(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
K個のグループに区分される少なくとも２つの送信器アンテナと、K'個のグループに区分される情報シンボルとを備える、時空間／周波数空間符号を生成する方法であって、
送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って各グループ内の情報シンボルについてToeplitz行列を生成する段階と、
KおよびK'に基づく直交時空間ブロック符号化(OSTBC)行列内の非零要素を前記Toeplitz行列で置き換え、前記OSTBC行列が零要素を備えるときに、前記零要素を対応する次元を有する零行列で置き換える段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って各グループ内の情報シンボルについてToeplitz行列を生成する段階は、
各グループ内の情報シンボルのシンボルベクトルを使用することによって、nk個の列を有するToeplitz行列
【数１】
0005102396.tif 000047
を生成する段階を含み、ここで、r=L/K'+n1-1であり、i=1, 2, ..., K'であり、k=1, 2, ..., Kであり、Lは情報シンボルの数であり、siはi番目のグループ内の情報シンボルのシンボルベクトルであり、
【数２】
0005102396.tif 000048
はシンボルベクトルsiの順序を逆転した後に取得されるシンボルベクトルであり、nkはk番目のグループ内の送信器アンテナの数である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記KおよびK'に基づく直交時空間ブロック符号化(OSTBC)行列内の非零要素をToeplitz行列で置き換える段階は、
【数３】
0005102396.tif 000049
をOSTBC OK',K行列内の情報シンボルsiとして使用し、
【数４】
0005102396.tif 000050
をOSTBC OK',K行列内の情報シンボルsi*として使用し、
【数５】
0005102396.tif 000051
は、
【数６】
0005102396.tif 000052
の各要素の複素共役によって取得される行列を表す請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの送信器アンテナは、前記グループ間の送信器アンテナの数の差を最小にする原則に従ってK個のグループに区分される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記Kの値は３である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
時空間／周波数空間符号に基づく送信方法であって、
送信すべき情報シンボルを得る段階と、
時空間／周波数空間符号行列に従って前記情報シンボルを送信する段階と、
を含み、
前記時空間／周波数空間符号行列は少なくとも２つの部分行列に分割され、前記少なくとも２つの部分行列は、少なくとも２つのToeplitz行列、または、Toeplitz行列および少なくとも１つの零行列を備え、前記Toeplitz行列はそれぞれ所与の直交時空間ブロック符号化(OSTBC)行列内の非零要素に対応し、前記OSTBC行列が零要素を備えるとき、前記零行列は前記OSTBC行列内の零要素に対応する方法。
【請求項７】
前記所与のOSTBC行列はKおよびK'に基づくOSTBC行列であり、Kは少なくとも２つの送信器アンテナが区分されるグループの数であり、K'は前記情報シンボルが区分されるグループの数であり、
前記Toeplitz行列は、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って生成される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
Toeplitz行列
【数７】
0005102396.tif 000053
は、OSTBC OK',K行列内の情報シンボルsiに対応し、Toeplitz行列
【数８】
0005102396.tif 000054
は、OSTBC OK',K行列内の情報シンボルsi*に対応し、
【数９】
0005102396.tif 000055
であり、
【数１０】
0005102396.tif 000056
は、
【数１１】
0005102396.tif 000057
内の各要素の複素共役によって取得される行列を表し、
r=L/K'+n1-1であり、i=1, 2, ..., K'であり、k=1, 2, ..., Kであり、Lは前記情報シンボルの数であり、siはi番目のグループ内の情報シンボルのシンボルベクトルであり、
【数１２】
0005102396.tif 000058
はシンボルベクトルsiの順序を反転させた後に取得されるシンボルベクトルである請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記送信すべき情報シンボルの数はK'の整数倍であり、前記送信すべき情報シンボルは均一にK'個のグループに区分され、
前記送信すべき情報シンボルの数がK'の整数倍でないとき、前記送信すべき情報シンボルに零シンボルが付加され、それによって前記零シンボルを付加した後の情報シンボルの数がK'の整数倍になり、前記零シンボルを付加した後の情報シンボルが均一にK'個のグループに区分される請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
送信すべき情報シンボルを取得するように構成された取得モジュールと、
前記取得モジュールによって取得された送信すべき情報シンボルを時空間／周波数空間符号行列に従って送信するように構成された送信モジュールと、
を備え、
