(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ＳＴＴＤ符号化および動的な電力割当てを用いる多重入力／多重出力無線通信システムを提供することである。【解決手段】多重入力／多重出力無線通信システムにおいて、データシンボルのストリームがＭ個のサブストリームに逆多重化される。ただしＭは２以上の数である。各サブストリームは一対の送信信号にＳＴＴＤ符号化される。電力が、送信信号の受信機から受信される対応するフィードバック信号に従って各送信信号に動的に割り当てられる。【選択図】図３
2004166232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ本の送信アンテナを含む多重入力／多重出力無線通信システムにおいてデータシンボルのストリームを送信するための方法であって、
前記データシンボルのストリームをＭ（Ｍ＝Ｎ／２）個のサブストリームに逆多重化することと、
各サブストリームを一対の送信信号に時空間送信ダイバーシチ（space-time transmit diversity：ＳＴＴＤ）符号化することと、
前記送信信号の受信機から受信される対応するフィードバック信号に従って送信される各信号に動的に電力を割り当てることと
を含む方法。
【請求項２】
前記一対の送信信号は、
【数１】
2004166232.tif 000007
ただし［Ｘｉ１Ｘｉ２］は前記符号化への入力である
によって表される
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一対の送信信号に割り当てられる前記電力は、重み［Ｗｉ１，Ｗｉ２］（ｉ＝１、２、．．．、Ｍ）によって決まり、全送信電力は、
【数２】
2004166232.tif 000008
が一定になるように固定される
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記送信信号を受信することと、
各受信信号を復号化することと、
復号化された信号を合成することと、
合成された信号内の干渉を抑圧することと、
抑圧された信号をシリアルデータストリームに変換することと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記合成することは最大比合成法に基づく
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記抑圧することは反復最小平均二乗誤差プロセスを用いる
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記受信信号からチャンネル係数を推定することと、
前記チャンネル係数から、前記各送信信号のための電力割当ての重みを決めることと
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
Ｎ本の送信アンテナを含む多重入力／多重出力無線通信システムにおいてデータシンボルのストリームを送信するためのシステムであって、
前記データシンボルのストリームをＭ（Ｍ＝Ｎ／２）個のサブストリームに変換するデマルチプレクサと、
各サブストリームから一対の送信信号を生成するための、サブストリーム当たり１つの時空間送信ダイバーシチ（space-time transmit diversity：ＳＴＴＤ）符号器と、
前記送信信号の受信機から受信される対応するフィードバック信号に従って前記各送信信号に動的に電力を割り当てる重み選択ユニットと
を備えるシステム。
【請求項９】
前記送信信号を受信する受信機をさらに備え、該受信機は、
チャンネル推定ユニットと、
受信信号からチャンネル係数を推定するための手段と、
前記チャンネル係数から各送信信号のための電力割当ての重みを決めるための手段と
を備える請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般に無線通信に関し、より詳細には、動的に電力を割り当てる多重入力／多重出力無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送信ダイバーシチは、広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）およびＣＤＭＡ２０００のような第３世代無線通信（３Ｇ）システムにおいて重要な役割を果たす技術の１つである。送信ダイバーシチは、デジタル変調された信号の多数の独立した複製信号を受信機に送信することにより、チャンネルフェージングの影響を低減する。全ての複製信号が同時にフェージングを受ける可能性は非常に小さい。それゆえ、送信ダイバーシチは、チャンネルフェージング下においてシステムの性能を向上することができる。
【０００３】
