するように変調器１１９の変調方式を制御する。そして、ＡＭＣＳ制御器１５０は、上位階層(high layer)から受信されるシグナリング(signalling)によって前記無線チャンネル状態を認知し、また、データの再伝送動作などを制御するようになる。
【００２０】
そうすると、ここで、直列／並列変換器１２１及びＳＴＴＤエンコーダ１２３とＳＴＴＤエンコーダ１２５の動作を詳細に説明する。
まず、変調器１１９から出力された４個の変調シンボルを“Ｓ１ Ｓ２ Ｓ３ Ｓ４”であると仮定する。そうすると、直列／並列変換器１２１は、変調器１１９から出力されたＳ１ Ｓ２ Ｓ３ Ｓ４を入力して並列変換した後に、Ｓ１ Ｓ２はＳＴＴＤエンコーダ１２３に出力し、前記Ｓ３ Ｓ４は、ＳＴＴＤエンコーダ１２５に出力する。ＳＴＴＤエンコーダ１２３は、前記変調シンボルＳ１ Ｓ２を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングし、ＳＴＴＤエンコーダ１２５は、前記変調シンボルＳ３ Ｓ４を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。そうすると、ここで、前記変調シンボルＳ１ Ｓ２及び変調シンボルＳ３ Ｓ４がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされる過程を説明する。一番目に、前記変調シンボルＳ１ Ｓ２は、前記ＳＴＴＤ方式に従ってエンコーディングされて、下記表１と同一のシンボル(Ｓ１, Ｓ２)、(−Ｓ２＊, Ｓ１＊)に出力する。
【００２１】
【表１】
2004364294.tif 000003
【００２２】
前記表１に示すように、ＳＴＴＤエンコーダ１２３は、任意の時点ｔ(time t)では、送信アンテナ１３３を通じてＳ１が、送信アンテナ１４３を通じて−Ｓ２＊が伝送され、任意の時点ｔ＋Ｔ(time t + T)では、送信アンテナ１３３を通じてＳ２が、送信アンテナ１４３を通じてＳ１＊が伝送されるようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。
【００２３】
二番目に、前記変調シンボルＳ３ Ｓ４は、前記ＳＴＴＤ方式に従ってエンコーディングされて下記表２のようなシンボル(Ｓ３,Ｓ４)、(−Ｓ４＊, Ｓ３＊)に出力する。
【００２４】
【表２】
2004364294.tif 000004
【００２５】
前記表２に示すように、前記ＳＴＴＤエンコーダ１２５は、任意の時点ｔ(time t)では、送信アンテナ１５３を通じてＳ３が送信アンテナ１６３を通じて−Ｓ４＊が伝送され、任意の時点ｔ＋Ｔ(time t + T)では、送信アンテナ１５３を通じてＳ４が送信アンテナ１６３を通じてＳ３＊が伝送されるようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。図１では、多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの送信器の構造を説明し、次に、図２を参照して、多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの受信器の構造を説明する。
【００２６】
図２は、一般的な多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの受信器の構造を示す。
図２に示す受信器の構造は、図１で説明した送信器の構造に対応する構造であり、従って、前記受信器は、ＤＳＴＴＤ方式を使用して伝送した信号を受信しなければならない。図２を参照すると、前記受信器は、複数の受信アンテナ２１１、２２１、２３１、２４１と、複数の逆拡散器(de-spreader)２１３、２２３、２３３、２４３と、ＳＴＴＤデコーダ(decoder)２５１、２５３と、並列／直列変換器(parallel to serial converter)２５５と、復調器(de-modulator)２５７と、デインターリーバ(de-interleaver)２５９と、逆レートマッチング(de-rate matching)器２６１と、コンバイナ(combiner)２６３と、ターボデコーダ(turbo decoder)２６５と、ＣＲＣ検査(CRC check)器２６７と、から構成される。また、図２には、前記受信器が複数の受信アンテナ２１１、２２１、２３１、２４１を備えている場合を示しているが、本発明では、前記受信器が備える受信アンテナの個数は直接な関連がなく、従って、前記受信アンテナの個数に無関係に、本発明が動作可能なことはもちろんである。
【００２７】
まず、受信アンテナ２１１、２２１、２３１、２４１を通じて信号が受信されると、受信アンテナ２１１、２２１、２３１、２４１を通じて受信された信号のそれぞれは、逆拡散器２１３、２２３、２３３、２４３のそれぞれに入力される。すなわち、受信アンテナ２１１を通じて受信された信号は逆拡散器２１３に入力され、受信アンテナ２２１を通じて受信された信号は逆拡散器２２３に入力され、受信アンテナ２３１を通じて受信された信号は逆拡散器２３３に入力され、受信アンテナ２４１を通じて受信された信号は逆拡散器２４３に入力される。逆拡散器２１３は、受信アンテナ２１１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ２５１に出力する。逆拡散器２２３は、受信アンテナ２２１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ２５１に出力する。逆拡散器２３３は、受信アンテナ２３１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ２５３に出力する。逆拡散器２４３は、受信アンテナ２４１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ２５３に出力する。
【００２８】
ＳＴＴＤデコーダ２５１は、逆拡散器２１３及び逆拡散器２２３から出力された信号を入力してＳＴＴＤ方式にてデコーディングした後に、並列／直列変換器２５５に出力する。また、ＳＴＴＤデコーダ２５３は、逆拡散器２３３及び逆拡散器２４３から出力された信号を入力してＳＴＴＤ方式にてデコーディングした後に並列／直列変換器２５５に出力する。そうすると、ここで、ＳＴＴＤデコーダ２５１及びＳＴＴＤデコーダ２５３の動作を詳細に説明する。
【００２９】
まず、図１で説明したように、送信器が前記表１及び表２のようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされたシンボルを４個の送信アンテナを通じて伝送するので、受信器が受信する信号は下記式(1)のように表現される。