前記時空間／周波数空間符号行列は少なくとも２つの部分行列に分割され、前記少なくとも２つの部分行列は、少なくとも２つのToeplitz行列、または、Toeplitz行列および少なくとも１つの零行列を備え、前記Toeplitz行列はそれぞれ所与の直交時空間ブロック符号化(OSTBC)行列内の非零要素に対応し、前記OSTBC行列が零要素を含むとき、前記零行列は前記OSTBC行列内の零要素に対応する送信装置。
【請求項１１】
前記所与のOSTBC行列はKおよびK'に基づくOSTBC行列であり、Kは少なくとも２つの送信器アンテナが区分されるグループの数であり、K'は前記情報シンボルが区分されるグループの数であり、
前記Toeplitz行列は、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って生成される請求項１０に記載の送信装置。
【請求項１２】
Toeplitz行列
【数１３】
0005102396.tif 000059
は、OSTBC OK',K行列内の情報シンボルsiに対応し、Toeplitz行列
【数１４】
0005102396.tif 000060
は、OSTBC OK',K行列内の情報シンボルsi*に対応し、
【数１５】
0005102396.tif 000061
であり、
【数１６】
0005102396.tif 000062
は、
【数１７】
0005102396.tif 000063
内の各要素の複素共役によって取得される行列を表し、
r=L/K'+n1-1であり、i=1, 2, ..., K'であり、k=1, 2, ..., Kであり、Lは前記情報シンボルの数であり、siはi番目のグループ内の情報シンボルのシンボルベクトルであり、
【数１８】
0005102396.tif 000064
はシンボルベクトルsiの順序を反転させた後に取得されるシンボルベクトルである請求項１０に記載の送信装置。
【請求項１３】
前記送信装置は基地局または移動端末である請求項１０から１２のいずれか一項に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信技術の分野に関し、特に、時空間／周波数空間符号を生成する方法、送信方法、送信装置、基地局、および移動端末に関する。
【０００２】
本出願は、発明の名称を“METHOD FOR CONSTRUCTING SPACE-TIME/SPACE-FREQUENCY CODE, AND TRANSMITTING METHOD AND APPARATUS”とし、2008年10月28日に中国特許庁に出願された中国特許出願第200810225231.7号の優先権を主張し、その全体は引用によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
移動通信システムにおけるスペクトル利用率は、時空間／周波数空間符号を使用することによって改善することができる。時空間／周波数空間符号技術では、直交時空間ブロック符号化(OSTBC)、Toeplitz時空間符号、重畳Alamouti符号(OAC)は、受信器をより簡略することができるだけでなく、線形送信器がチャネル情報を知らずにダイバーシチゲインを得るのを可能にすることができる。OSTBCは送信ダイバーシチに基づくSTBCを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者の調査によれば、従来技術では、Toeplitz時空間符号およびOACを使用することによって線形受信器の場合にフルダイバーシチを得ることができるが、Toeplitz時空間符号およびOACのシミュレーション結果から分かるように、スペクトル利用率が同じである場合、Toeplitz時空間符号およびOACを使用したときの性能は不十分である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の各実施形態は、線形受信器の場合にフルダイバーシチを得ることができるだけでなく、ビット誤り率(BER)を改善し性能と符号レートとをよりうまく兼ね合わせる、時空間／周波数空間符号を生成する方法、送信方法、および送信装置を提供する。
【０００６】
本発明の一実施形態は、K個のグループに区分される少なくとも２つの送信器アンテナと、K’個のグループに区分される情報シンボルとを含む、時空間／周波数空間符号を生成する方法であって、
送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って各グループ内の情報シンボルについてToeplitz行列を生成する段階と、
KおよびK’に基づくOSTBC行列内の非零要素をToeplitz行列で置き換え、OSTBC行列が零要素を含むときに、零要素を対応する次元を有する零行列で置き換える段階と、
を含む方法を提供する。
【０００７】
本発明の一実施形態は、時空間／周波数空間符号に基づく送信方法であって、
送信すべき情報シンボルを得る段階と、
時空間／周波数空間符号行列に従って該情報シンボルを送信する段階と、
を含み、
時空間／周波数空間符号行列は少なくとも２つの部分行列に分割され、該少なくとも２つの部分行列は、少なくとも２つのToeplitz行列、または、Toeplitz行列および少なくとも１つの零行列を含み、Toeplitz行列はそれぞれ所与のOSTBC行列内の非零要素に対応し、OSTBC行列が零要素を含むとき、該零行列はOSTBC行列内の零要素に対応する方法を提供する。
【０００８】
本発明の一実施形態は、
送信すべき情報シンボルを取得するように構成された取得モジュールと、
取得モジュールによって取得された送信すべき情報シンボルを時空間／周波数空間符号行列に従って送信するように構成された送信モジュールと、
を備え、
時空間／周波数空間符号行列は少なくとも２つの部分行列に分割され、該少なくとも２つの部分行列は、少なくとも２つのToeplitz行列、または、Toeplitz行列および少なくとも１つの零行列を含み、Toeplitz行列はそれぞれ所与のOSTBC行列内の非零要素に対応し、OSTBC行列が零要素を含むとき、該零行列はOSTBC行列内の零要素に対応する送信装置を提供する。
