(57)【要約】【課題】符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムに適用できる送信ダイバーシティシステムであって、構成が単純で製造コストを低減した送信ダイバーシティシステムを提供する。【解決手段】アンテナアレー付きの送信機と受信機とを含むＣＤＭＡ通信システム用においてデータシンボルを送信するシステムおよび方法である。このシステムはシンボルの第１および第２のデータフィールドを発生し、それらを符号化してそれぞれのシンボルの複素共役値を生ずる。ミドアンブルで分離された第１および第２のデータフィールドを含む第１の通信信号バーストと、上記第１および第２のデータフィールドのミドアンブルで分離された上記共役値を用いて生成した第２の通信信号バーストとを送信機から第１および第２のアンテナをそれぞれ経由して送信する。受信機はこれら第１および第２の通信信号バーストを受信するとともに復号化して、上記第１および第２のデータフィールドを回復する。【選択図】図２
2004523943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレーを備える送信機と受信機とを含むＣＤＭＡ通信システムにおいてデータシンボルを送信する方法であって、
シンボルの第１および第２のデータフィールドを発生する過程と、
前記第１および第２のデータフィールドを符号化して、前記第１および第２のデータフィールドのシンボルの複素共役値を生ずる過程と、
ミドアンブルで分離された前記第１および第２のデータフィールドを含む第１の通信信号バーストを第１のアンテナ経由で前記送信機から送信するとともに、前記第１および第２のデータフィールドのミドアンブルで分離された前記複素共役値を用いて生成した第２の通信信号バーストを第２のアンテナ経由で前記送信機から送信する過程と、
前記第１および第２のデータフィールドを回復するように受信機において前記第１および第２の通信信号バーストを受信するとともに復号化する過程と
を含む方法。
【請求項２】
前記符号化する過程が前記第２のデータフィールドの前記複素共役値の否定を生成する過程を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のデータフィールドとそれに続く前記第１の通信信号バーストのミドアンブルとそれに続く第２のデータフィールドとを含む前記第１の通信信号バーストと、
前記第２のデータフィールドの負の複素共役値とそれに続く第２の通信信号バーストのミドアンブルとそれに続く前記第１のデータフィールドの前記複素共役値とを含む前記第２の通信信号バーストと
を発生する過程をさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記受信するとともに復号化する過程が、
前記第１および第２の通信信号バーストのチャネル応答をこれら通信信号バーストの前記ミドアンブルを用いて推算する過程と、
前記チャネル応答に応答して前記第１および第２の通信信号バーストの前記シンボルを検出する過程と
を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記受信機を基地局が備え、前記送信機をユーザ装置（ＵＥ）が備える請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記受信機をユーザ装置（ＵＥ）が備え、前記送信機を基地局が備える請求項４記載の方法。
【請求項７】
基地局およびユーザ装置（ＵＥ）を備えるＣＤＭＡ通信システムであって、
シンボルの第１および第２のデータフィールドをそれら第１および第２のデータフィールドの前記シンボルの複素共役値を生ずるように符号化する符号器と、
ミドアンブルで分離された前記第１および第２のデータフィールドを含む第１の通信信号バーストを第１のアンテナ経由で、前記第１および第２のデータフィールドのミドアンブルで分離された前記複素共役値を用いて生成した第２の通信信号バーストを第２のアンテナ経由でそれぞれ送信するように、前記第１および第２の通信信号バーストを含むＲＦ信号を送信する送信機の前記第１および第２のアンテナと、
前記第１および第２のデータフィールドを回復するように前記ＲＦ信号を復号化する復号器を含む受信機と
を含むＣＤＭＡ通信システム。
【請求項８】
前記復号器が前記第２のデータフィールの前記複素共役値の否定を生ずる請求項７記載のＣＤＭＡ通信システム。
【請求項９】
前記送信機が、
前記第１のアンテナに関連づけられ、前記第１のデータフィールドとそれに続く前記第１の通信信号バーストのミドアンブルとそれに続く第２のデータフィールドとを含む第１の通信信号バーストを生ずる第１の通信信号バースト発生器と、