図１Ａに示されるように、ダイバーシチ利得を最大にするために、送信ダイバーシチのためのオープンループ方式が用いられる。その方式では、送信用に２本アンテナ１０１、１０２と、受信用にたった１本のアンテナ１０３とが用いられる。そのようなシステムでは、送信されるデータが２シンボルＸ１およびＸ２１１０毎に時空間送信ダイバーシチ（（space-time transmit diversity：ＳＴＴＤ）符号器１２０によって符号化され、アンテナ１０１、１０２毎に２シンボルずつの４つの符号化されたシンボル１４０が生成される。ダイバーシチ利得を得るために、各アンテナはそのチャンネルを通して異なるシンボルストリームを送信する。送信されるシンボルは以下の式によって与えられる。
【０００４】
【数１】
2004166232.tif 000003
【０００５】
ただし、＊は共役複素数である。式（１）のＳＴＴＤ出力行列の各行は、図１に示されるような送信アンテナへの出力を表す。
【０００６】
図１Ｂに示されるように、ＳＴＴＤ符号器１２０と組み合わせて、フィードバック情報１５２に従って適応的に電力を割り当てることが知られている。Ｈｕａｗｅｉ著「STTD with Adaptive Transmitted Power Allocation」（3GPP TSG-R WG1 document, TSGR1#26 R1-02-0711, Gyeougju, Korea May 13-16, 2002）を参照されたい。それによれば、重み計算器１５０が、各送信アンテナ１０１、１０２から受信アンテナ１０３への伝搬チャンネル係数ｈ１およびｈ２１５３の正の実関数である重みｗ１およびｗ２１５１を決定する。その重み関数は、受信機性能が最大になるように、送信アンテナへの送信電力の割当てを行う。それゆえ、ｗ１２＋ｗ２２＝１という条件が常に満たされることになる。その重みは、ユーザ端末（ＵＥ）からのフィードバックチャンネル情報１５２から計算される。そのフィードバックチャンネル情報は、既存のＴｘＡＡクローズドループ送信ダイバーシチモードの場合に行われるように、３ＧＰＰ標準規格において定義されるアップリンク個別物理制御チャンネル（ＤＰＣＣＨ）内のフィードバックインジケータ（ＦＢＩ）ビットによって搬送することができる。
【０００７】
理論的な解析およびシミュレーション結果は、現在のＳＴＴＤと比較して、そのような適応ＳＴＴＤ（ＡＳＴＴＤ）が、全てのＵＥ速度において生のビット誤り率（ＢＥＲ）で測定した場合に１．５５ｄＢの性能利得を与え、２０〜１２０ｋｍ／ｈの速度の範囲内の復号化されたＢＥＲにおいて、１．０〜０．７ｄＢの性能利得を与えることを証明している。また、ＡＳＴＴＤが必要とするフィードバック情報は、標準的なクローズドループ送信ダイバーシチモードに比べて簡単である。
【０００８】
多重入力／多重出力（ＭＩＭＯ）技術が、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）のための３ＧＰＰ標準規格において提案されている。ＭＩＭＯは送信および受信両方の場合に多数のアンテナを用いる。送信機および受信機の両方において多数のアンテナが配置されるので、より高い容量あるは送信速度を達成することができる。しかしながら、無線機はより複雑になる。
【０００９】
これは、多数のアンテナから同時に送信される信号が所望の信号と干渉するようになり、それゆえ受信される信号を検出するために、高度で、より複雑な受信機が必要とされるためである。一方、現在の３Ｇ標準規格は、音声および低データ速度のユーザ用の送信機構成を既に規定している。それは、現在の３Ｇシステムと下位互換性のある、高速データのユーザ用のＭＩＭＯシステムを設計する上で重要な問題である。下位互換性の場合、システム全体の複雑さは低減することができるが、１セル内のユーザの数も増加するようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、ＳＴＴＤ符号化および動的な電力割当てを用いる多重入力／多重出力無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
多重入力／多重出力無線通信システムにおいて、データシンボルのストリームがＭ個のサブストリームに逆多重化される。ただし、Ｍは１より大きい数である。各サブストリームは一対の送信信号にＳＴＴＤ符号化される。送信信号の受信機から受信される対応するフィードバック信号にしたがって、各送信信号に電力が動的に割り当てられ、割り当てられる全電力が一定になるようにする。
【００１２】
そのフィードバックは、チャンネル推定ユニットおよび重み計算ユニットによって受信機内で決まる。重み計算ユニットは、送信される信号当たり１つの重み付けパラメータを計算する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図２は、本発明による多重入力／多重出力無線通信システム（ＭＩＭＯ）のための送信機２００を示す。送信機２００は、多数のＳＴＴＤ符号器２３０に接続されるデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）２１０を含む。各ＳＴＴＤ符号器２３０は、２つの出力信号２３１を生成する。出力信号２３１の各対の電力は重み付けされる（２５０）。重み付けされた信号は、Ｍ対のアンテナ２４０に結合される。アンテナのｉ番目のグループのＳＴＴＤ符号器出力は、以下の式によって表すことができる。