【０００９】
本発明の一実施形態は、基地局において、
送信すべき情報シンボルを取得するように構成された取得モジュールと、
取得モジュールによって取得された送信すべき情報シンボルを時空間／周波数空間符号行列に従って送信するように構成された送信モジュールと、
を備え、
時空間／周波数空間符号行列は少なくとも２つの部分行列に分割され、該少なくとも２つの部分行列は、少なくとも２つのToeplitz行列、または、Toeplitz行列および少なくとも１つの零行列を含み、Toeplitz行列はそれぞれ所与のOSTBC行列内の非零要素に対応し、OSTBC行列が零要素を含むとき、該零行列はOSTBC行列内の零要素に対応する基地局を提供する。
【００１０】
本発明の一実施形態は、移動端末において、
送信すべき情報シンボルを取得するように構成された取得モジュールと、
取得モジュールによって取得された送信すべき情報シンボルを時空間／周波数空間符号行列に従って送信するように構成された送信モジュールと、
を備え、
時空間／周波数空間符号行列は少なくとも２つの部分行列に分割され、該少なくとも２つの部分行列は、少なくとも２つのToeplitz行列、または、Toeplitz行列および少なくとも１つの零行列を含み、Toeplitz行列はそれぞれ所与のOSTBC行列内の非零要素に対応し、OSTBC行列が零要素を含むとき、該零行列はOSTBC行列内の零要素に対応する移動端末を提供する。
【００１１】
技術的解決手段に関する説明によれば、本発明の各実施形態では、各グループ内の情報シンボルについてToeplitz行列が確立され、Toeplitz行列をOSTBC行列内の要素として使用し、OSTBC行列を生成するプロセスを使用することによって、直交性を有する時空間／周波数空間符号行列が生成される。本発明の各実施形態による直交性を有する時空間／周波数空間符号行列を使用すると、線形受信器の場合にフルダイバーシチを得ることができるだけでなく、スペクトル利用率が同じ場合に、Toeplitz時空間符号およびOACに対して、本発明の各実施形態に従って生成された直交性を有する時空間／周波数空間符号行列がビット誤り率を効果的に改善し、性能と符号レートとをよりうまく兼ね合わせることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による時空間／周波数空間符号を生成する方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によるシミュレーション結果の第1の図である。
【図３】本発明の一実施形態によるシミュレーション結果の第2の図である。
【図４】本発明の一実施形態による送信装置の図である。
【図５】本発明の一実施形態による基地局の図である。
【図６】本発明の一実施形態による移動端末の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による時空間／周波数空間符号を生成する方法の具体的な実施形態について、以下に図１を参照して説明する。
【００１４】
図１では、ステップ1で、複数の送信器アンテナをK個のグループに区分する。本明細書における複数の送信器は、送信装置の送信器アンテナ全体であるかあるいは送信装置の送信器アンテナの一部であってよい。
【００１５】
複数の送信器アンテナをK個のグループに区分するプロセスでは、送信器アンテナをできるだけ均一に区分することができ、すなわち、グループ間で送信器アンテナの数の差を最小にする原則に従って複数の送信器アンテナをK個のグループに区分することができる。もちろん、グループ間で送信器アンテナの数の差を最小にする原則が、グループ間で送信器アンテナの数の差を小さくする原則であってもよい。
【００１６】
複数の送信器アンテナをK個のグループに区分する具体例は以下のとおりである。
【００１７】
送信器アンテナの数はNtであり、Nt個の送信器アンテナを以下のようにK個のグループに区分することができる。
【００１８】
【数１】
0005102396.tif 000002
【００１９】
式(1)は
【００２０】
【数２】
0005102396.tif 000003
【００２１】
のように書くことができる。式(1)は、Nt個の送信器アンテナをできるだけ均一にK個のグループに区分できることを明確に示している。区分をできるだけ均一に行うことは、NtがKの整数倍である場合には、各グループ内の送信器アンテナの数を同じにし、NtがKの整数倍でない場合には、各グループ内の送信器アンテナの数の間の差をできるだけ小さくすることができることを意味する。
【００２２】
ステップ2では、所定数の情報シンボルをK’個のグループに区分し、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って各グループ内の情報シンボルについてToeplitz行列を生成する。たとえば、このステップで生成される各Toeplitz行列はnk個の列またはnk個の行を有し、この場合、nkはk番目の送信器アンテナに含まれる送信器アンテナの数であり、kの値の範囲は1からKまでであってよい。このステップにおけるK’の値はKの値と同じであってもあるいはKの値と異なってもよい。
【００２３】
このステップはToeplitz行列を使用するが、Toeplitz行列の具体例は以下のとおりである。
【００２４】
Toeplitz行列は長さpを有する非零ベクトルV=[v1, v2, …, vp]Tについてのr×l行列
【００２５】
【数３】
0005102396.tif 000004
【００２６】
である。
【００２７】
【数４】
0005102396.tif 000005
【００２８】
上式ではr=p+l-1であり、[v1, v2, …, vp]Tは情報シンボルベクトルを表す。
【００２９】
ステップ2を実施する具体例は以下のとおりである。
【００３０】