【００３０】
【数１】
2004364294.tif 000005
【００３１】
前記式(1)において、ｒ１、ｒ２は該当受信時点の受信信号を示し、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は、前記送信器の４個の送信アンテナのそれぞれのチャンネル応答を示し、ｎ１、ｎ２は、白色ガウシアン雑音(Additive White Gaussian Noise；以下、ＡＷＧＮと略称する。)を示す。
【００３２】
そうすると、ＳＴＴＤデコーダ２５１は、前記式１のように表現される受信信号をＳＴＴＤ方式にてデコーディングし、ＳＴＴＤデコーダ２５１が出力する信号は、下記式(2)に表現される。
【００３３】
【数２】
2004364294.tif 000006
【００３４】
また、ＳＴＴＤデコーダ２５３は、前記式１のように表現される受信信号をＳＴＴＤ方式にてデコーディングし、ＳＴＴＤデコーダ２５３が出力する信号は、下記式(3)のように表現される。
【００３５】
【数３】
2004364294.tif 000007
【００３６】
ここで、前記式(2)及び式(3)をまとめると、下記式(4)のように表現される。
【００３７】
【数４】
2004364294.tif 000008
【００３８】
前記式(4)において、“ｎ”は雑音成分を示し、“αj”は、ｊ番目送信アンテナを通じて獲得されたダイバーシティ利得を示す。
前記式(4)に示すように、前記式２及び式３をまとめると、信号成分及び雑音(noise)成分で分離され、このとき、ダイバーシティ利得を有する４個の信号成分、すなわちｓ１〜、ｓ２〜、ｓ３〜、ｓ４〜（ｓ１〜、ｓ２〜、ｓ３〜、ｓ４〜は、正しくは式(5)によって表されるものとする。以下同様）の４個の信号成分が受信されることを分かる。
【００３９】
【数５】
2004364294.tif 000009
【００４０】
結局、ＳＴＴＤデコーダ２５１は、ｓ１〜及びｓ２〜を出力し、ＳＴＴＤデコーダ２５３では、ｓ３〜及びｓ４〜を出力する。そこで、並列／直列変換器２５５は、ＳＴＴＤデコーダ２５１及びＳＴＴＤデコーダ２５３から出力される信号を入力して直列変換した後に復調器２５７に出力する。ここで、並列／直列変換器２５５から出力される信号はｓ１〜 ｓ２〜 ｓ３〜 ｓ４〜になる。復調器２５７は、並列／直列変換器２５５から出力された信号を入力して送信器で適用した変調方式に相応する方式にて復調した後にデインターリーバ２５９に出力する。デインターリーバ２５９は、復調器２５７で出力する符号化ビットを入力して前記送信器で適用したインターリービング方式に相応するようにデインターリービングして逆レートマッチング器２６１に出力する。逆レートマッチング器２６１は、デインターリーバ２５９から出力された信号を入力して前記送信器のレートマッチング方式に相応した方式にて逆レートマッチングした後にコンバイナ２６３に出力する。
【００４１】
コンバイナ２６３は、逆レートマッチング器２６１から出力された符号化ビットを入力して、すでに受信されている符号化ビット及び現在受信した符号化ビットをコンバイニングした後にターボデコーダ２６５に出力する。ここで、コンバイナ２６３にすでに受信されている符号化ビットが存在することは、前記送信器で初期伝送したデータに受信エラーが発生して正常的に受信されることができないことを示す。従って、受信器が再伝送を要請し、これにより、送信器が前記受信エラーが発生したデータに対する再伝送を遂行すると、前記再伝送されたデータが受信処理されて、結局、コンバイナ２６３で以前に受信エラーが発生したデータとコンバイニングされることである。もちろん、現在受信されたデータが初期伝送されたデータである場合には、コンバイナ２６３でコンバイニング動作が発生しないでバイパスされる。ターボデコーダ２６５は、コンバイナ２６３から出力された信号を入力して前記送信器で適用したターボエンコーディング方式に相応するようにターボデコーディングしてＣＲＣ検査器２６７に出力する。ここで、ターボデコーダ２６５は、コンバイナ２６３から出力される符号化ビット、すなわち、システマティックビット及びパリティビットを入力して前記システマティックビットを復号することである。ＣＲＣ検査器２６７は、ターボデコーダ２６５から出力されたシステマティックビット、すなわち、情報データビットを入力してパケット(Packet)単位でＣＲＣビットを抽出し、前記抽出されたＣＲＣビットを利用して前記パケットのエラーが発生したか否かを判断する。ＣＲＣ検査器２６７は、前記ＣＲＣの検査結果、パケットにエラーが発生しなかったものと判断されると、パケットを出力し、前記パケットの正常的な受信を確認する応答信号ＡＣＫを前記送信器に伝送する。一方、前記ＣＲＣの検査結果、パケットにエラーが発生したものと判断されると、ＣＲＣ検査器２６７は、前記エラーが発生したパケットの再伝送を要求するＮＡＣＫ信号を前記送信器に伝送する。
【００４２】
一方、ＣＲＣ検査器２６７がエラーが発生しないことを示すＡＣＫ信号を出力する場合に、コンバイナ２６３のバッファは初期化され、コンバイナ２６３のバッファに貯蔵されている符号化ビットは除去される。一方、ＣＲＣ検査器２６７がエラーが発生したことを示すＮＡＣＫ信号を出力する場合に、コンバイナ２６３のバッファに貯蔵されている符号化ビットはそのままに残される。
【００４３】
このように、データが再伝送される場合を考慮すると、前記Ｓ１及びＳ２は、常にα１α２によるダイバーシティ利得を獲得し、Ｓ３及びＳ４は、常にα３α４によるダイバーシティ利得を獲得する。すなわち、送信器は、初期伝送及び再伝送のときにすべて同一のシンボルを同一の送信アンテナを通じて伝送するので、受信器は、前記送信アンテナを通じて伝送されるシンボルを初期伝送及び再伝送のときにすべて同一のチャンネル状態を有するチャンネルを通じて受信する。例えば、前記Ｓ１及びＳ２が伝送されるチャンネル状態が非常に劣化してデータの受信が非正常になり、そこで、受信器で再伝送を要求する場合に、前記Ｓ１及びＳ２は、さらに同一の送信アンテナを通じて、すなわち、同一のチャンネルを通じて伝送されるので、前記Ｓ１及びＳ２が経験するチャンネル状態はさらに劣化するようになる。結果的に、劣化したチャンネル状態で伝送されてエラーが発生したデータが再伝送のときにも、さらに劣化したチャンネル状態で伝送されてエラーが発生する確率が大きくなる問題点が発生する。このような場合に、獲得することができる全体のダイバーシティ利得のうちの一部のダイバーシティ利得のみを有するようになり、従って、資源の効率性の側面で低下を引き起こす問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、移動通信システムで多重アンテナダイバーシティ方式を使用してデータを送受信する装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、移動通信システムでチャンネル状態を考慮してデータを送受信する装置及び方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、移動通信システムで初期伝送及び再伝送のときに送信経路を差別化させてデータを送受信する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】
