(57)【要約】【課題】フレーム効率を低下させることなく、十分なダイバーシチ利得を得ることができる送信ダイバーシチ方法による送信・受信方法を提供する。【解決手段】送信方法は、直交時空符号化行列を用いて時空符号化器１において送信信号の時空符号化処理を行い、時空符号化処理後の信号をコピーしてコピー信号の組を２組用意し、拡散器２〜５において、これら２組のコピー信号の組を各々異なる拡散コード＃１、＃２によって拡散し、この拡散後の信号をそれぞれ個別のアンテナ２ａ〜５ａから送信する。受信方法は、アンテナ６ａによって受信された信号を、送信時に使用された拡散コードによって逆拡散し、逆拡散された信号に対して時空復号を行い、得られる複数の時空復号信号を合成する。【選択図】    図１
2004200870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交時空符号化行列を用いて送信信号の時空符号化処理を行い、
前記時空符号化処理後の信号をコピーしてコピー信号の組を複数用意し、
これら複数のコピー信号の組を各々異なる拡散コードによって拡散し、
この拡散後の信号をそれぞれ個別のアンテナから送信することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による送信方法。
【請求項２】
アンテナによって受信された信号を、送信時に使用された拡散コードによって逆拡散し、
逆拡散された信号に対して時空復号を行い、
得られる複数の時空復号信号を合成することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信方法。
【請求項３】
直交時空符号化行列を用いて送信信号の時空符号化処理を行う時空符号化手段と、
前記時空符号化手段の出力信号を異なる複数の拡散コードによって拡散する拡散手段と、
を具備し、前記各拡散手段の出力信号をそれぞれ個別のアンテナから送信することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による送信装置。
【請求項４】
前記拡散手段は、前記時空符号化手段の出力を複数シンボル毎に直並列変換する変換器と、前記変換器の複数の出力を各々同一の拡散コードによって拡散する複数の拡散器と、各拡散器の出力に他の拡散コードによって拡散された他のユーザ信号を多重する複数の多重器と、前記複数の多重器の出力を多重する逆フーリエ変換器とを具備することを特徴とする請求項３に記載の送信ダイバーシチ方法による送信装置。
【請求項５】
アンテナによって受信された信号を、送信時に使用された複数の拡散コードによって逆拡散する複数の逆拡散手段と、
前記逆拡散手段の各出力に対して時空復号を行う時空復号手段と、
前記時空復号手段によって得られる複数の時空復号信号を合成する合成手段と、
を具備することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信装置。
【請求項６】
アンテナによって受信された信号をサブキャリア信号に変換する高速フーリエ変換手段と、
前記高速フーリエ変換手段の各出力信号を各々送信時に使用された複数の拡散コードによって逆拡散する逆拡散手段と、
前記逆拡散手段の出力に対して時空復号を行う時空復号手段と、
前記時空復号手段によって得られる複数の時空復号信号を合成する合成手段と、
前記合成手段の出力を並直列変換する変換器と、
を具備することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信装置。
【請求項７】
複数のアンテナと、前記複数のアンテナにおいて受信された信号を処理する複数の受信ユニットと、前記複数の受信ユニットの出力を合成する合成手段とを具備し、
前記受信ユニットは、
アンテナによって受信された信号を、送信時に使用された複数の拡散コードによって逆拡散する複数の逆拡散手段と、
前記逆拡散手段の各出力に対して時空復号を行う時空復号手段と、
前記時空復号手段によって得られる複数の時空復号信号を合成する合成器と、
を具備することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話、自動車電話等の移動無線通信に用いて好適な送信ダイバーシチ方法による送信・受信方法および送信・受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動通信システムが益々発展し、それに伴い、更なる広帯域化、高周波数化および高信頼化が要求されている。このため、端末の無線部を増加させることなく伝送品質を向上させる送信ダイバーシチ技術が有効であり、送信アンテナが２本以上の送信ダイバーシチを効率良く行う方法が求められている。
