(57)【要約】フェージング（例えば、準静的なフェージング）の影響を受けやすい通信チャネルを有する装置（２８）、及び通信システムで動作可能な送信局（１２）のための方法に関する。前記シンボルを通信するのに必要なバンド幅を増加させる必要なく、送信局（１２）から送信される複数シンボルの送信ダイバーシティを増大させるものである。
2004512757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて歪の影響を受けやすい通信チャネル上でデータを送信するべく動作可能であり、送信対象のデータを電磁的な形態に変換する少なくとも１つのアンテナトランスデューサで構成されたアンテナトランスデューサの組を備える送信局における、前記通信チャネル上での通信を容易にする形態にデータを配置する改良された装置であって、
前記通信チャネル上で通信するデータの符号化表現であるエンコーダ出力シンボルの群を入力として取得するべく接続され、
前記エンコーダ出力シンボルの群を形成するエンコーダ出力シンボルの数と前記アンテナトランスデューサの組を形成するアンテナトランスデューサの数に対応する数の変調器出力シンボルの変調シーケンスを形成する変調器を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記変調器出力シンボルの変調シーケンスを形成する変調器出力シンボルの数が、前記エンコーダ出力シンボルの数と前記アンテナトランスデューサの数の積に対応している請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記変調器出力シンボルの変調シーケンスは、シリアルに生成されたシーケンスを有する請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記変調器と前記アンテナトランスデューサの組の間に接続され、前記変調器出力シンボルの中の選択されたものを前記アンテナトランスデューサの組の中の少なくとも１つのアンテナトランスデューサにルーティングするべく選択的に動作可能なルーターを更に有する請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記アンテナトランスデューサの組は、第１アンテナトランスデューサ及び少なくとも第２アンテナトランスデューサを有し、
前記ルーターは、前記第１及び少なくとも第２アンテナトランスデューサに印加するべく、前記変調器によって形成された前記変調シーケンスが形成されているシリアル生成シーケンスを第１及び少なくとも第２パラレルシーケンスに変換するシリアル／パラレルコンバータを形成する請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記変調器は時空間変調器を有する請求項１記載の装置であって、前記時空間変調器は、単一の変調レートを示すものであって、その変調シーケンスが前記アンテナトランスデューサの組によって前記通信チャネル上に変換された際に形成される変調シーケンスが、単一のアンテナトランスデューサによって変換された場合に、前記符号化出力シンボルを通信するのに必要な帯域幅に実質的に対応する帯域幅を示すようになっていることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記変調器によって形成された変調シーケンスは、ＱＰＳＫ（４相位相偏移変調）変調シーケンスを形成している請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記変調器に印加されるエンコーダ出力シンボルは、前記エンコーダ出力シンボルが表すデータ内に時間冗長性を生成するべく、符号化されたチャネル符号化シンボルを有する請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記変調器出力シンボルの変調シーケンスが、複数のシーケンス部分を有する請求項１記載の装置であって、前記複数のシーケンス部分は、連結された符号行列によって定義される連続行が符号語を定義する符号行列の列を形成するように配列されたことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記通信チャネルで送信されたデータが受信局に対して送信される請求項１記載の無線通信システムにおける受信局用の改良された装置であって、
前記受信局で受信したデータ表現を入力として取得するべく接続され、前記データ表現を復調する復調器を、有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記復調器が入力として取得するべく接続されている前記データ表現が、チャネル符号化表現を有している請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記復調器は、同時に復調及びデコード動作を実行する請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