【００４５】
このような目的を達成するために、本発明による第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを備える移動通信システムでデータを伝送する装置において、データシンボル列が入力されると、前記データシンボル列を所定のエンコーディング方式にてエンコーディングして第１及び第２コードシンボル列を生成するエンコーダと、前記データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第１送信アンテナ及び第２送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第２送信アンテナ及び第１送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする。
【００４６】
また、本発明による第１受信アンテナ及び第２受信アンテナを通じてデータを受信する移動通信システムでデータを受信する装置において、前記第１受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第１データシンボル列を生成する第１デコーダと、前記第２受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第２データシンボル列を生成する第２デコーダと、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が初期伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第１データシンボル列から復調されるように制御し、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が再伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第２シンボル列から復調されるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする。
【００４７】
さらに、本発明による第１送信アンテナ及び第２送信アンテナを備える移動通信システムでデータを伝送する方法において、伝送するデータシンボル列を所定のエンコーディング方式にてエンコーディングして２個のエンコーディングシンボル列を生成するステップと、前記データシンボル列が初期伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第１送信アンテナ及び第２送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御し、前記データシンボル列が再伝送されるデータシンボル列である場合に、前記２個のエンコーディングシンボル列のそれぞれが前記第２送信アンテナ及び第１送信アンテナのそれぞれを通じて伝送されるように制御するステップと、を備えることを特徴とする。
【００４８】
なお、本発明による第１受信アンテナ及び第２受信アンテナを通じてデータを受信する移動通信システムでデータを受信する方法において、前記第１受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第１データシンボル列を生成するステップと、前記第２受信アンテナを通じて受信された信号を所定のデコーディング方式にて復調して第２データシンボル列を生成するステップと、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が初期伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第１データシンボル列から復調されるように制御し、前記第１データシンボル列及び第２データシンボル列が再伝送されたデータシンボル列である場合に、前記第２シンボル列から復調されるように制御するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明は、多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでチャンネル状態に相応するようにデータを伝送することによってダイバーシティ利得を最大化する。また、このようにチャンネル状態に相応するようにデータを伝送することによって空間ダイバーシティの資源効率性を極大化し、結果的に、システムの全体性能を向上させることができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。
【００５１】
本発明は、移動通信システム(mobile communication system)、例えば、高速順方向パケット接続(High Speed Downlink Packet Access；以下、“ＨＳＤＰＡ”と略称する。)方式を使用する移動通信システムで、チャンネル状態に相応するように多重アンテナを使用するダイバーシティ(multiple antenna diversity)方式を適用する装置及び方法を提案する。本発明は、前記ＨＳＤＰＡ方式を使用する移動通信システムのみならず、複数の送信アンテナを使用してデータを伝送する移動通信システムのすべてに適用可能なことはもちろんである。また、本発明の説明に際して、前記移動通信システムが二重時空間伝送ダイバーシティ(Double Space Time Transmit Diversity；以下、“ＤＳＴＴＤ”と略称する。)方式を使用する場合を例に挙げて説明したが、前述したように、本発明は、前記ＤＳＴＴＤ方式を使用しなくとも、複数の送信アンテナを使用してデータを伝送する移動通信システムであれば、すべて適用可能なことはもちろんである。
【００５２】
そうすると、ここで、図３を参照して本発明に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの送信器の構造を説明する。
図３は、本発明の実施形態に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの送信器の構造を示す。
