(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された符号ストリームに対してＳ／Ｐ変換を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するＳ／Ｐ変換手段と、
特定の拡散コードを用いて第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第１パスの第１及び第２拡散系列を出力する第１拡散手段と、
第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ符号化を行い、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するＳＴＴＤ符号化手段と、
前記特定の拡散コードを用いて、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第２パスの第１及び第２拡散系列を出力する第２拡散手段と、
第２パスの第１及び第２拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第１及び第２拡散系列を出力する直交変換手段と、
第１パスの第１及び第２拡散系列をそれぞれ直交変換された第１及び第２拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナから送信する合成手段と、
を備える送信システム。
【請求項２】
Ｓ／Ｐ変換手段と第１拡散手段との間に設置され、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して正規化処理を行う第１正規化手段と、
ＳＴＴＤ符号化手段と第２拡散手段との間に設置され、ＳＴＴＤ符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して正規化処理を行う第２正規化手段と、
を備える請求項１記載の送信システム。
【請求項３】
二つの送信アンテナを一組としてグループ分けし、対応のユーザ端末に使うグループ化手段を具備し、
前記Ｓ／Ｐ変換手段、前記第１拡散手段、前記ＳＴＴＤ符号化手段、前記第２拡散手段、前記直交変換手段、及び、前記合成手段は、各ユーザ端末の符号ストリームに対して処理を行う、
請求項１記載の送信システム。
【請求項４】
前記グループ化手段は、データソースからの符号ストリームを各ユーザ端末の符号ストリームに分ける、
請求項３記載の送信システム。
【請求項５】
前記グループ化手段は、二つ毎のアンテナチャネルフェージングの相関に基づいて、二つの送信アンテナを一組として分ける、
請求項３記載の送信システム。
【請求項６】
請求項１記載の送信システムから送信され、受信アンテナから入力された信号に対して逆拡散を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力する逆拡散手段と、
前記第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ復号を行い、復号された符号ストリームを出力するＳＴＴＤ復号手段と、
を備える受信システム。
【請求項７】
前記逆拡散手段は、相応の逆拡散行列を利用して、受信した符号中のチップベクトルと掛け合わせることによって、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して逆拡散を行う、
請求項６記載の受信システム。
【請求項８】
前記ＳＴＴＤ復号手段は、受信した符号ストリーム中の符号が組み合わせたベクトルをチャネル行列と掛け合わせることによって、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して復号を行う、
請求項６記載の受信システム。
【請求項９】
入力された符号ストリームに対してＳ／Ｐ変換を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するステップと、
特定の拡散コードを用いて第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第１パスの第１及び第２拡散系列を出力するステップと、
第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ符号化を行い、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するステップと、
前記特定の拡散コードを用いて、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第２パスの第１及び第２拡散系列を出力するステップと、
第２パスの第１及び第２拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第１及び第２拡散系列を出力するステップと、
第１パスの第１及び第２拡散系列をそれぞれ直交変換された第１及び第２拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナから送信するステップと、
を備える送信方法。
【請求項１０】
第１符号ストリームと第２符号ストリームに正規化処理を行うステップと、
ＳＴＴＤ符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して正規化処理を行うステップと、
を備える請求項９記載の送信方法。
【請求項１１】
二つの送信アンテナを一組としてグループ分けし、対応のユーザ端末に使い、各ユーザ端末の符号ストリームに対して各ステップを行う、
請求項９記載の送信方法。
【請求項１２】
データソースからの符号ストリームを各ユーザ端末の符号ストリームに分ける、
請求項１１記載の送信方法。
【請求項１３】
二つ毎のアンテナチャネルフェージングの相関に基づいて、二つの送信アンテナを一組として分ける、
請求項１１記載の送信方法。
【請求項１４】
請求項９記載の送信方法で送信され、受信アンテナから入力された信号に対して逆拡散を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するステップと、