歪の影響を受けやすい通信チャネル上の無線通信システムにおいて動作可能であり、送信対象のデータを電磁的な形態に変換する少なくとも１つのアンテナトランスデューサで形成されたアンテナトランスデューサの組を備える送信局によってデータを送信する方法における、前記通信チャネル上での通信を容易にする形態にデータを配置する改良された方法であって、
前記通信チャネル上で通信するデータを表すエンコーダ出力シンボルの群を変調器に供給する段階と、
前記変調器において、エンコーダ出力シンボルの群を形成するエンコーダ出力シンボルの数とアンテナトランスデューサの組を形成するアンテナトランスデューサの数に対応する数の変調器出力シンボルの変調シーケンスを形成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記形成段階において形成される変調器出力シンボルの数は、前記エンコーダ出力シンボルの数と前記アンテナトランスデューサの数の積に対応している請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記形成段階において形成された変調器出力シンボルの変調シーケンスは、シリアルに生成されたシーケンスを有する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記変調器出力シンボルの中の選択されたものを前記アンテナトランスデューサの組の中の前記少なくとも１つのアンテナトランスデューサにルーティングする段階を更に有する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記アンテナトランスデューサの組は、第１アンテナトランスデューサ及び少なくとも第２アンテナトランスデューサを有し、
前記ルーティング段階は、前記変調シーケンスが形成されているシリアル生成シーケンスを第１及び少なくとも第２パラレルシーケンスに変換する段階を有する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記アンテナトランスデューサの組によって前記通信チャネル上に変換された際に前記形成段階において形成された前記変調シーケンスは、単一のアンテナトランスデューサによって変換された場合に前記符号化出力シンボルを通信するのに必要な帯域幅に実質的に対応する帯域幅を示す請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記形成段階において形成された前記変調シーケンスは、前記連結された符号行列によって定義される連続行が符号語を定義する符号行列の列を形成するように配列された複数のシーケンス部分を有する請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記変調シンボルを前記通信チャネル上で前記受信局に送信する段階と、
前記受信局で受信された前記変調シンボルを復調する段階と、
を更に有する請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、セルラー通信システムの稼動時にデータを伝送する無線チャネルなどの準静的又はその他のフェージングの影響を受け易いチャネルによるデータ通信に関する。更に詳しくは、本発明は、チャネル上で通信するデータの時間ダイバーシティを強化することにより、受信局で受信した際のデータの回復を容易にする装置及びその方法に関する。本発明の実施例を稼動させることにより、対応するチャネル帯域幅要件を増大させることなく、時空間冗長性を強化することができる。
【０００２】
（発明の背景）
通信技術の進歩に伴い、無線通信システムが導入され、広範囲に使用されるようになっている。その他のタイプのマルチユーザー無線通信システムと同様に、通常、セルラー通信システムは、音声及び非音声情報を通信するべく多数の顧客によって利用されている。
【０００３】
通信システムは、少なくとも、通信チャネルによって相互接続された送信局と受信局から形成されている。無線通信システムの場合には、この送信局と受信局間の通信チャネルが電磁スペクトルの一部に定義された無線チャネルによって形成されている。送信局と受信局間の通信リンクの形成に無線チャネルを利用しているため、従来有線通信システムで必要とされてきた線路による接続が不要である。無線通信システムによる通信は、有線接続の形成が現実的ではない場所で、或いはそれらの場所の間において行われている。又、送信局と受信局間の有線接続が不要であるため、通信システムの導入に伴うインフラコストも従来型の有線通信システムに比べて低廉である。
【０００４】