図３を説明するに先立って、前記送信器は、ＤＳＴＴＤ方式を使用すると仮定する。前記ＤＳＴＴＤ方式は、時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity；以下、“ＳＴＴＤ”と略称する。)方式を拡張した方式として、前記ＳＴＴＤ方式よりさらに大きい空間ダイバーシティ利得(space diversity gain)を得ることができる。図３を参照すると、前記送信器は、循環リダンダンシー検査(Cyclic Redundancy Check；以下、“ＣＲＣ”と略称する。)添加器(CRC adder)３１１と、ターボエンコーダ(turbo encoder)３１３と、レートマッチング(rate matching)器３１５と、インターリーバ(interleaver)３１７と、変調器(modulator)３１９と、直列／並列変換器(serial to parallel converter)３２１と、アンテナグループ選択器(antenna group selector)３２３と、ＳＴＴＤエンコーダ３２５、３２７と、拡散器(spreader)３３１、３４１、３５１、３６１と、複数の送信アンテナ(antenna)３３３、３４３、３５３、３６３と、制御器(controller)３３０と、から構成される。 
【００５３】
まず、情報データ(information data)ビットは、ＣＲＣ添加器３１１に入力される。ＣＲＣ添加器３１１は、前記入力される情報データビットにエラー検査のためのＣＲＣを添加し、ターボエンコーダ３１３に出力する。ターボエンコーダ３１３は、ＣＲＣ添加器３１１から出力された信号を入力してターボエンコーディング方式にてエンコーディングした後に、レートマッチング器３１５に出力する。もちろん、前記移動通信システムでエンコーディング方式を前記ターボエンコーディング方式ではない他のエンコーディング方式、例えば、畳み込み(convolutional)エンコーディング方式を使用する場合に、ターボエンコーダ３１３の代わりに畳み込みエンコーダが使用されることができる。また、ターボエンコーダ３１３は、所定のコーディングレート(coding rate)に相応するようにエンコーディングを遂行するが、前記コーディングレートに従ってターボエンコーダ３１３から出力されるシステマティックビット(systematic bits)及びパリティビット(parity bits)の比率が決定される。例えば、前記コーディングレートが対称コーディングレート１／２(ｒ＝１／２)の場合に、ターボエンコーダ３１３は、１つのビットを入力にして１つのシステマティックビット及び１つのパリティビットを出力する。他の例として、コーディングレートが非対象符号率である３／４(ｒ＝３／４)の場合に、ターボエンコーダ３１３は、３つのビットを入力にして３つのシステマティックビット及び１つのパリティビットを出力する。ターボエンコーダ３１３のコーディングレートは本発明とは直接的な関連がなく、従って、前記コーディングレートに無関係に、本発明が動作可能なことはもちろんである。
【００５４】
レートマッチング器３１５は、ターボエンコーダ３１３から出力された信号、すなわち、符号化ビット(coded bit)を入力して前記移動通信システムで物理チャンネル(physical channel)の伝送容量に相応するように穿孔(puncturing)または反復(repetition)してインターリーバ３１７に出力する。インターリーバ３１７は、レートマッチング器３１５から出力された符号化ビットを入力してバーストエラー(burst error)の防止のために所定のインターリービング(interleaving)方式にてインターリービングした後に変調器３１９に出力する。変調器３１９は、インターリーバ３１７から出力された符号化ビットを入力して所定の変調方式にて変調した後に直列／並列変換器３２１に出力する。ここで、前記所定の変調方式は、ＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)方式と、ＱＰＳＫ(Quadrqture Phase Shift Keying)方式と、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)方式などがあり、前記変調方式が１６ＱＡＭ方式である場合に、４個の符号化ビットが１つの変調シンボルにマッピングされ、前記変調方式がＱＰＳＫ方式である場合に、２個の符号化ビットが１つの変調シンボルにマッピングされる。
【００５５】
直列／並列変換器３２１は、変調器３１９から出力された変調シンボルを入力して並列変換する。ここで、直列／並列変換器３２１は、変調器３１９から出力された変調シンボルを入力して２個の変調シンボルを一対(pair)にして２個の変調シンボルの対を生成し、前記２個の変調シンボル対のそれぞれをアンテナグループ選択器３２３に出力する。アンテナグループ選択器３２３の動作は後述するので、ここでは、その詳細な説明を省略するものとする。直列／並列変換器３２１で並列変換された信号のそれぞれは、ＳＴＴＤエンコーダ３２５及びＳＴＴＤエンコーダ３２７に入力される。直列／並列変換器３２１、ＳＴＴＤエンコーダ３２５、及びＳＴＴＤエンコーダ３２７の動作を詳細に下述するので、ここでは、その詳細な説明を省略するものとする。ＳＴＴＤエンコーダ３２５は、アンテナグループ選択器３２３から出力された符号化シンボル対を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングした後に拡散器３３１及び拡散器３４１に出力する。拡散器３３１は、ＳＴＴＤエンコーダ３２５から出力された信号を所定の拡散コード(spreading code)で拡散した後に、送信アンテナ３３３を通じて伝送する。拡散器３４１は、ＳＴＴＤエンコーダ３２５から出力された信号を所定の拡散コードで拡散した後に、送信アンテナ３４３を通じて伝送する。また、ＳＴＴＤエンコーダ３２７は、アンテナグループ選択器３２３から出力された符号化シンボル対を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングした後に拡散器３５１及び拡散器３６１に出力する。拡散器３５１は、ＳＴＴＤエンコーダ３２７から出力された信号を所定の拡散コードで拡散した後に、送信アンテナ３５３を通じて伝送する。拡散器３６１は、ＳＴＴＤエンコーダ３２７から出力された信号を所定の拡散コードで拡散した後に、送信アンテナ３６３を通じて伝送する。
【００５６】