L個の情報シンボルが均一にK’個のグループに区分される。LがK’の整数倍である場合には、各グループはL/K’個の情報シンボルを含む。LがK’の整数倍でない場合には、L個の情報シンボルに、ある数の零シンボルを付加し、それによって、Lと付加した零シンボルの数との和がK’の整数倍になるようにする。零シンボルを元の情報シンボルの終了位置に付加することができる。
【００３１】
元の情報シンボルに零シンボルを付加する場合、Lの値を元の情報シンボルの数と付加した零シンボルの数との和として調整することができ、すなわち、Lの値は、零シンボルを付加した後の情報シンボルの数であることに留意されたい。もちろん、本発明の実施形態は、各グループ間の情報シンボルの数の差を最小にするという原則に従って情報シンボルを各グループに区分することもできる。一般性を失わずに、以下の式内のLはK’の整数倍であると仮定する。
【００３２】
K’個のグループ内の情報シンボルは以下のように表すことができる。
【００３３】
【数５】
0005102396.tif 000006
【００３４】
各グループ内の情報シンボルについて生成されたnk個の列を有するToeplitz行列は以下のように表すことができる。
【００３５】
【数６】
0005102396.tif 000007
【００３６】
式(3)で、r=L/K’+n1-1であり、i=1, 2, ..., K’であり、k=1, 2, ..., Kであり、Lは情報シンボルの数であり、siはi番目のグループ内の情報シンボルのシンボルベクトルであり、
【００３７】
【数７】
0005102396.tif 000008
【００３８】
はシンボルベクトルsiの順序を逆転した後に取得されるシンボルベクトルである。
【００３９】
nk個の行を有するToeplitz行列は、nk個の列を有するToeplitz行列を変換することによって得ることができるので、ここでは、nk個の行を有するToeplitz行列についての詳細な説明を省略する。
【００４０】
ステップ3では、Toeplitz行列はOSTBC行列内の対応する要素とみなされ、OSTBC行列が零要素を含む場合、対応する次元を有する零行列はOSTBC行列内の該零要素とみなされ、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列X(s)が取得される。すなわち、OSTBC行列が零要素を含む場合、Toeplitz行列および対応する次元を有する少なくとも1つの零行列を使用して本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列X(s)が生成され、この場合、零行列の数はOSTBC行列内の零要素の数で決まり、OSTBC行列が零要素を含まない場合、Toeplitz行列を使用して、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列X(s)が生成される。
【００４１】
いわゆる、対応する次元を有する零行列は、左右に隣接するToeplitz行列と同じ数の行を有し、かつ上下に隣接するToeplitz行列と同じ数の列を有する零行列である。
【００４２】
Toeplitz行列はOSTBC行列内の要素とみなされるため、本発明の実施形態におけるToeplitz行列を要素部分行列と呼ぶことができる。
【００４３】
本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列X(s)を生成する例では、Toeplitz行列をOSTBC OK’,K行列内の要素として使用し、零行列をOSTBC OK’,K行列内の零要素として使用して、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列X(s)を得る。
【００４４】
本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列X(s)を生成する例の具体的な実現形態では、OSTBC OK’K行列内の情報シンボルベクトルsiを
【００４５】
【数８】
0005102396.tif 000009
【００４６】
で置き換え、OSTBC OK’,K行列内の情報シンボルベクトルsi*を
【００４７】
【数９】
0005102396.tif 000010
【００４８】
で置き換え（
【００４９】
【数１０】
0005102396.tif 000011
【００５０】
は、
【００５１】
【数１１】
0005102396.tif 000012
【００５２】
内の各要素の複素共役によって取得される行列を表す）、OSTBC OK’,K行列内の零要素を対応する次元を有する零行列で置き換え、それによって、最終的に取得される時空間／周波数空間符号行列X(s)を
【００５３】
【数１２】
0005102396.tif 000013
【００５４】
として表すことができる。K=3およびK’=3である場合、最終的に生成される時空間／周波数空間符号行列X(s)の具体例は以下のとおりである。
【００５５】
【数１３】
0005102396.tif 000014
【００５６】
上式で、Ntは送信器アンテナの数であり、
【００５７】
【数１４】
0005102396.tif 000015
【００５８】
である。
【００５９】
このステップでは、本発明の実施形態が既存のOSTBC行列を使用して時空間／周波数空間符号行列X(s)を生成し、OSTBC行列が、たとえば、
【００６０】
【数１５】
0005102396.tif 000016
【００６１】
のような様々な形態をとることに留意されたい。
【００６２】
【数１６】
0005102396.tif 000017
【００６３】
では、各列は送信器アンテナに対応し、各行は時間または周波数に対応する。
【００６４】
さらに、いくつかの文献では、OSTBC行列はOK’,Kの形では表されておらず、たとえば、いくつかの文献に記載されたOSTBC行列として、
【００６５】
【数１７】
0005102396.tif 000018