前記第２のアンテナに関連づけられ、前記第２のデータフィールドの前記負の複素共役値とそれに続く前記第２の通信信号バーストのミドアンブルとそれに続く前記第１のデータフィールドの前記複素共役値とを含む第２の通信信号を生ずる第２の通信信号バースト発生器と
をさらに含む請求項８記載のＣＤＭＡ通信システム。
【請求項１０】
前記基地局が前記受信機を備え、前記ユーザ装置（ＵＥ）が前記送信機を備える請求項９記載のＣＤＭＡ通信システム。
【請求項１１】
前記ユーザ装置（ＵＥ）が前記受信機を備え、前記基地局が前記送信機を備える請求項９記載のＣＤＭＡ通信システム。
【請求項１２】
基地局およびユーザ装置（ＵＥ）を備えるＣＤＭＡ通信システムにおいてデータシンボルを送信する送信機であって、
シンボルの第１および第２のデータフィールドをそれら第１および第２のデータフィールドの前記シンボルの複素共役値を生ずるように符号化する符号器と、
ミドアンブルで分離された前記第１および第２のデータフィールドを含む第１の通信信号バーストを送信する第１のアンテナ、および前記第１および第２のデータフィールドのミドアンブルで分離された前記複素共役値を用いて生成した第２の通信信号バーストを送信する第２のアンテナであって、前記第１および第２の通信信号バーストを含むＲＦ信号を送信する第１および第２のアンテナと
を含む送信機。
【請求項１３】
前記復号器が前記第２のデータフィールの前記複素共役値の否定を生ずる請求項１２記載の送信機。
【請求項１４】
前記第１のアンテナに関連づけられ、前記第１のデータフィールドとそれに続く前記第１の通信信号バーストのミドアンブルとそれに続く第２のデータフィールドとを含む第１の通信信号バーストを生ずる第１の通信信号バースト発生器と、
前記第２のアンテナに関連づけられ、前記第２のデータフィールドの前記負の複素共役値とそれに続く前記第２の通信信号バーストのミドアンブルとそれに続く前記第１のデータフィールドの前記複素共役値とを含む第２の通信信号を生ずる第２の通信信号バースト発生器と
をさらに含む請求項１３記載の送信機。
【請求項１５】
前記基地局が前記受信機を備え、前記ユーザ装置（ＵＥ）が前記送信機を備える請求項１４記載の送信機。
【請求項１６】
前記ユーザ装置（ＵＥ）が前記受信機を備え、前記基地局が前記送信機を備える請求項１４記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術を用いた通信システムに関する。より詳しくいうと、この発明はＣＤＭＡ通信システムに適用できる送信ダイバーシティシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
第三世代広帯域符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムの中の高速度データ利用のユーザをサポートするために空間ダイバーシティが提案されている。この種のシステムは、複数のアンテナを用いてより高い利得およびリンク品質を達成し、システム容量を拡大する。従来ダイバーシティはビーム方向操作またはダイバーシティ合成によって達成している。
【０００３】
最近では、空間−時間符号の利用によりダイバーシティの連携利用の達成が可能であることが認識されてきた。その種のシステムは、理論的にはアレーの中の送受信用アンテナの数に等しい倍数の容量拡大を達成できる。空間−時間ブロック符号は入力シンボルのブロックに作用し、アンテナ上および時間軸上で行列出力を生ずる。
【０００４】
従来、空間−時間送信ダイバーシティシステムは、互いに相続くシンボルをそれらシンボルの複素共役値と同時に送信していた。しかし、この種のシステムでは、伝搬チャネルのインパルス応答の長さで定まるシンボルの重なりを受信側で生ずる。時分割複信（ＴＤＤ）モードでは、このシンボルの重なりを共同検出受信機で把握する必要がある。この共同検出受信機は送信されてきたシンボルとそれらシンボルの共役値とを推算する必要があり、その結果構成が複雑になる。
【０００５】
共同検出動作の複雑化を緩和するために、互いに類似しているものの互いに異なる二つのデータフィールドを送信するシステムが提案されている。すなわち、第１の部分Ｄ１１と第２の部分Ｄ１２とを有する第１のデータフィールドを第１のアンテナから送信し、この第１のデータフィールドを改変して第２のデータフィールドを生ずるのである。Ｄ１２の共役値の否定−Ｄ１２＊が第２のデータフィールドの第１の部分であり、Ｄ１１の共役値Ｄ１１＊が第２の部分である。この第２のデータフィールドを第２のアンテナから同時に送信する。この種のシステムにおいては、受信機において実行される共同検出は単一送信アンテナの場合と同一の量のシンボルを推算するだけでよい。このシステムのブロック図を図１に示す。