【０００３】
４本のアンテナを使用する従来の方法として、非特許文献１に示されている８行４列の時空符号化行列を用いる方法がある。図６にこの方法の概略を示す。この方法は、送信すべき信号をＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4とすると、時空符号化行列は、
【数１】
2004200870.tif 000003
によって表される。時刻１で行列の第１行の４要素を同時に４本のアンテナで送信し、時刻２で行列の第２行の４要素を４本のアンテナで同時に送信する。以下同様に第８行目まで送信を行う。
【０００４】
アンテナ＃ｎ（＝１，２，３，４）から受信機までのチャネル応答をｈ1，ｈ2，ｈ3，ｈ4とすると時刻１から時刻８までの受信信号は、
【数２】
2004200870.tif 000004
となる。チャネル推定値ｈ1，ｈ2，ｈ3，ｈ4を用いて復号を行うと、
【数３】
2004200870.tif 000005
同様に、
【数４】
2004200870.tif 000006
となり、４重のダイバーシチ利得を得ながら、信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4を復号することができる。
【０００５】
この方式の場合、４重のダイバーシチ利得が得られるものの、４シンボル送信するために、８タイムスロット必要であり、フレーム効率を損なうという問題がある。また、復号に際しては、この８タイムスロット間でチャンネル変動がある場合には、復号した信号の品質が低下するという問題があり、タイムスロットが長いため、チャンネル変動の影響を受けやすいという問題もある。
【０００６】
また、別の従来例として、非特許文献２に示されている準直交の４行４列の時空符号化行列を用いる方法がある。図７にこの方法の概略を示す。この方法は、送信すべき信号をＳ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4とすると、時空符号化行列は、
【数５】
2004200870.tif 000007
によって表される。受信信号は、
【数６】
2004200870.tif 000008
となる。
【０００７】
チャネル推定値ｈ1，ｈ2，ｈ3，ｈ4を用いて復号を行うと、
【数７】
2004200870.tif 000009
となる。同様に、
【数８】
2004200870.tif 000010
となる。ここで、
【数９】
2004200870.tif 000011
とおくと、
【数１０】
2004200870.tif 000012
および
【数１１】
2004200870.tif 000013
と表される。
【０００８】
したがって、αとβの推定値を用いて干渉成分をキャンセルすると、
【数１２】
2004200870.tif 000014
となり、α＋βで正規化すると、
【数１３】
2004200870.tif 000015
となる。同様に、
【数１４】
2004200870.tif 000016
となり、Ｓ1とＳ3をそれぞれ取り出すことができる。また、同様に、
【数１５】
2004200870.tif 000017
となり、Ｓ2とＳ4をそれぞれ取り出すことができる。この方式の場合、復号後に更に干渉成分の除去の演算が必要であり、また、βの項の影響によりダイバーシチ利得が減るという問題がある。
【０００９】
【非特許文献１】
V.Tarokh.H.Jafarkhani,and A.R.Calderbank,“Space-time blockcodes from orthogonal designs,”IEEE Trans.on InformationTheory.vol.45,no.5.pp.1456-1467,July 1999.
【非特許文献２】
S.Rouquette,S.Mcrigeault,and K,Gosse,“Orthogonal fulldiversity space-time block coding based on transmit channelstate Information for 4 Tx antennas,”in Proc.ICC 02.New York,pp.558-562.April-May 2002.