前記第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ復号を行い、復号された符号ストリームを出力するステップと、
を備える受信方法。
【請求項１５】
相応の逆拡散行列を利用して、受信した符号中のチップベクトルと掛け合わせることによって、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して逆拡散を行う、
請求項１４記載の受信方法。
【請求項１６】
受信した符号ストリーム中の符号が組み合わせたベクトルをチャネル行列と掛け合わせることによって、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ復号を行う、
請求項１４記載の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナＣＤＭＡ無線通信システムにおける時空間送信系列の送受信に関し、具体的には、送信する系列が直交性を有し、受信側で低い複雑度で受信信号の検出を実現できる送信システム、送信方法と相応の受信システム、受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）システムは、３Ｇと４Ｇセルラーシステム、固定無線アクセスシステム及び無線ローカルエリアネットワークにおいて高速伝送を実現する最も潜在能力を持つ技術である（非特許文献１）。ＭＩＭＯシステムは、空間ダイバーシチシステムと多元接続システムの２種類に大別され、それぞれ異なる特性と長所を持つ。
【０００３】
空間ダイバーシチシステムでは異なるアンテナで同一のデータを送信し、各アンテナの空間フェージング特性の統計が独立しているため、このような伝送方式は空間選択性フェージングに有効に対抗できる。ＳＴＴＤ（Space-Time block coding based Transmit Diversity, STTD）が即ちこういうシステムである。ＳＴＴＤは特殊な直交設計を有し、優れた性能や実現性から、学術界と産業界で広く注目され、現在では最も研究され且つ使用される時空間符号化と変調の技術となっている。この技術が提案されてから間もなく、ＷＣＤＭＡ提案３Ｇ ＴＳ 25．221（非特許文献６）に正式に取り入れられ、採用する符号化方式は典型的な２×２時空間ブロック符号である。
【０００４】
多元接続システムはシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換後のビットストリームを異なるアンテナで送信し、異なるアンテナ無線チャネルの独立性を利用して同時に伝送された異なるデータを識別し、システムの容量を増加させる。多元接続システムとして、Ｖ−ＢＬＡＳＴシステムが挙げられる。
【０００５】
Ｖ−ＢＬＡＳＴシステムは大きい容量を有し、空間ダイバーシチの能力を備え、また、同一時刻に送信された異なるデータを識別するために、送信アンテナ数以上の受信側のアンテナ数が求められている。しかしながら、セルラー通信システムについて言えば、携帯電話のサイズと携帯性への要求がアンテナの数を制限している。
【０００６】
この問題を解決するために、Nortelは３ＧＰＰのためにＭＰＤ（Multi-path Diversity）を提案している（非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５）。ＭＰＤはＶ−ＢＬＡＳＴと同様のスループット率を有しているが、送信アンテナ数以上の受信アンテナを要求しない。ＭＰＤ送信システムは図１に示すように、まず、Ｓ／Ｐ変換手段８１はデータソースからの符号ストリームに対してＳ／Ｐ変換を行って、第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2の二つの符号ストリームを得る。
【０００７】
次に、上述の第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2は分岐され、その中の一つのブランチは第１正規化手段８２で、例えば、送信される符号の電力が１となるよう第１符号ストリームと第２符号ストリームの符号に定数1/√2を掛ける等の正規化処理が行われる。正規化された符号ストリームはそれから第１拡散手段８３で拡散処理される。例えば、特定の拡散コードと拡散される符号とを掛け合わせ、第１パスの第１拡散系列と第２拡散系列を出力する。
【０００８】
もう一つのブランチの符号ストリームは、ＳＴＴＤ符号化手段８４に入力され、次の（１）に示す処理が行われる。
【数１】
0004709211.tif 000002
【０００９】
ＳＴＴＤ符号化手段８４からＳＴＴＤ符号化を経た符号ストリーム−ｓ2＊とｓ1＊が出力され、第２正規化手段８５で上述の符号ストリーム−ｓ2＊とｓ1＊に対して、例えば定数1/√2を掛ける等の正規化処理が行われる。
【００１０】
正規化された後、出力された符号ストリームは第２拡散手段８６で拡散処理され、特定の拡散コードと拡散される符号ストリームを掛け合わせて第２パスの第１拡散系列と第２拡散系列が出力される。
【００１１】
そして、第２パスの第１拡散系列と第２拡散系列は遅延手段８７で１チップ（chip）分遅延され、その後、合成手段８８で遅延された第２パスの第１拡散系列と第２拡散系列はそれぞれ拡散後の第１パスの第１拡散系列と第２拡散系列と加算され、二つのアンテナを通して送信される。
【００１２】
図２はＭＰＤ受信システムの構成を示すブロック図である。受信アンテナから受信した信号は逆拡散手段９１に入力され、逆拡散処理が行われる。つまり、相応の拡散コードベクトルと受信した符号のチップベクトルを用いて内積が取られる。
【非特許文献１】T. S. Rappaport, A. Annamalai, R. M.Buehrer, and W.H. Tranter, "Wireless communications: past events and a future perspective," IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 5, Part: Anniversary, pp. 148 -161, May 2002.