【０００６】
ブロック相互間の相互干渉を無視すると、受信信号モデルは近似的に次式、すなわち
【０００７】
【数１】
2004523943.tif 000003
で表される。ここで、
2004523943.tif 000004
は送信シンボル系列のベクトル形式である。ＡｉｊおよびＢｉｊは、それぞれアンテナ１および２から特定のユーザへのチャネルによる伝搬帯行列の部分行列である。これらの部分行列は次の（２×２）ブロック行列式、すなわち
2004523943.tif 000005
で表される。これら行列のＡおよびＢは、ＭＭＳＥ ＢＬＥを用いて、次式、すなわち
【０００８】
【数２】
2004523943.tif 000006
で解くことができる。ここで、σｎ２は付加白色ガウス雑音である。この式は部分行列操作および帯Toeplitz近似を用いることにより単純化できる。
【０００９】
上述の送信ダイバーシティシステムの問題点は、上記第１のデータフィールドの第１および第２の部分Ｄ１１，Ｄ１２がそれら部分の各々に同数のシンボルを要することである。ＴＤＤデータフィールドにはシンボル数が奇数のものもある。したがって、データフィールドを二つの部分に分離した場合に、各部分のシンボル数が異なってくる。この不等性の問題に対処する方法を実現しなければならない。一つの手法では、最初のシンボルを複写してこの問題を解消している。これ以外の手法も周知である。これらの手法の一つを用いると、受信機における共同検出に追加の計算を要する結果になる。より詳しくいうと、上記最初のシンボルはＳＴＴＤ復号化したものではないので、ＳＴＴＤ符号器出力は
Ｓ１−（Ｓ（Ｎ＋１）／２＋１，Ｓ（Ｎ＋１）／２＋２，・・・，ＳＮ）＊，（Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓ（Ｎ＋１）／２）＊
になる。
【００１０】
さらに、式１の中間項の消去による当初の近似化により、共同検出処理に小さい誤差が生ずる。
【００１１】
【特許文献１】
ＥＰ  ０  ９９３  １２９
【特許文献２】
ＥＰ  １  ０６９  ７０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、上記以外の送信ダイバーシティシステムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、アンテナアレーおよび受信機を備える送信機を有するＣＤＭＡ通信システムにおいてデータシンボルを送信するシステムおよび方法にある。このシステムは、シンボルの第１および第２のデータフィールドを発生し、それぞれのシンボルの複素共役値を生ずるようにそれらシンボルを符号化する。ミドアンブルで互いに分離された上記第１および第２のデータフィールドを含む第１の通信信号バーストを第１のアンテナ経由で、またこれら第１および第２のデータフィールドの複素共役値を用いて発生されミドアンブルで互いに分離された第１および第２のデータフィールドを含む第２の通信信号バーストを第２のアンテナ経由で送信機からそれぞれ送信する。受信機はこれら第１および第２の通信信号バーストを受信して復号化し、第１および第２のデータフィールドを回復する。
【発明の効果】
【００１４】
複数の基地局とユーザ装置とを含むＣＤＭＡ通信システムにおいて、より単純な構成で費用の少ない送信機および受信機を用いた送信ダイバーシティシステムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図２は、この発明の好ましい実施例のＣＤＭＡ通信システムにおいて、好ましくは基地局に配置した送信機１０と、好ましくはユーザ装置（ＵＥ）に配置した受信機２０とをブロック図で示す。上述のとおり、送信機は基地局に、受信機はＵＥにそれぞれ配置するのが好ましいが、この発明はこれら送信機および受信機の配置を逆にしてアップリンクで用いるようにすることもできる。送信機１０はブロック符号化装置１１、複数のチャネライゼーション装置８，９、複数の拡散系列挿入装置１２，１３および複数のアンテナ１５，１６を備える。図１には二つのアンテナを備える送信機を示したが、Ｎ個など三つ以上のアンテナを利用できることは当業者には明らかであろう。
【００１６】
通常の通信信号バーストはミドアンブル系列で分離された二つのデータフィールドを有する。後述のとおり、送信機１０で送信すべきデータはデータ発生器（図示してない）で発生する。上記処理による上記データフィールドのデータシンボル（Ｓ１１，Ｓ１２，・・・、Ｓ１ｘ）、（Ｓ２１，Ｓ２２，・・・，Ｓ２ｘ）、すなわちサブデータフィールドｄ１およびｄ２でそれぞれ代表できるデータシンボルを、好ましくはブロック空間−時間送信ダイバーシティ（ＢＳＴＴＤ）符号化装置で構成したブロック符号化装置１１に入力する。ブロック符号化装置１１はそれら入力シンボルを符号化して、ｄ１の複素共役値およびｄ２の共役値の否定、すなわちｄ１＊および−ｄ２＊を発生する。また、符号化装置１１は−Ｄ２＊がＤ１＊よりも前に来るようにシンボルの順序を変更する。
