(57)【要約】ダイバーシティ（例えばＡＲＱやレピティション符号（repetition coding））通信システムの送信器から受信器へのデータ伝送方法は、信号源から受信したデータを符号化して、ガロア体（ＧＦ）シンボルを発生させる工程（１０１）を有する。係る方法はさらに、数値演算（１０２）により冗長ＧＦシンボルを変更する工程と、変調方式にＱＰＳＫを用いてＧＦシンボルをマッピングする工程（１０４）と、ＱＰＳＫ変調シンボルと変更冗長ＱＰＳＫシンボルとを受信器に送信する工程（１０５）とを有する。さらに、本発明は、これに対応したダイバーシティ通信システムの送信器に関する。
2006511992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイバーシティ通信システムの送信器から受信器へのデータ伝送方法であって、
信号源から受信したデータを符号化して、ガロア体（ＧＦ）シンボルを発生させる工程と、
数値演算により冗長ＧＦシンボルを変更する工程と、
ＧＦシンボルと変更冗長ＧＦシンボルとを、変調方式にＱＰＳＫを用いてマッピングする工程と、
ＱＰＳＫ変調シンボルと変更冗長ＱＰＳＫシンボルとを、受信器に送信する工程と、
を有するデータ伝送方法。
【請求項２】
冗長ＧＦシンボルを変更する工程は、入力データシンボルシーケンスに乗数を乗ずる工程を有する請求項１に記載のデータ伝送方法。
【請求項３】
乗数は、ダイバーシティパラメータに依存する請求項２に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】
ＧＦシンボルは、４つの要素のガロア体ＧＦ（４）上での演算により得られる請求項１乃至３の何れかに記載のデータ伝送方法。
【請求項５】
入力ＧＦシンボルは、数値演算の適用前に、ＧＦ（４）のシンボルに変換される請求項４に記載のデータ伝送方法。
【請求項６】
数値演算は、原始多項式によって規定される請求項１乃至５の何れかに記載のデータ伝送方法。
【請求項７】
送信すべきデータが、すでに受信器に送られた同じ情報を有するとき、ダイバーシティパラメータが変更される請求項３に記載のデータ伝送方法。
【請求項８】
変更冗長ＱＰＳＫシンボルは、ＱＰＳＫ変調シンボルと同じデータパケット内で同時に送信される請求項１乃至７の何れかに記載のデータ伝送方法。
【請求項９】
変更冗長ＱＰＳＫシンボルは、複数のダイバーシティブランチを介して送信される請求項１乃至８の何れかに記載のデータ伝送方法。
【請求項１０】
ダイバーシティ通信システムの送信器であって、
ＧＦシンボルを発生させるためのデータ符号化ユニット（１０１）と、
数値演算を用いて変更冗長ＧＦシンボルを発生させる変更ユニット（１０２）と、
ＧＦシンボルと変更冗長ＧＦシンボルとを、変調方式にＱＰＳＫを用いてマッピングするためのマッピングユニット（１０４）と、
ＱＰＳＫ変調ＧＦシンボルと変更冗長ＱＰＳＫシンボルとを送信する送信ユニット（１０５）と、
を有する送信器。
【請求項１１】
変更ユニット（１０２）は、ＧＦシンボルに乗数を乗ずる乗算器（１０２）である請求項１０に記載の送信器。
【請求項１２】
乗算器は、入力ＧＦシンボルをダイバーシティパラメータを用いて変更するときに参照するルックアップテーブルである請求項１０又は１１に記載の送信器。
【請求項１３】
同一の情報を有し先に送られたデータシンボルの冗長バージョンを送るためのＡＲＱ送信器である請求項１０乃至１２の何れかに記載の送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、コンスタレーション再配置方法に関する。本技術は、ＡＲＱメカニズムを提供する通信システムに対し、また、同じデータユニット内で冗長性を送信することによりダイバーシティを提供するシステムに対して適用可能である。特に、変調方式としてＱＰＳＫを用いるシステムに適している。
【０００２】
本発明はまた、例えば送信アンテナ等の複数のダイバーシティブランチを介してあるいは同じデータパケット内で、冗長性を同時に送信する通信システムにおいても適用可能である。以下、これを「ダイバーシティ」と呼ぶ。
【背景技術】
【０００３】
非特許文献１では、コンスタレーション点間のユークリッド距離を直線的以上に大きくすることで性能が向上することを示し、これを証明した。
【０００４】
これは、複数パケット送信を用いることにより、又は同じパケット内の同一データを互いに異なるコンスタレーションを用いて反復することにより、同一データを反復すべき場合には、特に有効である。
【０００５】
この目的のため、シンボルのコンスタレーション点上へのマッピング法が複数存在する。これらの方法は、例えば、パケットの送信の数に依存する。その動作は、図３（ａ）〜（ｃ）から理解されよう。これらの例では、第１の送信、第２の送信及び第３の送信のそれぞれにおいて、同一の入力シンボル（「０」、「１」、「２」、「３」）が異なる信号コンスタレーション点にマッピングされている。
【０００６】
バイナリ通信システムに対して、そこで使われる２進法の数学は、要素数２の有限体の規則に従う。また、この有限体は、位数２のガロア体（ＧＦ）とも呼ばれ、単にＧＦ（２）と表される。
【０００７】
しかしながら、ガロア体に関する演算及び規則は、２以外の位数（order）に対して存在する。これに関する詳細は、非特許文献２の例に記載されている。ここでは、加算と乗算が簡単に規定されることに注目すれば十分である。