【非特許文献２】Nortel, “Multi-paths diversity for MIMO (MPD)”, 3GPP TSG RAN WG1, R1-030565
【非特許文献３】Nortel, “Multi-paths diversity for MIMO (MPD)”, 3GPP TSG RAN WG1, NY, R1-030760
【非特許文献４】Nortel, “Further results on Multi-Paths Diversity for MIMO (MPD)）”, 3GPP TSG RAN WG1, NY, R1-031102
【非特許文献５】Nortel, “Rate Control for MPD”, 3GPP TSG RAN WG1, NY, R1-031316.
【非特許文献６】3G TS 25.221 V3.2.0 (2000-03) [online] available from http://www.3gpp.org
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、ＭＰＤでチップレベルの遅延ダイバーシチを採用しているため、拡散コードの直交性を崩すこととなり、拡散信号の中に他ユーザの干渉信号が多く残されるため、逆拡散信号の希望波対干渉及び雑音の比（ＳＩＮＲ）が低下する。また、遅延の影響により、フラットフェージングの環境においても、逆拡散後の信号には依然として符号間干渉が存在する。逆拡散信号の干渉を減らすため、ＭＰＤシステムで干渉除去（Interference Canceller: ＩＣ）の処理を行う必要がある。
【００１４】
従って、他ユーザの干渉や符号間干渉を除去するため、干渉除去手段９２で上述の干渉除去処理が行われる。そして、干渉が除去された符号ストリームは復調手段９３で、例えばＭＭＳＥ方法を用いて復調処理が行われ、第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2が出力される。次に、Ｐ／Ｓ変換手段９４でＰ／Ｓ変換が行われ、最後に後続の処理に使われる符号ストリームが出力される。
【００１５】
上述したＭＰＤ方法は従来のＳＴＴＤ方法と比較して、受信側での複雑度を大幅に増加させており、しかもシステムは自由度の制限から、各種の干渉を有効に低減することができない。
【００１６】
本発明の目的は、受信側で送信系列の直交性を利用して、より低い複雑度で受信信号の検出を実現することができる送信システム、送信方法、受信システム及び受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の送信システムは、入力された符号ストリームに対してＳ／Ｐ変換を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するＳ／Ｐ変換手段と、特定の拡散コードを用いて第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第１パスの第１及び第２拡散系列を出力する第１拡散手段と、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ符号化を行い、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するＳＴＴＤ符号化手段と、前記特定の拡散コードを用いて、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第２パスの第１及び第２拡散系列を出力する第２拡散手段と、第２パスの第１及び第２拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第１及び第２拡散系列を出力する直交変換手段と、第１パスの第１及び第２拡散系列をそれぞれ直交変換された第１及び第２拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナから送信する合成手段と、を備える構成を採る。
【００１８】
本発明の受信システムは、上記送信システムから送信され、受信アンテナから入力された信号に対して逆拡散を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力する逆拡散手段と、前記第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ復号を行い、復号された符号ストリームを出力するＳＴＴＤ復号手段と、を備える構成を採る。
【００１９】