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、８行４列の直交時空符号化行列を用いるとフレーム効率が低下し、４行４列の準直交時空符号化行列を用いるとダイバーシチ利得が低下するという問題が生じていた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、タイムスロット長を長くすることなく、しかも、十分なダイバーシチ利得を得ることができる送信ダイバーシチ方法による送信・受信方法および送信・受信装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、直交時空符号化行列を用いて送信信号の時空符号化処理を行い、前記時空符号化処理後の信号をコピーしてコピー信号の組を複数用意し、これら複数のコピー信号の組を各々異なる拡散コードによって拡散し、この拡散後の信号をそれぞれ個別のアンテナから送信することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による送信方法である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、アンテナによって受信された信号を、送信時に使用された拡散コードによって逆拡散し、逆拡散された信号に対して時空復号を行い、得られる複数の時空復号信号を合成することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信方法である。
請求項３に記載の発明は、直交時空符号化行列を用いて送信信号の時空符号化処理を行う時空符号化手段と、前記時空符号化手段の出力信号を異なる複数の拡散コードによって拡散する拡散手段とを具備し、前記各拡散手段の出力信号をそれぞれ個別のアンテナから送信することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による送信装置である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の送信ダイバーシチ方法による送信装置において、前記拡散手段は、前記時空符号化手段の出力を複数シンボル毎に直並列変換する変換器と、前記変換器の複数の出力を各々同一の拡散コードによって拡散する複数の拡散器と、各拡散器の出力に他の拡散コードによって拡散された他のユーザ信号を多重する複数の多重器と、前記複数の多重器の出力を多重する逆フーリエ変換器とを具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、アンテナによって受信された信号を、送信時に使用された複数の拡散コードによって逆拡散する複数の逆拡散手段と、前記逆拡散手段の各出力に対して時空復号を行う時空復号手段と、前記時空復号手段によって得られる複数の時空復号信号を合成する合成手段とを具備することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信装置である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、アンテナによって受信された信号をサブキャリア信号に変換する高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換手段の各出力信号を各々送信時に使用された複数の拡散コードによって逆拡散する逆拡散手段と、前記逆拡散手段の出力に対して時空復号を行う時空復号手段と、前記時空復号手段によって得られる複数の時空復号信号を合成する合成手段と、前記合成手段の出力を並直列変換する変換器とを具備することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信装置である。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、複数のアンテナと、前記複数のアンテナにおいて受信された信号を処理する複数の受信ユニットと、前記複数の受信ユニットの出力を合成する合成手段具備し、前記受信ユニットは、アンテナによって受信された信号を、送信時に使用された複数の拡散コードによって逆拡散する複数の逆拡散手段と、前記逆拡散手段の各出力に対して時空復号を行う時空復号手段と、前記時空復号手段によって得られる複数の時空復号信号を合成する合成器とを具備することを特徴とする送信ダイバーシチ方法による受信装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明を詳細に説明する。図１、図２はこの発明の基本原理を説明するための説明図であり、図１は送信装置の基本構成を示すブロック図、図２は受信装置の基本構成を示すブロック図である。