【０００８】
本発明では、ＧＦ（４）の要素の乗算が特に重要である。ここで、２つの重要な特性が証明なしに与えられる。
ＧＦ（４）の２つの要素ａとｂに関して、全てのａに対して
【数１】
2006511992.tif 000003
であるならば、ｂはいわゆる零元である。
ＧＦ（４）の２つの要素ａとｂに関して、全てのａに対して
【数２】
2006511992.tif 000004
であるならば、ｂはいわゆる単位元である。
【０００９】
先に述べたように、これまでの先行技術は、パラメータ化シンボルからシンボルへのマッピングを行うエンティティによって、実現している。本発明は、効果的な実施のために、非パラメータ化標準マッピングエンティティを用いた方法及び送信器を提供することを目的とする。
【非特許文献１】"New mapping rules for combination of M-ary modulation and error-detecting codes in ARQ systems", G. Benelli, IEE Proceedings, vol. 137, Pt. I, No. 4, August 1990
【非特許文献２】"Error Control Coding: Fundamentals and Applications", S. Lin, D.J., Costello Jr., Prentice-Hall, 1983, pages 29-33
【発明の開示】
【００１０】
本発明によれば、独立請求項に記載のデータを送信する方法及び送信器が提供される。
【００１１】
本発明の基礎をなす一般思想は、冗長再送信データシンボルを送信器内で算術演算により変更することで、ユークリッド距離を大きくするという有益な効果を得ることである。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態によれば、入力シンボルシーケンスは、シンボルをマッピングエンティティ１０５に入れる前に、ダイバーシティ数パラメータに依存するガロア体ＧＦ（４）上で演算を行う乗算器によって変更される。その結果得られる出力シーケンスは、複数のマッピング方式で演算するマッピングエンティティの出力と区別できない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明について、添付図面を参照して更に詳細に記載する。
【００１４】
本発明は、所与の入力シンボルに対する再配置ＱＰＳＫシンボル（rearranged QPSK symbol）を計算する。ＱＰＳＫでは区別可能な４つの変調シンボルがあるため、これらをＧＦ（４）の４つの個別要素と同一視することができ、これらを便宜上、「０」、「１」、「２」、「３」と標識する。式（１）及び（２）に言及して、「０」は零元であり、「１」は単位元である。また、簡略化のため、入力シンボルはＧＦ（４）の要素から成ると仮定し、同じラベリングを用いる。
【００１５】
図１によれば、本発明を例示するための送信器の必要な部分が示される。更に詳細に、係る送信器は、信号源（図示せず）からデータシンボルを受信する入力部１０１を備えている。入力部は、たとえば、ガロア体シンボルを発生するためのデータ符号化ユニットにより実行される。
【００１６】
乗算器１０２は、それ自身がＧＦ（４）の要素として規定されるダイバーシティパラメータｍ１０３を、入力シンボルに乗ずる計算を行う。それにより、過去に生成されたシンボルと同一の情報を有する変更冗長データシンボル（modified redundant data symbol）が得られる。
【００１７】
乗算後、入力シンボルは、変調方式にＱＰＳＫを用いるシンボルマッピングユニット１０４に適用される。最後に、出力部１０５で表される送信ユニットは、有線或いは無線チャネルを介して通信システムの受信器に対して、ＱＰＳＫ変調ＧＦシンボル（QPSK modulated GF symbol）と、変更冗長ＧＦシンボル（modified redundant GF symbol）とを送信する。
【００１８】
ＧＦ（４）内の数値演算は通常、原始多項式によって規定される。この記述の概要として、この多項式を次のように仮定する。
【数３】
2006511992.tif 000005
【００１９】
再送信からなるＡＲＱシステムについては、ｍは送信の数により導出される。ｔを、１から始まるパケットの送信番号とする。そして、次のようにｍを計算する。
【数４】
2006511992.tif 000006
【００２０】
乗算器１０２の好ましい実施の形態は、二次元ルックアップテーブルから成り、これは図２の右部分と同様である。
【００２１】
これらの仮定により、適用する複数のマッピング規則の概念と同じ距離特性を、この出力部１０５が実現することを、当業者は容易に理解するであろう。したがって、シンボルマッピングユニット１０４は、一貫し且つダイバーシティパラメータとは無関係に、図３（ａ）〜（ｃ）のマッピングの何れかに従うことが出来る。
【００２２】
代替的なルックアップテーブルの実施としては、非特許文献２に概説されるように、多項式の計算に基づく別の形態がある。
【００２３】