本発明の送信方法は、入力された符号ストリームに対してＳ／Ｐ変換を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するステップと、特定の拡散コードを用いて第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第１パスの第１及び第２拡散系列を出力するステップと、第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ符号化を行い、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するステップと、前記特定の拡散コードを用いて、符号化された第１符号ストリームと第２符号ストリームに対して拡散を行い、第２パスの第１及び第２拡散系列を出力するステップと、第２パスの第１及び第２拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第１及び第２拡散系列を出力するステップと、第１パスの第１及び第２拡散系列をそれぞれ直交変換された第１及び第２拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナから送信するステップと、を備える方法を採る。
【００２０】
本発明の受信方法は、上記送信方法で送信され、受信アンテナから入力された信号に対して逆拡散を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力するステップと、前記第１符号ストリームと第２符号ストリームに対してＳＴＴＤ復号を行い、復号された符号ストリームを出力するステップと、を備える方法を採る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のシステムと方法を採用することによって、以下の有益な効果を得られる。
【００２２】
（１）本発明において、各符号は二つのアンテナを通して送信されるため、空間ダイバ
ーシチを実現できる。また、システムは一つの符号周期に、同時に二つの符号の内容を送信できるため、多元接続を実現し、伝送効率を向上させることができる。
【００２３】
（２）従来の多元接続システムとは異なり、一つの受信アンテナで、相応の検出アルゴリズムによって、一つの符号周期に送信された各符号の内容を得ることができる。
【００２４】
（３）逆拡散後の信号に符号間干渉とユーザ間の干渉がなく、干渉除去を行う必要がなくなるが、信号は依然としてＳＴＴＤの直交特性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態では、まず、送信アンテナが二つのシステムを例に、本発明の動作原理を説明して、それから送信アンテナの数を増やした状況に応用する。本発明では、受信アンテナの数に制限はないが、本実施の形態では、簡略化のため、一つの受信アンテナを例に説明する。
【００２６】
図３には、本発明の実施の形態に係る送信システムの構成が示され、二つの送信アンテナが用いられている。
【００２７】
図３に示すように、まず、Ｓ／Ｐ変換手段１１が、入力された符号ストリームに対してＳ／Ｐ変換を行い、パラレル信号である第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2を出力する。
【００２８】
ここで、ＳＴＴＤ拡散部分１９において、上述の第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2に対して二種類の拡散処理を行う。一方では、まず第１正規化手段１２が、例えば送信される符号の電力が１となるよう、第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2の符号に定数1/√2を掛ける等の正規化処理を行う。
【００２９】
次に、第１拡散手段１３が、第１正規化手段１２の出力に対して拡散を行う。例えば、第１拡散手段１３が、第ｎの符号周期で、Ｓ／Ｐ変換と正規化を経てから出力符号ｓ2n-1とｓ2nを得て、同一の拡散コードを用いてこれを拡散した後、以下に示す二つの符号のそれぞれの第１パスの拡散系列（２）を得る。
【数２】
0004709211.tif 000003
【００３０】
他方では、ＳＴＴＤ符号化手段１４が、第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリーム
ｓ2に対してＳＴＴＤ符号化を行う。例えば、ＳＴＴＤ符号化手段１４が、第ｎの符号周期でｓ2n-1とｓ2nに対してＳＴＴＤ符号化を行って、出力ｓ2n-1＊と−ｓ2n＊を得る。つまり、次の（３）に示す処理が行われる。
【数３】
0004709211.tif 000004
【００３１】
次に、第２正規化手段１５が、正規化処理を行い、第２拡散手段１６で第１正規化手段１２と同一の拡散コードを用いてこの二つの出力符号に対して拡散を行い、以下に示す二つの符号の第２パスの拡散系列（４）を得る。
【数４】
0004709211.tif 000005
【００３２】
単一の受信アンテナの状況で、逆拡散後の信号から二つの符号ｓ2n-1とｓ2nの解を求めるため、直交変換手段１７が、各符号の第２パス拡散系列中の奇数個目のチップに対して負を取って、以下に示す拡散系列（５）を得る。
【数５】
0004709211.tif 000006
【００３３】