セルラー通信システムは、電波による無線マルチユーザー通信システムを代表する存在であり、広い地理的エリアにわたって設置され、広範に使用されている。通常、セルラー通信システムには、その通信システムがサービスする地理的エリアの全域にかけて設置された固定ネットワークインフラが含まれている。地理的エリアの全域から選択された場所に複数の固定式基地局が設置されており、これらの固定式基地局は、ネットワークインフラの別の構成要素を介してＰＳＴＮ（Ｐｕｂｌｉｃ−Ｓｗｉｔｃｈｅｄ， Ｔｅｌｅｐｈｏｎｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ 公衆交換電話網）などの公衆ネットワークに接続されている。移動局と呼ばれる携帯型のトランシーバは、これらの基地局と無線リンクを介して通信する。
【０００５】
空間的に離隔した基地局の配置により、比較的低電力の信号を生成するだけで移動局と基地局は両者間の通信を実現することができる。この結果、一般的にセルラー通信システムでは、無線チャセルが定義されている電磁スペクトルの割り当て部分を効率的に利用している。即ち、低電力信号の生成で通信できるため、通信システムがサービスする地理的エリア内の別の場所で同一無線チャネルを再利用することができるのである。
【０００６】
理想的な通信システムにおいては、受信局で受信した通信信号は、送信局が送信した対応する通信信号と実質的に同一である。しかしながら、非理想的通信チャネルで通信信号を伝送しなければならない非理想的通信システムの場合には、受信局で受信した信号は、送信局が送信した対応する通信信号とは異なっている。このような不同性は、通信信号が伝播する際に発生する信号の歪によって引き起こされる。この歪が大きくなると、受信局において信号の情報内容を正確に回復できなくなる。
【０００７】
例えば、レイリーフェージングなどのマルチパス伝搬によって発生するフェージングにより、通信チャネル上での伝搬の際に通信信号の情報ビット値が変化する。例えば、準静的フラットフェージングは、フェージングが周波数においてフラットであり且つ送信シンボルのブロック周期（通常、フレームと呼ばれる）内で一定である状況をモデル化しており、対照的に、高速フラットフェージングは、フェージングが周波数ではフラットであるが、送信シンボルエポックの変化と同程度に高速に変化する状況をモデル化している。このような伝搬歪を適切に訂正しなければ、少なくとも通信品質のレベルが低下することになる。
【０００８】
非理想的通信チャネル上での伝搬によって通信信号に発生する歪を克服するために様々な技法が利用されている。
【０００９】
通信チャネル上での伝搬の際に信号に発生する歪に対処するべく、しばしば、送信に先立って信号を時間符号化し（ｔｉｍｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）、送信信号に冗長性を付与している。信号の時間冗長性を強化すれば、受信局で受信した際に信号の情報内容を回復できる可能性が向上する。このように信号に対して時間冗長性を付与することを、しばしば「時間ダイバーシティの生成」と呼んでいる。
【００１０】
更には、通信信号に発生する歪を克服すべく、しばしば、空間ダイバーシティも利用される。空間ダイバーシティとは、通常、複数の送信アンテナトランスデューサを利用して通信信号を送信することにより、空間的冗長性を付与することである。尚、これらのアンテナトランスデューサは、各アンテナトランスデューサからの送信信号が無相関でフェードするように十分な距離をおいて離隔していなければならない。
【００１１】
送信ダイバーシティの効果を更に向上させ、例えば、マルチパス伝搬などによって発生する信号のフェージングに対処するべく、しばしば、空間ダイバーシティと時間ダイバーシティが同時に利用される。
【００１２】
空間符号化と時間符号化を組み合わせて送信ダイバーシティの効果を更に向上させ、マルチパス伝搬によって発生する信号のフェージングに対処するのである。各シンボルエポックにおいて、各送信アンテナから正確に１シンボルが送信され、各送信シンボルは、当該アンテナと関連する変調器を特徴付ける信号点配置から選択される。尚、一般的に、送信アンテナ毎に信号点配置は異なってもよいが、実際には、すべての送信アンテナにおいて同一の信号点配置を有することが好ましいことに留意されたい。任意の（複数の）送信において異なる送信アンテナから送信すべく選択される配置点は、エンコーダの出力シンボルから適切に決定される。時空間符号化を実現するため、しばしばトレリス符号化が使用されるが、ブロック符号化も有効である。前者の場合には、エンコーダの出力シンボルから始まる配置点の選択は、所与の有限数の状態間におけるすべての可能な遷移を規定するトレリスと呼ばれる構造によって決定される。この状態とは、トレリスエンコーダの入力に印加された最新シンボル（例：ビット）の組のことであり、例えば、入力シーケンスが未加工の情報ビットで構成されている場合には、これらの組は、トレリスエンコーダに供給された情報ビットシーケンスの最新の履歴を反映しており、トレリスは、入力ビットシーケンスから符号化シンボルシーケンスと呼ばれる出力シンボルシーケンスへの変換を記述している。尚、符号化シンボルは２値でなくてもよいことに留意されたい。トレリスは、すべての有効な状態からなる連続的な列によって表され、状態間の（連続的な列における）時間的な進化は遷移と呼ばれる。各ブランチは、所与の状態における新しい入力シンボルの組み合わせに対応しており、マッパーを利用して各符号化シンボルを信号配置点にマッピングし、搬送波信号用の変調パラメータを決定する。