【００６６】
がある。
【００６７】
OSTBC行列がすべてOK’,Kの形で表され、たとえば、
【００６８】
【数１８】
0005102396.tif 000019
【００６９】
をO4.3(4はK’の値を表し、3はKの値を表す)として表すことができることに特に留意されたい。すなわち、本発明の実施形態では、直交性を有する時空間／周波数空間符号行列X(s)をそれぞれの異なるOSTBC行列を有するように生成することができる。
【００７０】
本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号を生成する方法について、一例として、K=3、K’=3、送信器アンテナの数Nt=6、送信すべき情報シンボルの数L=6とすることによって、以下に説明する。
【００７１】
6つの送信器アンテナが3つのグループに区分され、各グループは2つの送信器アンテナを有し、すなわち、各グループは2つの要素を有する。6つの独立の情報シンボルはs=[s1, s2, s3, s4, s5, s6]Tであり、6つの情報シンボルは3つのグループに区分され、各グループ内の情報シンボルのシンボルベクトルはS1=[s1, s2]T, S2=[s3, s4]T, S3=[s5, s6]Tであり、S1、S2、S3から
【００７２】
【数１９】
0005102396.tif 000020
【００７３】
を導くことができる。r=L/K’+n1-1であるので、r=3である。
【００７４】
各グループ内の情報シンボルについて生成されるToeplitz行列はそれぞれ
【００７５】
【数２０】
0005102396.tif 000021
【００７６】
である。
【００７７】
【数２１】
0005102396.tif 000022
【００７８】
によれば
【００７９】
【数２２】
0005102396.tif 000023
【００８０】
を得ることができる。
【００８１】
したがって、
【００８２】
【数２３】
0005102396.tif 000024
【００８３】
および
【００８４】
【数２４】
0005102396.tif 000025
【００８５】
に従って
【００８６】
【数２５】
0005102396.tif 000026
【００８７】
を使用することによって生成される時空間／周波数空間符号行列
【００８８】
【数２６】
0005102396.tif 000027
【００８９】
は、
【００９０】
【数２７】
0005102396.tif 000028
【００９１】
である。
【００９２】
例示した時空間／周波数空間符号行列X(s)については、一例としてnk個の列を有するToeplitz行列を使用することによって説明しており、時空間／周波数空間符号行列X(s)を変換することによってnk個の行を有するToeplitz行列が取得されることに留意されたい。したがって、ここでは、nk個の行を有するToeplitz行列に対応する時空間／周波数空間符号行列X(s)についての詳細な説明を省略する。
【００９３】
図２および３は、OAC、Toeplitz時空間符号、および本発明の実施形態による時空間符号のBERについてのシミュレーション結果を示している。
【００９４】
送信器アンテナの数が5であり、スペクトル効率(すなわち、スペクトル利用率)が2.75bps/Hzである場合、OAC、Toeplitz時空間符号、および本発明の実施形態による時空間符号のBERについてのシミュレーション結果は図2に示したとおりである。
【００９５】
図２では、横軸は信号対雑音比(SNR)を表し、縦軸はBERを表す。円を含む点線はL=44、符号レートR=11/12、8直交振幅変調(8QAM)、ZF受信器の場合のToeplitz時空間符号のBER曲線を表し、円を含む実線はL=44、R=11/12、8QAM、線形MMSE受信器の場合のToeplitz時空間符号のBER曲線を表し、ブロックを含む点線はL=44、R=11/12、8QAM、ZF受信器の場合のOACのBER曲線を表し、ブロックを含む実線はL=44、R=11/12、8QAM、線形MMSE受信器の場合のOACのBER曲線を表し、星形を含む点線はL=33、R=11/16、8QAM、ZF受信器の場合の本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBER曲線を表し、星形を含む実線はL=33、R=11/16、8QAM、線形MMSE受信器の場合の本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBER曲線を表す。
【００９６】
図２に示されている6本の曲線から、送信器アンテナの数が5であり、スペクトル効率が2.75bps/Hzである場合、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBERがOACおよびToeplitz時空間符号よりも低いことは明らかである。
【００９７】
送信器アンテナの数が6であり、スペクトル効率が2.75bps/Hzである場合、OAC、Toeplitz時空間符号、および本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBERについてのシミュレーション結果は図３に示すとおりである。
【００９８】
図３では、横軸はSNRを表し、縦軸はBERを表す。円を含む点線はL=44、符号レートR=11/12、8QAM、ZF受信器の場合のToeplitz時空間符号のBER曲線を表し、円を含む実線はL=44、R=11/12、8QAM、線形MMSE受信器の場合のToeplitz時空間符号のBER曲線を表し、ブロックを含む点線はL=44、R=11/12、8QAM、ZF受信器の場合のOACのBER曲線を表し、ブロックを含む実線はL=44、R=11/12、8QAM、線形MMSE受信器の場合のOACのBER曲線を表し、星形を含む点線はL=33、R=11/16、16QAM、ZF受信器の場合の本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBER曲線を表し、星形を含む実線はL=33、R=11/16、16QAM、線形MMSE受信器の場合の本体発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBER曲線を表す。