また、制御器３３０は、送信器のレートマッチング器３１５と、変調器１１９及びアンテナグループ選択器３２３の動作を制御する。制御器３３０は、現在無線チャンネル状態を考慮して、前記送信器に適用するコーディングレート及び変調方式を決定する。例えば、制御器３３０は、現在無線チャンネル状態が比較的良好な場合には、比較的高いコーディングレートと高い次数の変調方式を使用し、現在無線チャンネル状態が比較的劣化した場合には、比較的低いコーディングレートと低い次数の変調方式を使用するようにコーディングレートと変調方式を決定する。前述したように、ターボエンコーダ３１３のコーディングレートが予め設定されたコーディングレートとして固定されるので、制御器３３０は、レートマッチング器３１５を制御して制御器３３０で決定したコーディングレートに相応するようにターボエンコーダ３１３から出力された符号化ビットをレートマッチングするようにする。また、制御器３３０は、決定された変調方式に相応するように変調器３１９の変調方式を制御する。そして、制御器３３０は、上位階層(high layer)から受信されるシグナリング(signaling)によって前記無線チャンネル状態を認知し、また、データの再伝送動作などを制御するようになる。ここで、制御器３３０は、前記上位階層から受信されるシグナリングがデータの再伝送を制御する場合に、データが初期伝送されたアンテナグループと差別化してデータを伝送する。制御器３３０のデータの再伝送に従うアンテナグループ選択器３２３のアンテナグループの選択制御動作については後述されるので、ここでは、その詳細な説明を省略するものとする。
【００５７】
そうすると、直列／並列変換器３２１、ＳＴＴＤエンコーダ３２５、及びＳＴＴＤエンコーダ３２７の動作を詳細に説明する。直列／並列変換器３２１、ＳＴＴＤエンコーダ３２５、及びＳＴＴＤエンコーダ３２７の動作を説明するに際して、アンテナグループ選択器３２３が直列／並列変換器３２１から出力される変調シンボルのうち、先行する変調シンボルをＳＴＴＤエンコーダ３２５に出力し、直列／並列変換器３２１から出力される変調シンボルのうち、先行する変調シンボルを除外した変調シンボルをＳＴＴＤエンコーダ３２７に出力する場合を仮定する。
【００５８】
まず、変調器３１９から出力された４個の変調シンボルを“(Ｓ１, Ｓ２, Ｓ３, Ｓ４)”であると仮定する。そうすると、直列／並列変換器３２１は、変調器３１９から出力された(Ｓ１, Ｓ２, Ｓ３, Ｓ４)を入力して並列変換した後に、(Ｓ１, Ｓ２)は、ＳＴＴＤエンコーダ３２５に出力し、前記(Ｓ３, Ｓ４)は、ＳＴＴＤエンコーダ３２７に出力する。ＳＴＴＤエンコーダ３２５は、前記変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングし、ＳＴＴＤエンコーダ３２７は、前記変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)を入力してＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。そうすると、ここで、前記変調シンボル(Ｓ１,Ｓ２)及び変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされる過程を説明する。一番目に、前記変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)は、前記ＳＴＴＤ方式に従ってエンコーディングされて下記表３のようなシンボル(Ｓ１, Ｓ２)、(−Ｓ２＊，Ｓ１＊)に出力する。
【００５９】
【表３】
2004364294.tif 000010
【００６０】
前記表３に示すように、ＳＴＴＤエンコーダ３２５は、任意の時点tでは、送信アンテナ３３３を通じてＳ１が伝送され、送信アンテナ３４３を通じて−Ｓ２＊が伝送され、任意の時点ｔ＋Ｔでは、送信アンテナ３３３を通じてＳ２が伝送され、送信アンテナ３４３を通じてＳ１＊が伝送されるようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。
【００６１】
二番目に、前記変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)は、前記ＳＴＴＤ方式に従ってエンコーディングされて下記表４のようなシンボル(Ｓ３, Ｓ４)、(−Ｓ４＊，Ｓ３＊)に出力する。
【００６２】
【表４】
2004364294.tif 000011
【００６３】
前記表４に示すように、ＳＴＴＤエンコーダ３２７は、任意の時点ｔでは、送信アンテナ３５３を通じてＳ３が伝送され、送信アンテナ３６３を通じて−Ｓ４＊が伝送され、任意の時点ｔ＋Ｔでは、送信アンテナ３５３を通じてＳ４が伝送され、送信アンテナ３６３を通じてＳ３＊が伝送されるようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。
【００６４】
ＳＴＴＤエンコーダ３２５及びＳＴＴＤエンコーダ３２７から出力された信号のそれぞれは、前述したように、該当拡散器及び該当送信アンテナを通じて前記送信器に対応する受信器に伝送される。この後に、前記送信器で伝送したデータに対して前記受信器から前記データを正常的に受信できないことを示す、すなわち、エラー発生したデータの再伝送を要求(Re-transmission Request)するＮＡＣＫ信号が受信されると、前記送信器は、前記エラー発生したデータを再伝送するようになる。ここで、再伝送されるデータは、以前に伝送したデータと同一のデータであるか、または同一の情報データビットから生成された他のパリティビットであり、前記再伝送されるデータの形態は、前記移動通信システムで設定する再伝送方式の設定形態に従って決定される。
【００６５】
このように、データを再伝送すべきことを感知すると、制御器３３０は、アンテナグループ選択器３２３が以前にデータを伝送した、すなわち、エラー発生したデータを伝送したアンテナグループとは相互に異なるアンテナグループを選択するように制御する。以前にデータを伝送したアンテナを説明すると、変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされた信号が送信アンテナ３３３及び送信アンテナ３４３を通じて伝送され、変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされた信号が送信アンテナ３５３及び送信アンテナ３６３を通じて伝送される。ここで、送信アンテナ３３３及び送信アンテナ３４３を“第１送信アンテナグループ”であると称し、送信アンテナ３５３及び送信アンテナ３６３を“第２送信アンテナグループ”であると称する。