【００１７】
これら複素共役値が生じて順序が変更されると、符号器１１は二つのデータフィールド−ｄ２＊、ｄ１を第２のチャネライゼーション装置９に送る。これら第１および第２のチャネライゼーション装置８，９は同一のチャネライゼーション符号を用いてそれぞれのデータフィールドを拡散する。第１のチャネライゼーション装置はデータフィールドｄ１，ｄ２を拡散し、第２のチャネライゼーション装置８，９の各々からの拡散ずみのデータフィールドを、送信機１０と関連づけたスクランブル用符号を用いてスクランブルする。
【００１８】
これら拡散ずみのデータフィールドはスクランブルにかけたのち、第１および第２のトレーニング系列挿入装置１２，１３にそれぞれ送る。拡散ずみのデータフィールドｄ１，ｄ２は第１のトレーニング系列挿入装置１２に送り、一方、拡散ずみのデータフィールド−ｄ２＊、ｄ１＊は第２のトレーニング系列挿入装置１３に送る。これらトレーニング系列挿入装置１２，１３は、それぞれ関連の拡散ずみのデータフィールドの間に第１および第２のミドアンブルをそれぞれ挿入する。第１のミドアンブルは複数のアンテナ１５の第１のアンテナに関連づけてあり、第２のミドアンブルは複数のアンテナ１５の第２のアンテナに関連づけてある。拡散ずみのデータフィールドの間へのミドアンブルの挿入により、二つの通信信号バースト１７，１８がそれぞれ生ずる。通常の通信信号バースト１７は、図２に示すとおり、ミドアンブル、ガード期間および二つのデータフィールドｄ１，ｄ２を有する。二つのバースト１７，１８により変調をかけ、変調出力をアンテナ１５およびダイバーシティアンテナ１６経由で受信機２０に同時に送信する。
【００１９】
図２に戻ると、受信機２０は、二つの共同検出装置（ＪＤ）２４，ＢＳＴＴＤ復号器２２，チャネライゼーション装置２３およびアンテナ２６を備える。ＵＥ受信機のアンテナ２６は、送信機１０からの上記通信信号バースト１２，１８など種々のＲＦ信号を受信する。これらＲＦ信号を復調してベースバンド信号を生ずる。
【００２０】
そのベースバンド信号をＪＤ２４およびチャネル推算装置２３に送る。チャネル推算装置２３はチャネルインパルス応答などのチャネル情報をＪＤ２４に供給する。ＪＤ２４はチャネル推算装置２３に接続してあり、上記ＢＳＴＴＤ復号器はチャネル情報およびチャネライゼーション符号を用いて、受信信号の中の送信されてきた通信信号バースト１７，１８のデータフィールドｄ１，ｄ２，−ｄ２＊，ｄ１＊を検出する。この発明の好ましい実施例による受信信号の正確な信号モデルは次式、すなわち
【００２１】
【数３】
2004523943.tif 000007
で表される。ここで、ｒ１およびｒ２は受信信号を表し、ｄ１およびｄ２は第１および第２のデータフィールドの送信されてきたシンボル系列をそれぞれ表す。当業者には周知のとおり、ＡおよびＢはアンテナ１５および１６からのチャネルによる伝搬帯行列を表す。ｄ１およびｄ２はガード期間およびミドアンブルと境界を形成し、ミドアンブルは通常は打ち消されるので、データフィールド内符号化の中間項は消失する。
【００２２】
ＪＤ２４，２５は任意の種類のデータ検出方法を利用できるが、受信信号の上述の式を用いる方法が好ましい。データ検出に最小２乗平均符号器ブロック線形等化器（ＭＭＳＥＢＬＥ）を用いる手法が好ましい。ＭＭＳＥ ＢＬＥ利用のデータ検出は次式、すなわち
【００２３】
【数４】
2004523943.tif 000008
で表される。ここで
【００２４】
【数５】
2004523943.tif 000009
であり、Ｄ１１＝ＡＨＡ＋（ＢＨＢ）＊＋σｎ２Ｉ、Ｄ２１＝（ＢＨＡ）Ｔ−ＢＨＡであり、（・）Ｔ，（・）Ｈおよび（・）＊は、転置行列、複素共役転置行列および複素共役関数をそれぞれ表す。Toeplitz帯行列のコレスキー分解への巡回約分および部分行列の一部への操作を用いて、データフィールドｄ１，ｄ２，−ｄ２＊、ｄ１＊を例えばブロックＳＴＴＤ
ＢＬＥ−ＪＤによりＪＤ２４で推算する。
【００２５】
この発明の通信システムの流れ図を図３に示す。受信機２０に送信すべきデータをデータ発生器が発生する（ステップ３０１）。データフィールドｄ１，ｄ２をブロック符号器１１および第１のチャネライゼーション装置８に送る（ステップ３０２）。ブロック符号器１１に送られたサブデータフィールドは符号化され（ステップ３０３）、第２のチャネライゼーション装置９に送られる（ステップ３０４）。チャネライゼーション装置８，９の各々はチャネライゼーション符号を用いてそれぞれのデータフィールド入力を拡散する（ステップ３０５）。二つの拡散ずみの信号を送信機１０に関連づけたスクランブル用符号によりスクランブルして（ステップ３０６）、ダイバーシティアンテナ１５，１６経由で受信機２０に送信する（ステップ３０７）。