【００９９】
図３に示されている6本の曲線から、送信器アンテナの数が6であり、スペクトル効率が2.75bps/Hzである場合、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号のBERがOACおよびToeplitz時空間符号よりも低いことは明らかである。
【０１００】
シミュレーション結果から分かるように、送信器アンテナの数が4である場合、本発明の実施形態によって時空間／周波数空間符号行列を生成することによってBERを改善することができる。
【０１０１】
K’の値を大きくすると、等価チャネル行列の直交性が向上し、干渉が低下し、それに従って性能を向上させることができる。しかし、K’の値を大きくすると、Kの値も大きくなり、それによって符号レートが低下する。一方、Kの値を小さくすると、それに従って等価チャネル行列の直交性が低下し、それによって干渉が増大し、性能が低下するが、それに従って符号レートを高めることができる。したがって、適切なKおよびK’を選択すれば、符号レートと性能とをよりうまく兼ね合わせることができる。シミュレーション結果から分かるように、K=3である場合、本発明の実施形態によって生成された時空間／周波数空間符号行列を使用することによって符号レートと性能とをよりうまく兼ね合わせることができる。
【０１０２】
本発明の実施形態による直交性を有する時空間／周波数空間符号行列X(s)の生成に成功した後、送信装置は時空間／周波数空間符号行列X(s)に基づいて以後の送信処理動作を実行する。送信装置は、時空間／周波数空間符号行列X(s)に基づいて複数の既存の送信処理動作によって情報シンボルの送信を実施することができる。ここでは、送信処理動作の具体的な実現形態についての逐一の詳細な説明を省略する。
【０１０３】
本発明の実施形態では、受信信号を次式のように表すことができる。
【０１０４】
【数２８】
0005102396.tif 000029
【０１０５】
式(4)では、X(s)は、送信装置によって採用される時空間／周波数空間符号行列でかつT×Nt複素行列であり、Yは受信信号行列でかつT×Nr複素行列であり、SNRは信号対雑音比である。
【０１０６】
式(4)を等価チャネルモデルの形式に変換することができ、すなわち、式(4)は次式のように変換される。
【０１０７】
【数２９】
0005102396.tif 000030
【０１０８】
式(5)では、sはL次元送信信号ベクトルであり、
【０１０９】
【数３０】
0005102396.tif 000031
【０１１０】
は対応する等価チャネルでかつTNr×L複素行列であり、yはTNr次元送信信号ベクトルであり、SNRは信号対雑音比である。
【０１１１】
本発明の実施形態における時空間／周波数空間符号等価チャネル行列は直交性を有する。
【０１１２】
ZF受信器によって信号検出を実行する具体例では、ZF受信器は、i番目のグループ内の情報シンボルsiについての以下の式(6)に従って信号検出を実行することができる。
【０１１３】
【数３１】
0005102396.tif 000032
【０１１４】
式(6)では、
【０１１５】
【数３２】
0005102396.tif 000033
【０１１６】
は、等価チャネル行列とi番目のグループ内の情報シンボルsiの対応する列とから成る要素部分行列である。
【０１１７】
本発明の一実施形態による送信方法について以下に説明する。
【０１１８】
ステップ1で、送信すべきL個の情報シンボルを取得する。
【０１１９】
取得したL個の情報シンボルがK’の整数倍である場合、L個の情報シンボルが均一にK’個のグループに区分され、各グループはL/K’個の情報シンボルを含む。取得したL個の情報シンボルがK’の整数倍でない場合、L個の情報シンボルに、ある数の零シンボルを付加し、それによって、Lと付加した零シンボルの数との和がK’の整数倍になるようにする。送信すべき情報シンボルの終了位置に零シンボルを付加することができる。
【０１２０】
ステップ2では、本発明の実施形態における時空間／周波数空間符号行列に従って、取得された情報シンボルを送信する。
【０１２１】
たとえば、6つの送信器アンテナが3つのグループに区分され、各グループは2つの送信器アンテナを有し、取得される6つの独立の情報シンボルは[s1, s2, s3, s4, s5, s6]Tであり、該6つの情報シンボルが3つのグループに区分され、かつ各グループ内の情報シンボルのシンボルベクトルがそれぞれS1=[s1, s2]T、S2=[s3, s4]T、S3=[s5, s6]Tである場合、取得された6つの情報シンボルは以下の行列に従って送信される。
【０１２２】
【数３３】
0005102396.tif 000034
【０１２３】
本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列と
【０１２４】
【数３４】
0005102396.tif 000035
【０１２５】
との間には対応関係が存在する。該対応関係とは、本発明の実施形態による行列を9つの部分行列に分割することができ(すなわち、9つの部分行列が含まれる)、該9つの部分行列が6つのToeplitz行列と対応する次元を有する3つの零行列とを含み、該Toeplitz行列がそれぞれ、
【０１２６】
【数３５】
0005102396.tif 000036
【０１２７】
である関係である。
【０１２８】
6つのToeplitz行列はそれぞれ、
【０１２９】
【数３６】
0005102396.tif 000037
【０１３０】
内の対応する要素に相当し、3つの零行列はそれぞれ、
【０１３１】
【数３７】