そして、奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換して、以下に示す拡散系列（６）を得る。
【数６】
0004709211.tif 000007
【００３４】
次に、合成手段１８が、第１パスの第１拡散系列と第２拡散系列をそれぞれ直交変換された第２パスの第１拡散系列と第１拡散系列と加算し、第１送信アンテナと第２送信アンテナから送出する。例えば、第ｎの符号周期において、第１送信アンテナから送信される信号は、以下に示す拡散系列（７）であって、第２送信アンテナから送信される信号は、以下に示す拡散系列（８）である。
【数７】
0004709211.tif 000008
【数８】
0004709211.tif 000009
【００３５】
上述したように、本発明では、乗算器を用いて第１正規化手段１２と第２正規化手段１５を構成し、加算器で本発明の合成手段を構成することができる。
【００３６】
本発明の送信システムとＭＰＤシステムとの主な区別は、両者の拡散出力に対する処理の違いにある。具体的には、図１では、ＳＴＴＤの拡散を１チップ分遅延した後、Ｓ／Ｐ変換の直接拡散と重畳して、２パスの送信系列を得る。この過程をＭＰＤ拡散と呼ぶ。ここで、ＭＰＤの２チップ毎に３チップの情報が含まれており、遅延の影響によって、拡散と干渉除去後の出力に符号間干渉とユーザ間干渉が存在し、出力される符号行列に直交性がない。
【００３７】
反対に、本発明では直交変換手段１７で拡散信号の奇数個目のチップに対して負を取り、奇数と偶数の順序を交換し、合成手段１８で二つの拡散出力を加算して二つのアンテナを通してそれぞれを送信する。この過程をＳＴＴＤ拡散と呼ぶ。これによって、各ｓ2n-1とｓ2nのチップ毎に構成された行列は依然として直交構造を有し、逆拡散後の信号に符号間干渉とユーザ間干渉がなく、干渉除去をしなくても信号はＳＴＴＤの直交特性を有する。
【００３８】
直交特性は、受信側での検出の複雑度とシステムダイバーシチ利得の性能に非常に重要な役割を持つ。ＳＴＴＤの直交構造によって、システムは最大のダイバーシチ利得を得られ、受信検出時に簡単な行列線形変換で最尤受信を実現できる。
【００３９】
本発明では、各符号は二つのアンテナを通して送信されるため、本発明の送信システムは空間ダイバーシチ能力を有している。一つの符号周期に、システムは同時に二つの符号の内容を送信できるため、多元接続を実現し、伝送効率を向上させることができる。
【００４０】
図４は本発明の受信システムを示すブロック図である。逆拡散手段２１が、受信アンテナから受信した信号に対して逆拡散を行う、即ち、以下に示す逆拡散行列（９）を利用して、右から受信信号の１符号のチップストリームによって構成された行ベクトルを掛け、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力する。
【数９】
0004709211.tif 000010
【００４１】
そして、ＳＴＴＤ復号手段２２が、直接ＳＴＴＤの検出アルゴリズムを利用して復号を行う、即ち、第２符号ストリームに対して共役を求め、第１符号ストリームと行ベクトルを構成し、当該行ベクトルに右からＳＴＴＤのチャネル行列を掛けることによって、送信された符号ストリームを得られる。
【００４２】
以下、フラットフェージングの環境での、逆拡散手段２１とＳＴＴＤ復号手段２２の実現方法について述べる。受信システムに一つのアンテナが設けられており、ｈ1とｈ2をそれぞれ第１と第２送信アンテナから受信アンテナまでのチャネルフェージングとする。
【００４３】
＜１．逆拡散手段２１の実現方法＞
第ｎの符号周期において、第２ｍ−１（ｍ＝１、２、…、Ｎ／２）のチップで受信した信号ｒは、以下の式（１０）である。但し、ｎ（ｎＮ＋２ｍ−１）は当該符号周期内に受信したノイズ信号で零平均値を有し、各チップ上のノイズ分布は互いに独立している。
【数１０】
0004709211.tif 000011
【００４４】
第２ｍ（ｍ＝１、２、…、Ｎ／２）のチップで受信した信号ｒは、以下の式（１１）である。
【数１１】
0004709211.tif 000012
【００４５】
この二つのチップ内のノイズを含まない受信信号で一つの行ベクトルを構成した場合、次の式（１２）のように表すことができる。
【数１２】
0004709211.tif 000013
【００４６】
このように、第ｎの符号周期のすべてのチップで受信した信号で一つの行ベクトルｒ(n)を構成すると、以下の式（１３）となる。但し、ｎr(n)は当該符号周期の各チップで受信したノイズ信号である。
【数１３】
0004709211.tif 000014
【００４７】
上記式（１３）の最右端行列の二つの行ベクトルを利用して、それぞれベクトルｒ(n)に対して逆拡散を行い、二つの出力符号ｘ1(n)とｘ2(n)を得る。これらはチャネルフェージングと送信符号と以下の式（１４）の関係が存在する。
【数１４】
0004709211.tif 000015
【００４８】