簡単に言えば、ＧＦ（４）の各要素は、多項式によって表示される。したがって、ＧＦ（４）の要素の乗算は、多項式乗算に変換される。そして、ＧＦ（４）の加算特性を加えた原始多項式（式（３）参照）を用いて、結果として得られる多項式を削減することができる。つまり、最終的に結果として得られる多項式を変換して、対応するＧＦ（４）の要素に戻すことができる。
【００２４】
同様に、ＧＦ（４）の要素及びこれに対応するＱＰＳＫシンボルの全表現を、多項式表現又は指数表現に変えることができる（ＧＦ（１６）の例として、非特許文献２の３３ページの表２．８を参照）。同様に、この表現は文字／番号などの区別可能な集合とすることができるが、それはこれらが数学理論に関する抽象概念であるからであり、根本的な演算や特性は、これらによって変えられるものではないからである。
【００２５】
たとえば、「０」、「１」、「２」、「３」の代わりに、その表現を「７」、「ａ」、「□」、「＊」とすることもできる。
【００２６】
バイナリ通信システムを用いる場合は、通常、これらのバイナリシンボル（「ビット」）は「０」または「１」、すなわちＧＦ（２）として表現される。このような場合の、送信器部分の変更されたブロック図を、図４に示す。
【００２７】
ＧＦ（４）の乗算の前に、ＧＦ（２）の２つのシンボルをＧＦ（４）の１つのシンボルに変換するコンバータ１０６が必要である。一般に、このマッピングは、任意である。これに関する好ましい実施の形態を、表１に示す。他のマッピングは、明確で且つ一貫して用いられる限り、利用可能であることが強調されるべきである。
【表１】
2006511992.tif 000007
【００２８】
同様に、２のべき乗の濃度（cardinality of a power of two）を有するあらゆる入力アルファベットに対しては、同様の変換規則を規定することができる。１つの入力シンボルを分割して複数の出力シンボルとする必要が生じ得る（すなわち、ＧＦ（８）の２つのシンボルをマッピングしてＧＦ（４）の３つの出力シンボルにする）。
【００２９】
再び、ＧＦ（４）のシンボルの表現は典型的なものであることに言及すべきである。
【００３０】
上記式（４）で示された例は、好ましい実施例である。しかしながら、他のアルゴリズムを案出して同じ結果を得ることができる。
【００３１】
適切なダイバーシティパラメータｍを見つける基準は、下記の通りである。
＊  ｍを零元としない。
＊  初回を除くデータ要素送信時にｍを変化させる。
＊  ＧＦ（４）の何れかの要素をｍとして用いず、ＧＦ（４）の零元以外の全ての要素をさほど頻繁には用いない。
【００３２】
後者の規則の一例としては、これまですでに２度用いられた要素を、他の全要素を２度使用していない間は再度用いない、というものがある。
【００３３】
一般に、送信すべきデータがすでに送られていたときにのみｍを変更すべきである。一例として、ＧＦ（４）の９つのシンボルＳｉからなる、非常に単純なデータパケットを図５に示す。ここで、ｉは、位置Ｐ１・・・Ｐ９においてｉ＝１・・・３である。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置にあるシンボルに対して、ｍの値を１に設定することができる。Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６の位置ではすでに送信されたシンボルが存在し、したがって、ｍの値を例えば２に直ちに変えるべきである。同様にＰ７、Ｐ８、Ｐ９の位置では、ｍの値を再度直ちに、ＧＦ（４）のシンボル３に変えるべきである。この後にシンボルＳ１、Ｓ２、Ｓ３の何れかが再送信されれば、ｍは、ＧＦ（４）の３つの非零元から再び自由に選択することができる。
【００３４】
送信すべきデータが同じ情報を有する場合にのみ、換言すれば、そのデータが繰返し（repetitive）である場合にのみ、ｍの変更がなされることに留意することが重要である。例えばＧＦ（４）のシンボル２が送信されるときは常に、ｍを変えなければならないというのではない。そのシンボルの内在する情報が一致する場合、上記に概説された手法が意味をなす。
【００３５】
本発明の適用可能性の一例としては、エラー回復のために各情報シンボルが２度送信されるレート１／２のレピティション符号を用いることが挙げられる。当業者には、ダイバーシティ送信、例えばＡＲＱ等、他の例を特定することは容易であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による送信器の実施に係る基本構成を例示する図である。
【図２】ＧＦ（４）の計算における加算及び乗算の演算を例示する図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は３つのサンプルシンボルマッピング規則を示す図である。
【図４】送信器の代替的な実施の形態を示す図である。
【図５】本発明に係るパケット送信方法の一例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006511992.tif 000011
【図５】
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【国際調査報告】
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2006511992.tif 000014