0005102396.tif 000038
【０１３２】
内の零要素に相当する。
【０１３３】
したがって、本発明の実施形態による情報シンボルを送信することによって採用される時空間／周波数空間符号行列の各特徴の具体例は以下のとおりである。
【０１３４】
本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列は複数の部分行列を含み(すなわち、この行列を複数の部分行列に分割することができる)、複数の部分行列は複数のToeplitz行列と複数の零行列とを含む。複数のToeplitz行列および複数の零行列は、OSTBC行列内の要素と1対1の対応関係を有し、Toeplitz行列は、OSTBC行列内の非零要素と1対1の対応関係をする。OSTBC行列は、KおよびK’に基づくOSTBC行列であり、この場合、Kは、複数の送信器アンテナが区分されるグループの数であり、K’は、情報シンボルが区分されるグループの数である。複数のToeplitz行列は、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って生成される。特に、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列が分割された部分行列が零行列を含まないことがあり、すなわち、OSTBC行列が零要素を含まない場合、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号行列が分割された部分行列は零行列を含まないことに留意されたい。
【０１３５】
Toeplitz行列の列の数が送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に相当するならば、nk個の列を有するToeplitz行列を
【０１３６】
【数３８】
0005102396.tif 000039
【０１３７】
と表わすことができ、r=L/K’+n1-1であり、i=1, 2, ..., K’であり、k=1, 2, ..., Kであり、Lは情報シンボルの数であり、siはi番目のグループ内の情報シンボルのシンボルベクトルであり、
【０１３８】
【数３９】
0005102396.tif 000040
【０１３９】
はシンボルベクトルsiの順序を反転させた後に取得されるシンボルベクトルである。
【０１４０】
【数４０】
0005102396.tif 000041
【０１４１】
は、OSTBC OK’,K行列内の情報シンボルベクトルsiに対応し、
【０１４２】
【数４１】
0005102396.tif 000042
【０１４３】
は、OSTBC OK’,K行列内の情報シンボルベクトルsi*に対応し、
【０１４４】
【数４２】
0005102396.tif 000043
【０１４５】
は、
【０１４６】
【数４３】
0005102396.tif 000044
【０１４７】
内の各要素の複素共役によって取得される行列を表す。OSTBC OK’,K行列が零要素を含む場合、対応する次元を有する零行列がOSTBC OK’,K行列内の該零要素に対応する。
【０１４８】
情報シンボルの送信は、ここでは詳細な説明を省略する本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号を使用することにより複数の既存の送信処理動作によって実現することができる。
【０１４９】
各実施形態についての上記の説明によれば、本発明の実施形態によって生成された直交性を有する時空間／周波数空間符号行列を使用すると、線形受信器の場合にフルダイバーシチが取得されるだけでなく、シミュレーション結果から分かるように、送信器アンテナの数が4本よりも多く、スペクトル利用率が同じである場合、本発明の実施形態によって生成された直交性を有する時空間／周波数空間符号行列がToeplitz行列時空間符号およびOACに対してBERを効果的に改善する。さらに、本発明の実施形態による時空間／周波数空間符号等価チャネル行列は直交性も有し、等価チャネル行列の直交性によって、復号複雑度を
【０１５０】
【数４４】
0005102396.tif 000045
【０１５１】
から
【０１５２】
【数４５】
0005102396.tif 000046
【０１５３】
に低下させて復号複雑度を著しく低下させ、最終的に性能と符号レートとをよりうまく兼ね合わせることができる。
【０１５４】
前述の各実施形態についての説明によって、当業者には、本発明をソフトウェアおよび必要な汎用ハードウェアプラットフォームによって実施することもあるいはハードウェアのみによって実施することもできることが理解されよう。しかし、たいていの場合、ソフトウェアおよび必要な汎用ハードウェアプラットフォームを使用することが好ましい。これに基づいて、本発明の技術的解決手段はソフトウェア製品の形態で実施することができる。コンピュータソフトウェア製品は、ROM/RAM、磁気ディスク、光ディスクなどの記憶媒体に格納することができ、かつコンピュータ機器(たとえばパーソナルコンピュータ、サーバ、ネットワーク機器)に本発明の各実施形態または各実施形態のある部分で説明した方法を実行するよう指示するいくつかの命令を含んでよい。
【０１５５】
本発明の一実施形態による送信装置について以下に図４を参照して説明する。図４の送信装置は取得モジュール400と送信モジュール410とを含む。
【０１５６】
取得モジュール400は、送信すべき情報シンボルを取得する。取得モジュール400は、所定数Lの情報シンボルを取得するものとする。取得した情報シンボルがK’の整数倍でない場合、取得モジュール400は情報シンボルの後に零シンボルを付加し、それによって、取得した情報シンボルと零シンボルの総数がK’の整数倍になるようにするものとし、すなわち、LはK’の整数倍であるものとする。
【０１５７】