【００２６】
受信機２０はダイバーシティアンテナ１５，１６からの上記二つの拡散ずみの信号を含むＲＦ信号を受信して（ステップ３０８）その信号を復調し、復調出力をチャネル推算装置２３および共同検出装置２４に送る（ステップ３０９）。受信信号はチャネル推算装置２３で信号処理し（ステップ３１０）、チャネル情報を共同検出装置２４，２５によりチャネライゼーション符号とともに用いてダイバーシティアンテナ１５，１６からの送信シンボルを推算するとともに復号化して（ステップ３１１）、データフィールドのソフトシンボルを生ずる。
【００２７】
この発明の上述の好ましい実施例は、ＣＤＭＡ通信システムにブロック空間時間送信ダイバーシティを用いて効率的なデータ送信の方法を提供する。図４は二つのデータフィールドを用いたこの発明によるＢＳＴＴＤと一つのデータフィールドによる慣用のＢＳＴＴＤを比較したこの発明のシステムの性能のグラフである。この発明による性能の改善は、二つのデータフィールドの間にミドアンブルおよびガード期間による分離があるためにそれら二つのデータフィールド相互間に干渉がないことに起因している。また、この発明においては、シンボル数が奇数のデータフィールドの送信の際に、初めのシンボルを２回用いること、またはそれ以外の補償方法をより単純なシステムで実行することにより、不等データフィールド符号化に対する補償を受信機が行う必要がない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
ＣＤＭＡなどによる第三世代広帯域移動無線通信方式の無線リンク品質の改善、システム容量の拡大に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】空間−時間送信ダイバーシティを用いた従来技術の通信システムのブロック図。
【図２】この発明の好ましい実施例による通信システムの送信機および受信機のブロック図。
【図３】この発明の送信ダイバーシティシステムの流れ図。
【図４】この発明の性能を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３０】
３０１    受信機に送信すべきデータを発生する
３０２    データフィールドをブロック符号器および第１のチャネライゼーション装置に送る
３０３    それらデータフィールドをブロック符号器で符号化する
３０４    符号化ずみのデータフィールドを第２のチャネライゼーション装置に送る
３０５    第１および第２のチャネライゼーション装置がそれぞれの入力データを拡散する
３０６    拡散ずみの二つの信号をスクランブルする
３０７    スクランブルずみの信号を受信機に送信する
３０８    受信機が上記送信機からのスクランブルずみの信号を含むＲＦ通信信号を受信する
３０９    ＲＦ通信信号を復調してチャネル推算装置および共同検出器に送る
３１０    その信号をチャネル推算装置で信号処理する
３１１    共同検出装置が送信機からのシンボルを推算して復号化する
【図１】
2004523943.tif 000010
【図２】
2004523943.tif 000011
【図３】
2004523943.tif 000012
【図４】
2004523943.tif 000013
【国際公開パンフレット】
2004523943.tif 000014
2004523943.tif 000015
2004523943.tif 000016
2004523943.tif 000017
2004523943.tif 000018
2004523943.tif 000019
2004523943.tif 000020
2004523943.tif 000021
2004523943.tif 000022
2004523943.tif 000023
2004523943.tif 000024
2004523943.tif 000025
2004523943.tif 000026
2004523943.tif 000027
2004523943.tif 000028
2004523943.tif 000029
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523943.tif 000030
2004523943.tif 000031
【国際調査報告】
2004523943.tif 000032
2004523943.tif 000033