【００１３】
このトレリスとマッパーの構築における重要な目標は、トレリスブランチにラベルを割り当てる方法を最適化すると共に、トレリスブランチラベルに使用するシンボルに配置点を割り当てる方法を最適化することである。この割り当ての最適性は、２つの異なる符号語間の距離という尺度（ｍｅａｓｕｒｅ）で表される。この距離は、究極的には、受信局が１つの符号語を別のものと誤認する物理的に有意な確率を決定するものであり、誤認の確率が小さければ小さいほど、通信に利用する時空間符号の性能は優れていることになる。２つの符号語間の距離を可能な限り大きくするには、トレリスを最初に構築する時点で、送信の際にトレリスによって信号点配置から選択される一連の点を慎重に決定しなければならない。これを行う１つの方法は、送信される符号語ペア間で発生し得るすべての距離の最小値を極大化することである。このためには、トレリスの符号語ペア間の距離ができるだけ大きな符号を選択するが、距離スペクトルも重要であって、最小距離が小さい場合でも、当該距離が発生する確率が極めて小さければ使用可能である。
【００１４】
入力シンボルの発生し得るすべてのパターンに従い、有意な時間間隔で複数の送信アンテナから送信すべく、選択可能なすべての信号の組によって時空間符号が形成される。そして、この構築した時空間コードを、送信局においては、エンコーダとして、受信局においては、デコーダとして実装する。重要な問題は、全体として伝送系の性能が極大化するよう、所与の信号点配置（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）から点を効率的に選択する方法を決定することであり、この性能は、例えば、フレームエラー確率（ＦＥＰ）の観点で定義される。
【００１５】
しかしながら、通常、フェージングに対処するためにダイバーシティを利用すると、通信信号の情報内容を受信局に通信するための無線チャネルの帯域幅要件が増大する。その他のタイプの通信システムと同様に、無線通信システムの場合も、システムの通信容量は通信チャネルの帯域幅の制約によって制限されるため、一般的に送信局と受信局間で情報を通信するための帯域幅要件を制限することにも努力が払われている。
【００１６】
しかしながら、従来の方法で通信信号のダイバーシティを強化すれば、通信信号を送信するための帯域幅の消費量が増大することになり、この送信局と受信局間での情報通信に必要な帯域幅を最小化するという目標と矛盾することになる。
【００１７】
即ち、送信局と受信局間で一定の情報量を通信するのに必要な帯域幅を増大させることなく、時空間冗長性を通信信号に付与する改良された方法が提供されるならば、所与の通信容量で通信品質を改善することができるであろう。
【００１８】
このような送信局と受信局間における情報通信に関連する背景情報に鑑み、本発明の重要な改良が、行われた。
【００１９】
（発明の概要）
従って、本発明は、有利なことに準静的又は高速フェージングの影響を受け易い通信チャネル上で通信する情報の送信ダイバーシティを強化する装置及びその方法を提供するものであり、データの送信ダイバーシティを強化することにより、受信局で受信した際のデータの回復が容易になる。
【００２０】
本発明の実施例の動作によれば、送信局と受信局間でデータを通信するための対応するチャネル帯域幅を増大させることなく、通信チャネル上で通信するデータに付与する時空間冗長性が増大する。
【００２１】
本発明の一態様においては、通信情報を表す通信信号を送信するために動作可能な送信局用の装置が提供される。冗長性を増大するために、データを形成するシンボルをチャネル符号化し、送信機において送信信号に時間ダイバーシティ（冗長性）が付与される。
【００２２】
本発明の別の態様においては、チャネル符号化シンボルを変調し、２又はそれ以上のアンテナトランスデューサに前記変調シンボルを供給する装置が提供される。前記アンテナトランスデューサは、送信局から送信する信号の空間ダイバーシティを提供するように配置される。この変調器が形成するシンボルのサイズは、前記変調器に単一アンテナを接続して使用する場合に生成され得る信号のサイズと同一である。即ち、伝送速度が単位値（１）である。
【００２３】
従って、本発明の実施例の動作を通じて、線形変調用の時空間符号設計が提供され、送信局において通信対象のデータに空間と時間の両方の冗長性を実装して、フェージングチャネルにおけるダイバーシティを実現する。符号化は、時間と送信局のアンテナトランスデューサの両方に亘って行われる。