図１において、時空符号化器１は２行２列の直交時空符号化器であり、その出力はそれぞれ２分岐される。１組の時空符号化出力信号には、拡散器２，３において拡散コード＃１が割り当てられ、他の１組の時空符号化出力には、拡散器４，５において、拡散コード＃１と異なる拡散コード＃２が割り当てられる。拡散器２〜５において上記の拡散コード＃１、＃２によって拡散された送信信号はアンテナ２ａ〜５ａから送信され、受信機６のアンテナ６ａによって受信される。
【００１８】
本説明図の送信装置では、符号化率１の直交時空符号化行列である２行２列の符号化行列を用いて、送信信号Ｓ1，Ｓ２を符号化する。符号化行列は次式で表される。
【数１６】
2004200870.tif 000018
この時空符号化器１の出力を２分岐して２組の同一の時空符号化出力を生成する。次に、この２組の符号化出力を直交している２組の拡散コードを用いて拡散を行う。簡単のため、２組の拡散コードをそれぞれ
【数１７】
2004200870.tif 000019
とすると、拡散器２〜５の出力信号は、
【数１８】
2004200870.tif 000020
となり、これらの拡散信号が送信される。
【００１９】
各アンテナ２ａ〜５ａから受信機６への応答をｈ1，ｈ2，ｈ3，ｈ4とすると、受信信号は、
【数１９】
2004200870.tif 000021
となる。この受信信号ｒ1、ｒ2、ｒ3，ｒ4を逆拡散器７（図２）において拡散コードｃ1を用いて逆拡散すると、
【数２０】
2004200870.tif 000022
となり、逆拡散器８において拡散コードｃ2を用いて逆拡散すると、
【数２１】
2004200870.tif 000023
となる。
【００２０】
時空復号器９において、ν1に対してチャネル推定値ｈ1，ｈ2を用いて復号を行うと、
【数２２】
2004200870.tif 000024
同様に、時空復号器１０において、ν2に対してチャネル推定値ｈ3，ｈ4を用いて復号を行うと、
【数２３】
2004200870.tif 000025
となる。これらの復号信号を加算器５０、５１において合成すると、
【数２４】
2004200870.tif 000026
となり、受信信号からＳ1，Ｓ2が得られる。
【００２１】
本説明図の装置の場合には符号化率は１であり、かつ、４重のダイバーシチ利得が得られていることが分かる。また、時間方向には２タイムロットだけ必要となるため、８行４列の時空符号化行列の時空符号化行列を用いる場合よりもチャンネルの時間変動に対する影響が少なくなるとう利点も有している。
【００２２】
次に、本発明の一実施の形態について、図３〜図５を参照して説明する。図３は同実施の形態による送信装置の構成を示すブロック図である。この図に示すように、送信データは、符号器１１において誤り訂正符号化が行われ、マッピング回路１２において変調コンステレーションへのマッピングが行われ、インターリーブ回路１３においてインタリーブ処理が施された後、時空符号化器１４において上述の２行２列の直交時空符号化行列を用いて符号化される。
【００２３】
この符号器出力を２分岐して２組の時空符号化信号を生成する。時空符号化行列の１列目の信号は１番目の送信アンテナブランチ１６内のブロックＳ／Ｐ変換器２１において、２シンボル毎に直並列変換され、拡散器２２、２２・・・において拡散コード＃１を用いて時間方向に拡散され、更に、多重器２３、２３・・・において他の拡散コードを用いて拡散された他のユーザ信号と多重される。各サブキャリア毎に多重された信号は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）回路２４において多重される。この逆高速フーリエ変換回路２４の出力信号は、キャリア周波数に変換されアンテナ１６ａから送信される。
【００２４】
同様に、時空符号化行列の２列目の信号は、２番目の送信アンテナブランチ１７のブロックＳ／Ｐ変換器２１において、サブキャリア数に直並列変換され、拡散器２２、２２・・・において拡散コード＃１を用いて時間方向に拡散され、多重器２３、２３・・・において他のユーザ信号と多重され、逆高速フーリエ変換回路２４において周波数多重され、アンテナ１７ａから送信される。
【００２５】
また、時空符号化行列の３列目の信号は、３番目の送信アンテナブランチ１８において、上記と同様に、拡散コード＃２を用いて時間方向に拡散され、アンテナ１８ａから送信される。同様に、時空符号化行列の４列目の信号は、４番目の送信アンテナブランチ１９において、拡散コード＃２を用いて時間方向に拡散され、アンテナ１９ａから送信される。
【００２６】
図４に、送信アンテナブランチ１６ａ〜１９ａにおけるフレーム信号の構成例を示す。受信側で各送信アンテナ１６ａ〜１９ａからのチャンネル応答を推定する必要があるため、パイロット信号を多重しておく。図に示す例では、パイロット信号を拡散コードを用いて拡散して、拡散されたデータ信号と多重する構成である。
【００２７】