送信モジュール410は、送信すべきであり、かつ取得モジュール400によって取得された情報シンボルに対する送信処理を実行する。送信モジュール410によって採用される時空間／周波数空間符号行列は、複数の部分行列を含むこと(すなわち、該行列を複数の部分行列に分割することができる)、複数の部分行列が複数のToeplitz行列および少なくとも1つの零行列を含むこと、ならびに複数の部分行列が零行列を含まないことがあることの各特徴を有するものとする。複数の部分行列は、OSTBC行列内の要素と1対1の対応関係を有し、1対1の対応関係とは、Toeplitz行列がOSTBC行列内の各非零要素と1対1の対応関係を有し、OSTBC行列が零要素を含むとき、零行列がOSTBC行列内の各零要素と1対1の対応関係を有し、零行列の数が零要素の数と同じであるという関係であってよい。OSTBC行列はKおよびK’に基づくOSTBC行列であり、この場合、Kは、複数の送信器アンテナが区分されるグループの数であり、K’は、情報シンボルが区分されるグループの数である。複数のToeplitz行列は、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って生成される。送信モジュール410によって採用される時空間／周波数空間符号行列の特定の特徴は、方法の実施形態で説明した特徴であり、ここでは繰り返さない。
【０１５８】
本発明の一実施形態による基地局について以下に図５を参照して説明する。図５の基地局は、取得モジュール500と送信モジュール510とを含む。取得モジュール500は、送信すべき情報シンボルを得る。取得モジュール500は、送信すべき情報シンボルを得る。取得モジュール500は所定数Lの情報シンボルを取得するものとする。取得した情報シンボルがK’の整数倍でないとき、取得モジュール500は情報シンボルの後に零シンボルを付加し、それによって、取得した情報シンボルと零シンボルの総数がK’の整数倍になるようにするものとし、すなわち、LはK’の整数倍であるものとする。
【０１５９】
送信モジュール510は、送信すべきであり、かつ取得モジュール500によって取得された情報シンボルに対する送信処理を実行する。送信モジュール510によって採用される時空間／周波数空間符号行列は、複数の部分行列を含むこと(すなわち、該行列を複数の部分行列に分割することができる)、複数の部分行列が複数のToeplitz行列および少なくとも1つの零行列を含むこと、ならびに複数の部分行列が零行列を含まないことがあることの各特徴を有するものとする。複数の部分行列は、OSTBC行列内の要素と1対1の対応関係を有し、1対1の対応関係とは、Toeplitz行列がOSTBC行列内の各非零要素と1対1の対応関係を有し、OSTBC行列が零要素を含むとき、零行列がOSTBC行列内の各零要素と1対1の対応関係を有し、零行列の数が零要素の数と同じであるという関係であってよい。OSTBC行列はKおよびK’に基づくOSTBC行列であり、この場合、Kは、複数の送信器アンテナが区分されるグループの数であり、K’は、情報シンボルが区分されるグループの数である。複数のToeplitz行列は、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って生成される。送信モジュール510によって採用される時空間／周波数空間符号行列の特定の特徴は、方法の実施形態で説明した特徴であり、ここでは繰り返さない。
【０１６０】
本発明の一実施形態による移動端末について以下に図６を参照して説明する。図６の移動端末は、取得モジュール600と送信モジュール610とを含む。
【０１６１】
取得モジュール600は、送信すべき情報シンボルを得る。取得モジュール600は、所定数Lの情報シンボルを取得するものとする。取得した情報シンボルがK’の整数倍でないとき、取得モジュール600は情報シンボルの後に零シンボルを付加し、それによって、取得した情報シンボルと零シンボルの総数がK’の整数倍になるようにするものとし、すなわち、LはK’の整数倍であるものとする。
【０１６２】
送信モジュール610は、送信すべきであり、かつ取得モジュール600によって取得された情報シンボルに対する送信処理を実行する。送信モジュール610によって採用される時空間／周波数空間符号行列は、複数の部分行列を含むこと(すなわち、該行列を複数の部分行列に分割することができる)、複数の部分行列が複数のToeplitz行列および少なくとも1つの零行列を含むこと、ならびに複数の部分行列が零行列を含まないことがあることの各特徴を有するものとする。複数の部分行列は、OSTBC行列内の要素と1対1の対応関係を有し、1対1の対応関係とは、Toeplitz行列がOSTBC行列内の各非零要素と1対1の対応関係を有し、OSTBC行列が零要素を含むとき、零行列がOSTBC行列内の各零要素と1対1の対応関係を有し、零行列の数が零要素の数と同じであるという関係であってよい。OSTBC行列はKおよびK’に基づくOSTBC行列であり、この場合、Kは、複数の送信器アンテナが区分されるグループの数であり、K’は、情報シンボルが区分されるグループの数である。複数のToeplitz行列は、送信器アンテナのグループ内の送信器アンテナの数に従って生成される。送信モジュール610によって採用される時空間／周波数空間符号行列の特定の特徴は、方法の実施形態で説明した特徴であり、ここでは繰り返さない。
【０１６３】
本発明を各実施形態によって例示したが、当業者には、本発明の趣旨から逸脱しない様々な修正の実施形態および変形の実施形態が本発明の明細書の特許請求の範囲内であることが認識されよう。
【符号の説明】
【０１６４】
400、500、600  取得モジュール
410、510、610  送信モジュール
【図１】
0005102396.tif 000065
【図４】
0005102396.tif 000066
【図５】
0005102396.tif 000067
【図６】
0005102396.tif 000068
【図２】
0005102396.tif 000069
【図３】
0005102396.tif 000070