【００２４】
一実施例において、移動局の送信部や基地局の送信部などのセルラー通信システム内で動作可能な送信局用の装置が提供される。シンボルをチャネルエンコーダに印加し、通信対象のシンボルに時間冗長性を付与する。そして、チャネルエンコーダに印加したシンボルの数よりも数が多いチャネル符号化シンボルが、変調器の点配置にマッピングされ、送信局のアンテナトランスデューサへのマッピング動作の後、送信信号が決定される。この結果、送信局から受信局に通信するデータを形成するシンボルの通信に必要な帯域幅を増大させることなく、通信品質が改善される。
【００２５】
従って、これら及びその他の態様においては、歪の影響を受け易い通信チャネルでデータを送信する無線通信システムにおいて動作可能な送信局に対して装置及び関連する方法が提供される。この送信局は、送信対象のデータを電磁的な形態に変換する少なくとも１つのアンテナトランスデューサで形成された１組のアンテナトランスデューサを備えている。データは、通信チャネル上での通信を容易にする形態に配置され、一群のエンコーダ出力シンボルを入力として取得する変調器が接続されている。エンコーダ出力シンボルは、通信チャネル上で通信するデータの符号化表現であり、変調器によって変調器出力シンボルからなる変調シーケンスが形成される。この変調器出力シンボルの数は、アンテナトランスデューサの組を形成するアンテナトランスデューサの数とエンコーダ出力シンボルの群を形成するエンコーダ出力シンボルの数に対応している。
【００２６】
本発明とその範囲については、以下に簡単に要約する添付の図面、本発明の好適な実施例に関する以下の詳細な説明、及び添付の請求項を参照することにより、更に詳細に理解することができる。
【００２７】
（好適な実施例の詳細な説明）
まず、図１を参照すると、参照符号１０で全体が示されたこの通信システムは、通信チャネル１６を介して送信局１２と受信局１４間でデータを通信するべく動作可能である。送信局は、すべての送信アンテナからの信号が互いに相関しないように、少なくとも１つの送信アンテナを使用しており、同様に、受信局も、少なくとも１つの受信アンテナを使用している。この通信チャネルは、フェージングの影響を受け易いものであって、何らかの形ですべての送信アンテナにわたるチャネル符号化を必要としている。尚、マルチパス伝播を伴う無線チャネルは、しばしばフェージングチャネルと呼ばれるが、このチャネルには、例えば、準静的フェージングが発生する。
【００２８】
通信システム１０は、セルラー通信システムを表わしており、そのシステムでは、例えば、送信局１２が移動局の送信部を形成し、受信局１４が基地局システムの受信部を形成している。模範的な実施例に関する以下の説明は、送信局１２が移動局の送信部を形成し、受信局１４が基地局システムの受信部を形成した実施例を参照して行うが、送受信局１２及び１４は、同様に、セルラー通信システムにおいて動作可能な基地局システム及び移動局のそれぞれ送信部及び受信部をも表す。従って、以下の説明は、この場合の動作に関して、同様に適用可能である。又、これらの送受信局は、１つ又は複数の並行無相関チャネルを介して通信を行う有線及び非有線のその他のタイプの通信システムにおいて動作可能な送受信局をも表している。本発明の実施例は、このようなその他のタイプの通信システムにおいても同様に動作可能である。
【００２９】
送信局１２は、送信局から受信局への送信によって通信データを供給するデータソース２２を含んで図示されている。このデータソースは、例えば、送信局がその一部を構成している移動局のユーザーが生成する音声データを含んでおり、更には、このデータソース２２は、処理装置が生成するものなどの非音声データをも表している。尚、データソースによって生成されるデータが音声信号によって形成されている場合には、例えば、ソース符号化用の適切な処理回路を利用して音声信号がデジタル形態に変換される。
【００３０】
データソース２２が生成したデータは、チャネルコーダ２４に印加される。このチャネルコーダは、選択した符号化方式に従って印加データを符号化するように動作可能であり、この符号化方式によって情報の時間冗長性（時間ダイバーシティ）を増大するために、印加データが符号化される。そして、チャネルコーダは、ライン２６上にエンコーダ出力シンボルを生成する。このチャネルコーダによって形成された各エンコーダ出力シンボルは、１時間周期（ａ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ）を占有しており、本明細書では、これを（チャネル）エンコーダ出力シンボルエポックと呼ぶ。
【００３１】