結果的に、以前のデータ伝送のときには、変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされた信号が第１送信アンテナグループを通じて伝送され、変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされた信号が第２送信アンテナグループを通じて伝送される。しかし、このように伝送したデータに対して受信器からＮＡＣＫ信号が受信されると、前記第１送信アンテナグループまたは第２送信アンテナグループを通じたチャンネル状態が劣化することを意味する。このとき、制御器３３０は、以前の送信アンテナグループのように送信アンテナグループを選択した場合に、さらにエラーが発生する確率が多くなるものと判断し、従って、以前の送信アンテナグループと相異するように送信アンテナグループを選択する。すなわち、制御器３３０は、変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされた信号が第２送信アンテナグループを通じて伝送され、変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされた信号が第１送信アンテナグループを通じて伝送されるように、アンテナグループ選択器３２３のアンテナグループの選択動作を制御する。
【００６６】
前記再伝送のときに、変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)及び変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされる過程を説明する。前述したように、制御器３３０の制御の下で送信アンテナグループが変更されるので、直列／並列変換器３２１から出力された変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)は、ＳＴＴＤエンコーダ３２７に入力され、直列／並列変換器３２１から出力された変調シンボル(Ｓ３, Ｓ４)は、ＳＴＴＤエンコーダ３２５に入力される。
【００６７】
一番目に、前記変調シンボル(Ｓ１, Ｓ２)は、前記ＳＴＴＤ方式に従ってエンコーディングされて下記表５のようなシンボル(Ｓ１, Ｓ２)、(−Ｓ２＊，Ｓ１＊)に出力する。
【００６８】
【表５】
2004364294.tif 000012
【００６９】
前記表５に示すように、ＳＴＴＤエンコーダ３２７は、任意の時点ｔでは、送信アンテナ３５３を通じてＳ１が伝送され、送信アンテナ３６３を通じて−Ｓ２＊が伝送され、任意の時点ｔ＋Ｔでは、送信アンテナ３５３を通じてＳ２が伝送され、送信アンテナ３６３を通じてＳ１＊が伝送されるようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。
二番目に、前記変調シンボル(Ｓ３，Ｓ４)は、前記ＳＴＴＤ方式に従ってエンコーディングされて下記表６のようなシンボル(Ｓ３，Ｓ４)、(−Ｓ４＊，Ｓ３＊)に出力する。
【００７０】
【表６】
2004364294.tif 000013
【００７１】
前記表６に示すように、ＳＴＴＤエンコーダ３２５は、任意の時点ｔでは、送信アンテナ３３３を通じてＳ３が伝送され、送信アンテナ３４３を通じて−Ｓ４＊が伝送され、任意の時点ｔ＋Ｔでは、送信アンテナ３３３を通じてＳ４が伝送され、送信アンテナ３４３を通じてＳ３＊が伝送されるようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングする。
【００７２】
図３では、多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでの送信器の構造を説明し、次に、図４を参照して、多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでの受信器の構造を説明する。
【００７３】
図４は、本発明の実施形態に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムの受信器の構造を示す。
図４に示す受信器の構造は、図３で説明した送信器の構造に対応する構造であり、従って、前記受信器は、ＤＳＴＴＤ方式を使用して伝送した信号を受信しなければならない。図４を参照すると、前記受信器は、複数の受信アンテナ４１１、４２１、４３１、４４１と、複数の逆拡散器(de-spreader)４１３、４２３、４３３、４４３と、ＳＴＴＤデコーダ(decoder)４５１、４５３と、アンテナグループ選択器４５５と、並列／直列変換器(parallel to serial converter)４５７と、復調器(de-modulator)４５９と、デインターリーバ(de-interleaver)４６１と、逆レートマッチング(de-rate matching)器４６３と、コンバイナ(combiner)４６５と、ターボデコーダ(turbo decoder)４６７と、ＣＲＣ検査(CRC check)器４６９と、から構成される。また、図４には、前記受信器が複数の受信アンテナ４１１、４２１、４３１、４４１を備えている場合を示しているが、本発明では、前記受信器が備える受信アンテナの個数は直接的な関連がなく、従って、前記受信アンテナの個数に無関係に、本発明が動作可能なことはもちろんである。
【００７４】
まず、受信アンテナ４１１、４２１、４３１、４４１を通じて信号が受信されると、受信アンテナ４１１、４２１、４３１、４４１を通じて受信された信号のそれぞれは、逆拡散器４１３、４２３、４３３、４４３のそれぞれに入力される。すなわち、受信アンテナ４１１を通じて受信された信号は逆拡散器４１３に入力され、受信アンテナ４２１を通じて受信された信号は逆拡散器４２３に入力され、受信アンテナ４３１を通じて受信された信号は逆拡散器４３３に入力され、受信アンテナ４４１を通じて受信された信号は逆拡散器４４３に入力される。逆拡散器４１３は、受信アンテナ４１１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ４５１に出力する。逆拡散器４２３は、受信アンテナ４２１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ４５１に出力する。逆拡散器４３３は、受信アンテナ４３１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ４５３に出力する。逆拡散器４４３は、受信アンテナ４４１から入力された信号を前記受信器に対応する送信器で適用した拡散コードと同一のコードを使用して逆拡散した後にＳＴＴＤデコーダ４５３に出力する。
【００７５】