同期マルチユーザシステムに対して、ｘ(n)には他ユーザによる干渉はない。
【００４９】
＜２．ＳＴＴＤ復号手段２２の実現方法＞
【数１５】
0004709211.tif 000016
【００５０】
【数１６】
0004709211.tif 000017
【数１７】
0004709211.tif 000018
【００５１】
これによって、符号ストリームを得る。
【００５２】
このように、本発明は、受信アンテナが一つである状況において、一つの符号周期内に送信された各符号の内容の解を求めることができる。本発明の受信システムとＭＰＤシステムの区別は、干渉除去の処理を必要としないことにあり、フラットフェージング同期マルチユーザシステムにとって、ＳＴＴＤ復号手段の入力には符号間干渉とユーザ間干渉がない。複雑な干渉除去の処理がなくなることによって、本発明の受信システムの構成の複雑度はＭＰＤシステムよりも低い。
【００５３】
図５は、本発明の実施の形態に係る送信方法のフロー図である。
【００５４】
まず、ステップＳ３１で入力された符号ストリームに対してＳ/Ｐ変換を行い、第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2の二つの符号ストリームに変換する。
【００５５】
次に、一方では、ステップＳ３２で、送信される符号の電力を１に維持できるよう第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2に対して正規化処理を行う。ステップＳ３３で特定の拡散コードを用いて正規化された符号ストリームに対して拡散処理を行い、第１パスの第１及び第２拡散系列を得る。
【００５６】
他方では、ステップＳ３４で第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2に対してＳＴＴＤ符号化を行い、符号化された符号ストリーム−ｓ2＊とｓ1＊を出力し、ステップＳ３５でそれに対して、例えば、定数1/√2を掛ける等の正規化処理を行う。その後、ステップＳ３６で同様の拡散コードを用いて正規化された符号ストリームに対して拡散処理を行い、第２パスの第１及び第２拡散系列を出力する。ステップＳ３７では、第２パスの第１及び第２拡散系列に対して直交変換を行う、即ち、その中の奇数個目のチップに対して負を取り、それから中の奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換後の第２パスの第１及び第２拡散系列を得る。最後に、ステップＳ３８では、上述の第１パスの第１及び第２拡散系列のそれぞれを直交変換後の第２パスの第１及び第２拡散系列と合成し、それぞれの送信アンテナから送信する。
【００５７】
図６は、本発明の実施の形態に係る受信方法のフロー図である。
【００５８】
図６に示すように、ステップＳ４１では、受信アンテナから受信した信号に対して逆拡散を行い、第１符号ストリームと第２符号ストリームを出力する。そして、ステップＳ４２では、直接ＳＴＴＤの検出アルゴリズムを利用して復号を行い、送信された符号ストリームを得る。
【００５９】
以上は、二つの送信アンテナを採用した場合の説明であるが、本発明は三つ以上の送信アンテナを採用することができる。図７は、三つ以上の送信アンテナを採用する送信システムを示すブロック図である。
【００６０】
図７に示すように、例えば、複数の送信アンテナ１〜４から二つのユーザ端末のデータを送信する場合、グループ化手段５１でデータソースから入力された符号ストリームとアンテナに対してグループ分けを行う必要がある。入力された符号ストリームを第１ユーザ端末の符号ストリームと第２ユーザ端末の符号ストリームに分け、二つ毎の送信アンテナを一組としてグループ分けを行う。しかし、データソースからの符号ストリームが各ユーザ端末の符号ストリームであれば、符号ストリームに対してグループ分けを行う必要はなく、各ユーザ端末の符号ストリームに対してアンテナを選択すればよい。
【００６１】
次に、各符号ストリームをＳ/Ｐ変換手段５２に入力し、第１ユーザ端末に使用される第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2と第２ユーザ端末に使用される第３符号ストリームｓ3と第４符号ストリームｓ4に変換される。ここで、第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2をＳＴＴＤ拡散部分５３Ａに入力して拡散処理を行う。第３符号ストリームｓ3と第４符号ストリームｓ4はＳＴＴＤ拡散部分５３Ｂに入力して拡散処理を行う。ここのＳＴＴＤ拡散部分５３Ａと５３Ｂは図３に示すＳＴＴＤ拡散部分１９とは構成が同一であるため、ここでは省略する。
【００６２】
但し、空間ダイバーシチの性能を保証するため、送信アンテナに対してグループ分けを行う際、距離が離れた二つの送信アンテナを一組として分けることが好ましい。これはＭＩＭＯシステムの空間ダイバーシチの特性を充分に利用し、同一の符号を伝送する二つの送信アンテナが異なる時にディープフェージングになることを最大限に保証するためである。