【００１４】
【数２】
2004166232.tif 000004
【００１５】
ただし［Ｘｉ１Ｘｉ２］は、図２に示されるように、アンテナのｉ番目のグループのＳＴＴＤ符号器への入力２１１である。
【００１６】
アンテナのｉ番目のグループに割り当てられる電力は、重み選択ブロック２６０によって、［Ｗｉ１，Ｗｉ２］（ｉ＝１、２、．．．、Ｍ）として決定される。重みＷのための値は、全送信電力が一定である、すなわち以下の式が成り立つという制約の下で、受信機３００からのフィードバック信号２６１に基づいて決定される。
【００１７】
【数３】
2004166232.tif 000005
【００１８】
重み選択ブロック２６０は、システムリソースがフィードバック信号２６１に基づく電力要件を満たすことができないときに、重み選択の最終的な判定を行う。
【００１９】
図３は、受信機３００をさらに詳細に示す。その受信機は、受信用にＲ本のアンテナ３０１を用いる。各アンテナでは、受信された信号ｒｉ（ｎ）３０２（ｉ＝１、．．．、Ｒ）がＭ個のＳＴＴＤ復号器３１０に給送される。ただし、Ｍは送信機側のＳＴＴＤ符号器の数に等しい。
【００２０】
アンテナｉにおける復号器ｊのための出力Ｓｉｊ（ｎ）は以下の式によって与えられる。
【００２１】
【数４】
2004166232.tif 000006
【００２２】
ただしｈｊｉは、ｊ番目の送信アンテナからｉ番目の受信アンテナへのチャンネル係数である。ここで、チャンネル係数は、各アンテナにおいて受信される信号から推定されることができる（３２０）。推定されたチャンネル係数に基づいて、各送信アンテナのための電力割当ての重みＷが計算され（３３０）、図２の送信機２００に返送される（２６１）。
【００２３】
各アンテナにおける復号器ｊの出力はさらに、最大比合成（ＭＲＣ）法に基づいて合成され（３４０）、干渉抑圧ブロック３５０への入力が形成される。干渉抑圧ブロック３５０の出力において信号対干渉＋雑音比（ＳＩＮＲ）を最大にするために、反復最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）のような干渉抑圧プロセスを実施することができる。干渉抑圧ブロックからの並列な出力は、シリアルデータストリーム３０９に変換され（３６０）、復調およびチャンネル復号化のための入力が形成される。
【００２４】
本発明は、「Technical Specification Group Radio Access Network; Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink, Packet Access, Technical Report」（3GPP TR 25.848 V4.0.0, March 2001（TR 25.848））に記載される従来技術のＭＩＭＯシステムより優れた一改善形態である。上記のようなシステムは、従来のシステムよりも構成がより簡単である。送信機においてＳＴＴＤ符号器を用いると、受信機を設計する場合に、レイヤ構造の受信機構造（ＶＢＬＡＳＴ）のような複雑な受信機構造は必要とされない。ＴＲ  ２５．８４８の１７ページ図７を参照されたい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
上記のシステムは相関があるフェージングチャンネルの影響を受けにくいのに対して、従来技術のＭＩＭＯシステムはチャンネル相関の影響を受けやすく、一般的に、より高いダイバーシチ利得を達成するために、送信アンテナの場合に無相関のダイバーシチが前提とされる。従来技術のＭＩＭＯシステムでは、受信アンテナの数が、送信アンテナの数以上でなければならない。本発明ではそのような制限はない。さらに、適応的に電力を割り当てる本発明のＭＩＭＯシステムは、３Ｇ  Ｗ−ＣＤＭＡシステムと下位互換性がある。
【００２６】
本発明の精神および範囲内で種々の他の適応形態および変更形態を実施できることは理解されたい。それゆえ、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲内に入るそのような全ての変形形態および変更形態を網羅することである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】従来技術のＳＴＴＤ送信機のブロック図である。
【図１Ｂ】適応的な電力制御を用いる従来技術のＳＴＴＤ送信機のブロック図である。
【図２】本発明によるＭＩＭＯ送信機のブロック図である。
【図３】本発明によるＭＩＭＯ受信機のブロック図である。
【図１Ａ】
2004166232.tif 000009
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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