エンコーダ出力シンボルは、シンボルアサイナがその一部を形成する変調器２８に印加される（この変調器には、マッパー／ルーター３４が接続されている）。１つ又は複数のエンコーダ出力シンボルを変調器に印加すると、同時送信するために、すべての送信アンテナに属する信号点配置のそれぞれから正確に１つの配置点が各シンボルエポックにおいて選択される。この選択は、適切な変調パラメータ値をポイントするインデックスによって示され、すべての送信アンテナが使用している対応する変調方式に従って行われる。尚、模範的な実施例においては、ＱＰＳＫ（４相位相偏移変調）変調方式を利用し、送信ごとに正しい数のエンコーダ出力シンボルをＱＰＳＫ点配置に定義されている４つの配置点の１つに割り当てる。
【００３２】
このエンコーダ出力シンボルが割り当てられた変調器シンボルは、マッパー／ルーター３４に印加される。本発明の実施例によれば、このマッパー３４は、印加されたシンボルを１つ又は複数のアンテナトランスデューサの組３６にマッピングするように動作可能であり、この図に示す実施例においては、アンテナトランスデューサの組は、Ｌｔ個のアンテナトランスデューサ３６−１〜３６−Ｌｔを含んでいる。模範的な実施例においては、マッパーは、印加されたシリアルシンボルストリームをアンテナトランスデューサに印加するために、パラレル出力シンボルに変換するシリアル／パラレルコンバータから構成されている。このマッパー３４は、印加シンボルの中の選択されたものをアンテナトランスデューサ３６−１〜３６−ｎの中の対応する選択されたものにマッピングするように動作可能である。尚、変調器２８とアンテナトランスデューサ間に配置される一般的な送信局回路（例：増幅要素やアップコンバージョン要素）は、わかりやすくするために、この図では省略されている。
【００３３】
各アンテナトランスデューサ３６−１〜３６−Ｌｔは、供給されたシンボルを電磁的な形態に変換するように動作可能であり、この結果、当該シンボルを通信チャネルを介して受信局１４に送信する。この図には、アンテナトランスデューサ３６−１に属するパス４２及び４３が示されているが、これらのパスは、受信局に対して送信された電磁信号を搬送する複数のパスを表している。通信信号を搬送するこれらの複数の個別伝搬路により、各アンテナトランスデューサからの信号はフェージングの影響を受け易くなっている。尚、異なるアンテナトランスデューサからの信号が受けるフェージングには、相互相関がない。即ち、異なるアンテナトランスデューサからの信号に影響を与えるフェージングプロセスは、互いに無相関である。
【００３４】
パス４２及び４４上で伝送された信号は、受信局１４の一部を形成するアンテナトランスデューサ４６が検出する。模範的なこの実施例においては、単一のアンテナトランスデューサを使っているが、別の実施例では、受信局は複数のアンテナトランスデューサを含んでいる。このアンテナトランスデューサは、受信した電磁信号を電気的な形態に変換し、この電気信号を受信局の受信部にあるレシーバ回路に供給するように動作可能である。この受信回路は、チャネルコーダ２４と略反対に作用して復調動作を実行するように動作可能な復調器５０を含んでいる。そして、復調されたこのシンボルは、チャネルコーダ２４と逆に動作して印加シンボルをデコードするように動作可能なデコーダ４８に印加される。尚、一実施例においては、これらのデコーダと復調器を組み合わせて同時に復調及びデコード動作が実行される。
【００３５】
受信局のその他の回路は、個別に示されてはいないが、それらは本質的に従来のものと同様である。又、受信局１４が基地局システムの受信部を形成している一実施例の場合には、受信局１４が処理した信号は、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網）５４を介して宛先局５２に供給される。
【００３６】
動作時には、シンボルアサイナ３２によって割り当てられたエンコーダ出力シンボルが、ライン３３を介してマッパー３４に印加される。前記アサイナは、１シンボルエポック内に、すべてのアンテナトランスデューサが送信するすべてのシンボルの連結体（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｉｏｎ）と見なすことができる符号語を生成する。この符号語Ｃは、マッパー３４に印加されたシンボルから形成されるものと定義され、数学的に次のように表される。
【００３７】
【数１】
2004512757.tif 000003
【００３８】
ここで、Ｌｔは、送信アンテナトランスデューサ３６−１〜３６−Ｌｔの数、即ち、アンテナトランスデューサの組３６を形成するアンテナトランスデューサの数である。
【００３９】
ｌは、すべての送信アンテナにわたって符号化が同時に実行される変調器シンボルエポックのブロック長である。
【００４０】
ｋは、（すべての送信アンテナにわたって）同時に符号化される変調器出力シンボルのブロックが始まる時刻である。
【００４１】
【数２】
2004512757.tif 000004
【００４２】
【数３】
2004512757.tif 000005
【００４３】
この符号語Ｃは、次のように符号行列ＤＣ，ｋとして行列の形態でも表される。
【００４４】
【数４】