ＳＴＴＤデコーダ４５１は、逆拡散器４１３及び逆拡散器４２３から出力された信号を入力してＳＴＴＤ方式にてデコーディングした後にアンテナグループ選択器４５５に出力する。また、ＳＴＴＤデコーダ４５３は、逆拡散器４３３及び逆拡散器４４３から出力された信号を入力してＳＴＴＤ方式にてデコーディングした後にアンテナグループ選択器４５５に出力する。そうすると、ここで、ＳＴＴＤデコーダ４５１及びＳＴＴＤデコーダ４５３の動作を詳細に説明する。
まず、図３を参照して説明したように、前記表３及び表４のように、送信器がＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされたシンボルを４個の送信アンテナを通じて伝送するので、受信器が受信する信号は下記式(6)のように表現される。
【００７６】
【数６】
2004364294.tif 000014
【００７７】
前記式(6)において、ｒ１、ｒ２は該当受信時点の受信信号を示し、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は、前記送信器の４個の送信アンテナのそれぞれのチャンネル応答を示し、ｎ１、ｎ２は、白色ガウシアン雑音(Additive White Gaussian Noise；以下、“ＡＷＧＮ”と略称する。)を示す。
【００７８】
そうすると、ＳＴＴＤデコーダ４５１は、前記式５のように表現される受信信号をＳＴＴＤ方式にてデコーディングし、ＳＴＴＤデコーダ４５１が出力する信号は、下記式(7)のように表現される。
【００７９】
【数７】
2004364294.tif 000015
【００８０】
また、ＳＴＴＤデコーダ４５３は、前記式(6)のように表現される受信信号をＳＴＴＤ方式にてデコーディングし、ＳＴＴＤデコーダ４５３が出力する信号は、下記式(8)のように表現される。
【００８１】
【数８】
2004364294.tif 000016
【００８２】
ここで、前記式(7)及び式(8)をまとめると、下記式(9)のように表現される。
【００８３】
【数９】
2004364294.tif 000017
【００８４】
前記式(9)において、“ｎ”は雑音成分を示し、“αj”は、ｊ番目送信アンテナを通じて獲得されたダイバーシティ利得を示す。
前記式(9)に示すように、前記式(7)及び式(8)をまとめると、信号成分及び雑音(noise)成分で分離され、このとき、ダイバーシティ利得を有する４個の信号成分、すなわち、ｓ１〜、ｓ２〜、ｓ３〜、ｓ４〜の４個の信号成分が受信されることを分かる。
【００８５】
結局、ＳＴＴＤデコーダ４５１は、ｓ１〜及びｓ２〜を出力し、ＳＴＴＤデコーダ４５３は、ｓ３〜及びｓ４〜を出力する。従って、アンテナグループ選択器４５５は、ＳＴＴＤデコーダ４５１及びＳＴＴＤデコーダ４５３から出力される信号を入力し、制御器４７０の制御に従って、ＳＴＴＤデコーダ４５１及びＳＴＴＤデコーダ４５３から入力された信号のうちいずれの信号を先に並列／直列変換器４５７に出力するかを決定するようになる。まず、図３で説明したように、前記送信器がデータを最初に伝送した場合を仮定すれば、アンテナグループ選択器４５５は、まず、ＳＴＴＤデコーダ４５１から出力された信号を並列／直列変換器４５７に入力されるように制御し、ＳＴＴＤデコーダ４５３から出力された信号をＳＴＴＤデコーダ４５１から出力された信号の次に並列／直列変換器４５７に入力されるように制御する。
【００８６】
並列／直列変換器４５７は、アンテナグループ選択器４５５から出力された信号を入力して直列変換した後に復調器４５９に出力する。並列／直列変換器４５７から出力される信号はｓ１〜、ｓ２〜、ｓ３〜、ｓ４〜になる。復調器４５９は、並列／直列変換器４５７から出力された信号を入力して前記送信器で適用した変調方式に相応する方式にて復調した後にデインターリーバ４６１に出力する。デインターリーバ４６１は、復調器４５９で出力する符号化ビットを入力して前記送信器で適用したインターリービング方式に相応するようにデインターリービングして逆レートマッチング器４６３に出力する。逆レートマッチング器４６３は、デインターリーバ４６１から出力された信号を入力して前記送信器のレートマッチング方式に相応する方式にて逆レートマッチングした後にコンバイナ４６５に出力する。
【００８７】
コンバイナ４６５は、逆レートマッチング器４６３から出力された符号化ビットを入力して、すでに受信されている符号化ビット及び現在受信した符号化ビットをコンバイニングした後にターボデコーダ４６７に出力する。ここで、コンバイナ４６５にすでに受信されている符号化ビットが存在することは、前記送信器で初期伝送したデータに受信エラーが発生して正常的に受信されることができないことを示す。従って、受信器が再伝送を要請し、これにより、送信器が前記受信エラーが発生したデータに対する再伝送を遂行すると、前記再伝送されたデータが受信処理されて、結局、コンバイナ４６５で以前に受信エラーが発生したデータとコンバイニングされることである。もちろん、現在受信されたデータが初期伝送されたデータである場合には、コンバイナ４６５でコンバイニング動作が発生しないでバイパスされる。まず、前記受信されたデータが初期伝送されたデータであると仮定するので、コンバイナ４６５は、コンバイニング動作を遂行せずバイパスされる。ターボデコーダ４６７は、コンバイナ４６５から出力された信号を入力して前記送信器で適用したターボエンコーディング方式に相応するようにターボデコーディングしてＣＲＣ検査器４６９に出力する。ここで、ターボデコーダ４６７は、コンバイナ４６５から出力される符号化ビット、すなわち、システマティックビット及びパリティビットを入力して、前記システマティックビットを復号することである。ＣＲＣ検査器４６９は、ターボデコーダ４６７から出力されたシステマティックビット、すなわち、情報データビットを入力してパケット(Packet)単位でＣＲＣビットを抽出し、前記抽出されたＣＲＣビットを利用して前記パケットにエラーが発生したか否かを判断する。ＣＲＣ検査器４６９は、前記ＣＲＣ検査結果、パケットにエラーが発生しなかったものと判断されると、前記パケットを出力し、前記パケットの正常的な受信を確認する応答信号ＡＣＫを前記送信器に伝送する。これとは反対に、前記ＣＲＣ検査結果、パケットにエラーが発生したものと判断されると、ＣＲＣ検査器４６９は、前記エラー発生したパケットの再伝送を要求するＮＡＣＫ信号を前記送信器に伝送する。
【００８８】
一方、ＣＲＣ検査器４６９でエラーが発生しないことを示すＡＣＫ信号が出力される場合に、コンバイナ４６５のバッファ(buffer)は初期化され、コンバイナ４６５のバッファに貯蔵されている符号化ビットは除去される。これとは反対に、ＣＲＣ検査器４６９でエラーが発生したことを示すＮＡＣＫ信号が出力される場合に、コンバイナ４６５のバッファに貯蔵されている符号化ビットは、そのままに残される。
【００８９】