【００６３】
理論上、送信アンテナの組み合わせを実現する最適な基準は、アンテナチャネルフェージングの統計特性に依拠するものであり、ある期間内で二つ毎のアンテナチャネルフェージングの相関を求め、全体の相関から最も低いものを選択してアンテナのグループ分け方法とする。
【００６４】
伝送レートを上げるため、異なる組の送信アンテナで異なる信号を伝送する。また、受信システムで充分の情報を取得し、各送信アンテナで送信された内容を推定できることを保証するため、受信アンテナ数をアンテナの組数よりも多くする必要がある。また、受信アンテナが一つしかない場合、異なる組の送信アンテナは異なる拡散コードを選ぶべきである。さらに、より多くのユーザの即時の通信を保証するため、システムは具体的な状況に応じてユーザの信号伝送レートを調整すべきである。
【００６５】
システムに複数の受信アンテナがあっても、先に受信信号に対して逆拡散を行い、それから２送信マルチ受信ＳＴＴＤシステムの検出アルゴリズムで各送信符号の解を求めるべきであるが、ここでは説明を省略する。
【００６６】
マルチユーザのＭＩＭＯシステムに対しては、ユーザ間干渉を招くため、他ユーザは上記式（１３）の最右行列の行ベクトルを拡散コードとして使用することを不可とするが、これでは異なるユーザの利用可能な拡散コードが減少する。しかしながら、ＣＤＭＡシステムにおいて、通信品質を保証するため、許されるユーザ数は拡散利得より遥かに低く、システムに冗長の拡散コードが存在するため、他ユーザによる拡散コードの選択に対する制限も合理的である。例えば、あるユーザが９６００ｂｐｓのレートで音声通信を行う場合、ＣＤＭＡのチャネルの帯域幅は１,２２８,８００Ｈｚで、処理利得は１,２２８,８００Ｈｚ／９６００＝１２８＝２１ｄｂである。このように類推すれば、ユーザ数が倍増する度に、チャネルの処理利得が３ｄｂ下がり、ユーザ数が３２まで達すると、ＳＮＲは通信品質を確保するための最低限値に接近する。また、システムにおいて同時通話のユーザ数と各ユーザが必要とする伝送レートに基づいて、各ユーザの伝送方法とレートを折衷して考慮するようにしてもよい。
【００６７】
図８と図９は本発明の送信システムのＭｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏシミュレーション結果を示す図であり、実験回数は３０００００回である。ノイズは零平均値ガウス白色騒音で、エネルギーを可変とし、ＭＩＭＯシステム全体には二つの送信アンテナと一つの受信アンテナがあって、各送信アンテナから受信アンテナまでのチャネルフェージングは互いに独立する。
【００６８】
図８は単一ユーザである場合、拡散利得が４と８である時、ビット誤り率がＳＮＲに伴って変化する曲線を示す図である。図からわかるように、ＳＴＴＤ拡散システムについては、拡散利得が倍増すると、システム性能が２〜３ｄＢ増加する。
【００６９】
図９は、拡散利得が８であって、一つのユーザと二つのユーザである場合の、ビット誤り率がＳＮＲに伴って変化する曲線を示す図である。当該マルチユーザシステムは同期マルチユーザシステムである。
【００７０】
本発明は受信アンテナの個数を増加させない場合において、ＣＤＭＡシステムの拡散信号を利用して多元接続と空間ダイバーシチを実現し、システムの符号伝送レートを向上させることができる。
【００７１】
上に述べたものは本発明の実施例であるに過ぎない。本発明の保護範囲はこれに限定されず、当該技術に精通したいかなる技術者が、本発明が開示する技術範囲の中で容易に想到しうる変更や置換も、全て本発明の範囲に含まれるものである。従って、請求の範囲の保護範囲をもって本発明の保護範囲とする。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来のＭＰＤ送信システムの構成を示すブロック図
【図２】従来のＭＰＤ受信システムの構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る送信システムを示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係る受信システムを示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態に係る送信方法のフロー図
【図６】本発明の実施の形態に係る受信方法のフロー図
【図７】本発明の実施の形態に係る、三つ以上の送信アンテナを使用する他の送信システムを示すブロック図
【図８】異なる拡散利得の状況における本発明のシステムの検出性能を示す図
【図９】異なるユーザ数の状況における本発明のシステムの検出性能を示す図
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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