2004512757.tif 000006
【００４５】
ここで、各構成要素の定義は前述のとおりである。
【００４６】
この行列の各列は、それぞれのアンテナに印加される複素シンボルを示している。即ち、第１列は、第１アンテナに印加される複素シンボルを示しており、第２列は、第２アンテナに印加される複素シンボルを示しており、Ｌｔ番目の列はＬｔ番目のアンテナに印加されるシンボルを示している。又、この行列に示されているように、同時に符号化された変調シンボルブロックにおいて各アンテナにｋ＋ｌ−１シンボルが印加されている。尚、この行列は、符号語Ｃの符号行列表現であり、対応する符号行列として、符号語ｅなどの別の符号語を表すものを見いだすこともできる。又、符号語の差行列Ｄｅｃは、符号行列ＤｅとＤｃ間の要素の差を取得することによって形成され、この差行列も複素シンボルの列と行によって表されており、各アンテナトランスデューサに１つの列が対応している。
【００４７】
送信アンテナ上の各送信シンボルがエネルギーＥｓを有していると仮定すれば、１シンボルエポックにおいてＬｔ個の送信アンテナのすべてから送信されるエネルギーはＬｔＥｓである。Ｌｔ個の送信アンテナシステムと単一の送信アンテナしか使用していないシステムとを比較すれば、シンボルエポック当たりの送信エネルギーは単一送信アンテナシステムと複数送信アンテナシステム間で同一のはずである。この場合、複数アンテナシステムの各アンテナは、（変調器）点配置シンボル当たり送信エネルギーＥｓ／Ｌｔを送信するはずであり、Ｅｓを使用するすべての式においてＥｓ／Ｌｔで置き換える必要がある。
【００４８】
一般的に、受信アンテナｊが時間ｔで受信する信号は次のように表される。
【００４９】
【数５】
2004512757.tif 000007
【００５０】
フェージングが高速であると仮定すれば、対応する時間依存性は次の式となる。
【００５１】
【数６】
2004512757.tif 000008
【００５２】
【数７】
2004512757.tif 000009
【００５３】
【数８】
2004512757.tif 000010
【００５４】
【数９】
2004512757.tif 000011
【００５５】
【数１０】
2004512757.tif 000012
【００５６】
次の式が得られる。
【００５７】
【数１１】
2004512757.tif 000013
【００５８】
単一の受信アンテナを仮定すれば、これは次のように単純化される。
【００５９】
【数１２】
2004512757.tif 000014
【００６０】
この開示した符号は、準静的（ブロック）フェージングと高速フェージングの両方において大幅な性能改善を示すものである。ブロックフェージングとは、αｉ，ｊ（ｔ）が１つの符号語の周期において（又は１つのシンボルエポックにおいて）一定であるが、符号語間で変化することを意味している。本質的に、ランク基準は、ダイバーシティレベルを決定するという意味において準静的フェージングに関連している。一方、高速フェージングの場合にダイバーシティの観点で重要なパラメータは、シンボルハミング距離である。
【００６１】
フェージングが準静的であると仮定すると、次のようになる。
【００６２】
【数１３】
2004512757.tif 000015
【００６３】
行列の形態では、χ＝ＤＣγ＋ηである。
【００６４】
ここでは、添え字ｋを省き、次の明白な表記法を使用している。
【００６５】
【数１４】
2004512757.tif 000016
【００６６】
【数１５】
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【００６７】
【数１６】
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【００６８】
【数１７】
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【００６９】
【数１８】
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【００７０】
【数１９】
2004512757.tif 000021
【００７１】
以下は、上述の内容の直接的な帰結である。
【００７２】
Ｌ＝Ｌｔでｌを除算し、Ｄｃ、Ｄｅ、Ｄｅｃをブロックベクトルと見なすとする（即ち、エントリが、変調器点配置からの要素を有するＬ×Ｌの部分行列である（１／Ｌ）×１の行列）。すると、符号行列は、ブランチがＬ変調器シンボルエポックにまたがり、それぞれが有効なＬ×Ｌ部分行列によってラベルが付加されたトレリスを介して形成されたｌ／ＬブロックのＬ×Ｌ部分行列のシーケンスと見なすことができる。トレリスを通るパスを現在の状態と新しい入力シンボルのブロックの関数として選択する。すると、長さｋ≦ｋ’の遷移（ｋＬ変調器シンボル）のエラーイベントパス（ＥＥＰ）に属する差符号行列は、可能な限り大きなｋ’の場合に定理１の意味において最適であり、ｋ＞ｋ’の場合には、実現可能な程度に最適に近いはずである。ＨＲ（Ｈｕｒｗｉｔｚ−Ｒａｄｏｎ）変換に基づいたＬｔ＝２送信アンテナ用のＡｌａｍｏｕｔｉ方式と呼ばれる従来のＡｌａｍｏｕｔｉの送信ダイバーシティ方式は、前述の構造に準拠しており、本明細書で説明した基準を実装するための単純な手段が提供されている（単純に、エンコーダの出力に符号化シンボルから配置点へのマッパーを付加した後に、ＨＲ変換を行う）。同様に、時空間ブロック符号も構造的に前述の定理に準拠している。