前記データの初期伝送を仮定するので、コンバイナ４６５のバッファには貯蔵された符号化ビットが存在せず、また、再伝送を考慮して前記初期伝送によって受信されたデータにエラーが発生したものと仮定する。そうすると、前記受信器は、送信器に前記エラーが発生したデータに対する再伝送を要求するＮＡＣＫ信号を伝送するようになり、前記送信器は、前記受信器からＮＡＣＫ信号を受信することに従って、前記初期に伝送したデータを再伝送するようになる。このとき、前述したように、前記送信器は、前記再伝送であることを考慮して、初期伝送のときの送信アンテナグループと相異した形態の送信アンテナグループを適用してデータを再伝送する。すなわち、前記送信器は、前記表５及び表６で説明したようにデータを再伝送する。
そうすると、ここで、前記データの再伝送に従うＳＴＴＤデコーダ４５１及びＳＴＴＤデコーダ４５３の動作を詳細に説明する。
【００９０】
まず、図３を参照して説明したように、送信器が前記表５及び表６のようにＳＴＴＤ方式にてエンコーディングされたシンボルを４個の送信アンテナを通じて伝送したので、受信器が受信する信号は、下記式(10)のように表現される。
【００９１】
【数１０】
2004364294.tif 000018
【００９２】
そうすると、ＳＴＴＤデコーダ４５１は、前記式(10)のように表現される受信信号をＳＴＴＤ方式にてデコーディングし、ＳＴＴＤデコーダ４５１が出力する信号は、下記式(11)のように表現される。
【００９３】
【数１１】
2004364294.tif 000019
【００９４】
また、ＳＴＴＤデコーダ４５３は、前記式(10)のように表現される受信信号をＳＴＴＤ方式にてデコーディングし、ＳＴＴＤデコーダ４５３が出力する信号は、下記式(12)のように表現される。
【００９５】
【数１２】
2004364294.tif 000020
【００９６】
ここで、前記式(11)及び式(12)をまとめると、下記式(13)のように表現される。
【数１３】
2004364294.tif 000021
【００９７】
しかし、コンバイナ４６５には、すでに初期伝送のときにバッファリングされているデータが存在するので、コンバイナ４６５でコンバイニングされた信号は、下記式(14)のようである。
【００９８】
【数１４】
2004364294.tif 000022
【００９９】
前記式(14)に示すように、本発明は、データの初期伝送のときに(Ｓ１, Ｓ２)及び(Ｓ３, Ｓ４)が伝送される送信アンテナグループ、すなわち、チャンネル状態及びデータの再伝送のときに、(Ｓ１, Ｓ２)及び(Ｓ３, Ｓ４)が伝送される送信アンテナグループを相異するようにし、これによって、ダイバーシティ利得面で効率性が増加することを分かる。本発明を従来技術と比較してみると、従来技術では、(Ｓ１, Ｓ２)は、常にα１α２によるダイバーシティ利得を獲得し、(Ｓ３, Ｓ４)は、常にα3α4によるダイバーシティ利得を獲得する。しかし、本発明では、(Ｓ１, Ｓ２)及び(Ｓ３, Ｓ４)のすべては、常にα１α２α３α４によるダイバーシティ利得を獲得するので、ダイバーシティ利得面で本発明の性能が優れることを分かる。 
【０１００】
そうすると、図５を参照して、従来技術及び本発明に従うダイバーシティ利得性能の差異を説明する。
図５は、一般的な多重アンテナダイバーシティ方式を使用する場合及び本発明に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する場合のダイバーシティ利得を示すグラフである。
【０１０１】
図５に示すように、一般的な多重アンテナダイバーシティ方式、すなわち、一般的なＤＳＴＴＤ方式を使用する場合のビットエラー率(Probability of bit error；Ｐｅ)対ビットの当たり信号対雑音比(SNR(Signal to Noise Ratio)/bit)と本発明に従うＤＳＴＴＤ方式を使用する場合のビットエラー率対ビットの当たり信号対雑音比を比較すると、本発明に従うＳＴＴＤ方式を使用する場合が性能面で優れることを分かる。 
【０１０２】
一方、本発明では、(Ｓ１, Ｓ２)、(Ｓ３, Ｓ４)を対にした初期伝送及び再伝送のときのアンテナスイッチングを例に挙げて説明したが、このような送信データ対の組合せにおいて多様な変形が可能であることはもちろんである。また、アンテナスイッチング方法は、多様な方法にて実現されることができる。例えば、再伝送要求回数に従ってスイッチングする方法などの多様な適用が可能であることは自明である。そして、本発明の実施形態は、４個以上の送信アンテナが使用される場合にも効率的に適用されることができる。ＳＴＴＤ方法のみならず、ＴｘＡＡ方式及び送信ダイバーシティ方式を使用する場合にも、再伝送のときにアンテナ別送信シンボルを異ならせることによって、すなわち、再伝送ごとにシンボルに適用するアンテナ加重値を異ならせることによって、本発明が提案する利得を得ることができることはもちろんである。
【０１０３】
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】一般的な多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでの送信器の構造を示す図。
【図２】一般的な多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでの受信器の構造を示す図。
【図３】本発明の実施形態に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでの送信器の構造を示す図。
【図４】本発明の実施形態に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する移動通信システムでの受信器の構造を示す図。
【図５】一般的な多重アンテナダイバーシティ方式を使用する場合及び本発明に従う多重アンテナダイバーシティ方式を使用する場合のダイバーシティ利得を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０５】
３１１    循環リダンダシー検査添加器
３１３    ターボエンコーダ
３１５    レートマッチング器
３１７    インターリーバ
３１９    変調器
３２１    直列／並列変換器
３２３    アンテナグループ選択器
３２５、３２７    ＳＴＴＤエンコーダ
３３０    制御器
３３１、３４１、３５１、３６１    拡散器
３３３、３４３、３５３、３６３    送信アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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