次に、この発明の実施形態による受信装置を図５を参照して説明する。
図において、３０ａ、３１ａはアンテナ、３０、３１は同一構成による受信ユニットである。この実施形態は受信アンテナ・ダイバーシチ方式を採っており、このため、アンテナおよび受信ユニットが各々２系統設けられている。なお、図３の送信装置からの信号の復調は、１系統のアンテナおよび受信ユニットでも可能である。
【００２８】
図において、受信信号は高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）３３を用いてサブキャリア信号に変換される。各サブキャリアについて、逆拡散器３４ａ〜３４ｄにおいて各アンテナからのパイロット信号に割り当てられている拡散符号を用いて受信サブキャリア信号の逆拡散を行い、次いで、変調位相成分除去器３５ａ〜３５ｄにおいて、逆拡散器３４ａ〜３４ｄの出力のパイロット信号の変調位相成分を除去することにより、各サブキャリアにおける各アンテナ１６ａ〜１９ａからのチャンネル応答を推定し、推定値ｈ1，ｈ2，ｈ3，ｈ4を時空復号器３７ａ、３７ｂへ出力する。
【００２９】
また、逆拡散器３６ａにおいて、受信サブキャリア信号を拡散コード＃１を用いて逆拡散することによりアンテナ１６ａと１７ａからの送信信号の合成信号を抽出する。同様に、逆拡散器３６ｂにおいて、受信サブキャリア信号を拡散コード＃２を用いて逆拡散することによりアンテナ１８ａと１９ａからの送信信号の合成信号を抽出する。
【００３０】
次に、時空復号器３７ａにおいて、送信アンテナ１６ａと１７ａに対応するチャンネル推定値ｈ1、ｈ2を用いて拡散コード＃１で逆拡散した信号の時空復号を行い再生信号を得る。同様に、送信アンテナ１８ａと１９ａに対応するチャンネル推定値ｈ3、ｈ4を用いて拡散符号＃２で逆拡散した信号の時空復号を行い再生信号を得る。これらの再生信号は加算器３８ａ、３９ａにおいて加算され、より品質の良好な再生信号が得られる。
【００３１】
次に、上述した受信ユニット３０によって得られた再生信号と、受信ユニット３１によって得られた再生信号とが加算器３９、３９・・・において加算され、次いで、ブロックＰ／Ｓ変換器４１においてシリアルデータに変換され、デインターリーブ回路４１、復号器４２を介して再生データとして出力される。アンテナ３０ａ、３１ａ、受信ユニット３０、３１によるアンテナダイバーシチにより、さらに良好な品質の再生信号を得ることができる。
なお、上述の実施の形態では、パイロット信号を符号多重しているが、パイロット信号をデータ信号と時間多重する構成にしてもよい。また、送信アンテナ数が４の場合について示したが、それ以上の場合でも用いる拡散符号の数を増やすことにより容易に拡張できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、正方行列の直交時空符号と複数の拡散符号を用いて送信ダイバーシチを行っているため、符号化率を１に保ったままアンテナ本数分のダイバーシチ利得を得る効果を奏し、また簡単な構成で復号することができ、係る送受信装置の性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による送信方法の基本原理を説明するための説明図である。
【図２】この発明による受信方法の基本原理を説明するための説明図である。
【図３】この発明の一実施形態による送信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３におけるアンテナ１６ａ〜１９ａから送信される信号のフレーム構成を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態による受信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の送信ダイバーシチ方法を説明するための説明図である。
【図７】従来の送信ダイバーシチ方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１、１４…時空符号化器
２〜５、２２…拡散器
２ａ〜５ａ、６ａ、１６ａ〜１９ａ、３０ａ、３１ａ…アンテナ
６…受信機
７，８、３４ａ〜３４ｄ、３６ａ、３６ｂ…逆拡散器
９、１０、３７ａ、３７ｂ…時空復号器
２１…ブロックＳ／Ｐ変換器
２３…多重器
２４…逆高速フーリエ変換器
３３…高速フーリエ変換器
３８ａ、３８ｂ、３９、５０、５１…加算器
４０…ブロックＰ／Ｓ変換器
【図１】
2004200870.tif 000027
【図２】
2004200870.tif 000028
【図３】
2004200870.tif 000029
【図４】
2004200870.tif 000030
【図５】
2004200870.tif 000031
【図６】
2004200870.tif 000032
【図７】
2004200870.tif 000033