【００７３】
本発明の実施例によれば、改良された時空間変調器が提供され、この変調器は、準静的フェージングが発生する環境において動作可能である。準静的フェージングは、その停止確率の基本概念との関連により、特に適しており、提案した時空間符号の設計は、前述の基準に準拠している。
【００７４】
更に、４ＰＳＫ及びＬｔ＝２送信アンテナ用の新しいトレリス時空間符号が提供され、これも前述の基準に準拠している。
【００７５】
図２は、向かって左側に一覧表示されている参照符号７２のブランチラベルを有するトレリス図７０を示している。これらのブランチラベルは、各状態からの４つの並行的な遷移グループに対応する４組にグループ化されており、行列Ｃｉ（ｉ＝０，．．．，３１）の添え字インデックスを表している。これらの行列は、それぞれ２ｘ２行列である。
【００７６】
エントリＣｉ（ｉ＝０，．．．，３１）は、４ＰＳＫ点配置からの複素点のインデックスを表している。各Ｃｉは、２つの連続するシンボルエポックにおいてＬ＝２送信アンテナから送信される４ＰＳＫシンボルを定義している。従って、各トレリスブランチは、２つの連続する４ＰＳＫシンボルエポックをカバーしており、これは２つの隣接するシンボルエポックにおけるＭＴＣＭ（複数トレリス符号化変調、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｔｒｅｌｌｉｓ−Ｃｏｄｅｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と類似したものになっている。しかしながら、３２の行列Ｃｉから選択された２つの任意の行列間におけるユークリッド平方距離は、通常、それらそれぞれの第１列間におけるユークリッド平方距離とは比例していない。この事実により、図１に示す時空間トレリスがＭＴＣＭトレリス符号でないことは簡単に理解されよう。
【００７７】
単一受信アンテナのケースで、このトレリス空間符号とＡｌａｍｏｕｔｉ方式及び［２７］からの２つのその他のトレリス時空間符号（すべて準静的フェージングであって、２ビット／秒／Ｈｚの同一スペクトル効率である）の平均フレームエラー確率曲線を比較したものが図２である。
【００７８】
割り当てたブランチラベルは、図１に示す数の状態と送信を検証するべく選択されている。
【００７９】
所与の状態を離れる（に到来する）２つのブランチ間の最小ユークリッド距離が極大化している。
【００８０】
【数２０】
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【００８１】
【数２１】
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【００８２】
２つの並行な遷移間のシンボルハミング距離は２であり、これにより、高速フェージングにおける２のダイバーシティが保証されている。
【００８３】
動作時には、シンボルアサイナによって生成されたシンボルは、通信チャネル上で送信された際にフェージングを克服するべくコード化されたシンボルからなるシリアルシンボルストリームを形成している。そして、アンテナトランスデューサにルーティングされ、そこで変換された場合に、複数のアンテナトランスデューサからシンボルを通信するのに必要な帯域幅は、単一のアンテナトランスデューサから時空間符号化されていないシンボルを通信するのに必要な帯域幅よりも大きくない。
【００８４】
この結果、送信局１２の動作によって生成された信号の送信に対してフェージングに対する最大の送信ダイバーシティを付与する方法が提供され、この最大ダイバーシティにより、受信局１４で受信した際に情報を回復できる可能性が向上する。
【００８５】
以上、本発明を実装するための好適な実施例を使用して説明したが、本発明の範囲は、必ずしもこの説明によって限定されるものではなく、本発明の範囲は、請求項によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例が動作可能な通信システムの機能ブロックダイアグラムを示している。
【図２】
図１に示す通信システムの送信局部分の動作を表すトレリス図を示している。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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