(57)【要約】      （修正有）【課題】２個，４個，または、８個の中継アンテナを有するパルス型ＵＷＢ−ＭＩＭＯシステムのための、２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる２個，４個，または、８個の情報シンボルのブロックの、ディファレンシャル時空符号化を提供する。【解決手段】２個，４個，または、８個のアンテナを有するパルス型ＵＷＢ中継システムに関し、ディファレンシャル時空コードは、最大のダイバーシティおよび単位レートを供給する間に、上記のパルスの極性の反転を行なわない。また、このディファレンシャル時空符号化だけでなく、チャンネル・エスティメーションを要求しない、対応する受信システムを提案する。【選択図】図５
2009232453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムのためのディファレンシャル時空符号化方法であって、
上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の２つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）を符号化することを特徴とするディファレンシャル時空符号化方法。
ただし、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000081
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。
2009232453.tif 000082
ソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。
さらに、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000083
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。
【請求項２】
４つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムのためのディファレンシャル時空符号化方法であって、
上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の４つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４）を符号化することを特徴とするディファレンシャル時空符号化方法。
ただし、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000084
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。
2009232453.tif 000085
ソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。
さらに、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000086
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。
【請求項３】
８つの出力手段を有するＵＷＢ中継ステムのためのディファレンシャル時空符号化方法であって、
上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の８つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４，ｓｋ，５，ｓｋ，６，ｓｋ，７，ｓｋ，８）を符号化することを特徴とするディファレンシャル時空符号化方法。
ただし、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000087
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。
2009232453.tif 000088
ソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。
さらに、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000089
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。
【請求項４】
２つの出力手段を有するＵＷＢ中継システム（５４０１，５４０２）であって、
上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と、１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の２つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）を符号化するための符号化手段（５１０）と、
パルス型のＵＷＢ信号を位置変調するための２つの変調装置（５３０１，５３０２）と、
を有していることを特徴とするＵＷＢ中継システム（５４０１，５４０２）。
ただし、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000090
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。
2009232453.tif 000091
ソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。
さらに、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000092
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。
また、各変調装置は、伝送チャンネルを使用している間に任意の出力手段に関連付けられ、上記出力手段と上記チャンネルの使用に対応したベクトルの成分を使用して、上記の位置信号を変調する。
なお、各出力手段は、上記対応する変調装置によって変調された信号を中継するのに最適化されている。
【請求項５】
４つの出力手段を有するＵＷＢ中継システム（５４０１，５４０２）であって、
上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と、１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の４つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４）を符号化するための符号化手段（５１０）と、
パルス型のＵＷＢ信号を位置変調するための４つの変調装置と、
を有していることを特徴とするＵＷＢ中継システム（５４０１，５４０２）。
ただし、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000093
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。
2009232453.tif 000094
ソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。
さらに、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000095
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくも一方の置換の範囲内で定義される。
また、各変調装置は、伝送チャンネルを使用している間に任意の出力手段に関連付けられ、上記出力手段と上記チャンネルの使用に対応したベクトルの成分を使用して、上記の位置信号を変調する。
なお、各出力手段は、上記対応する変調装置によって変調された信号を中継するのに最適化されている。
【請求項６】
８つの出力手段を有するＵＷＢ中継システム（５４０１，５４０２）であって、
上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトル成分と、１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の８つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４，ｓｋ，５，ｓｋ，６，ｓｋ，７，ｓｋ，８）を符号化するための符号化手段と、
パルス型のＵＷＢ信号を位置変調するための８つの変調装置と、
を有していることを特徴とするＵＷＢ中継システム（５４０１，５４０２）。
ただし、上記ベクトルは、コード行列
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の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。
2009232453.tif 000097
ソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。
さらに、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000098
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。
また、各変調装置は、伝送チャンネルを使用している間に任意の出力手段に関連付けられ、上記出力手段と上記チャンネルの使用に対応したベクトルの成分を使用して、上記の位置信号を変調する。
なお、各出力手段は、上記対応する変調装置によって変調された信号を中継するのに最適化されている。
【請求項７】
前記出力手段がＵＷＢアンテナであることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のＵＷＢ中継システム。
【請求項８】
前記出力手段がレーザーダイオードまたは発光ダイオードであることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のＵＷＢ中継システム。
【請求項９】
前記パルス信号がＴＨ−ＵＷＢ信号であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のＵＷＢ中継システム。
【請求項１０】
前記パルス信号がＤＳ−ＵＷＢ信号であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のＵＷＢ中継システム。
【請求項１１】
前記パルス信号がＴＨ−ＤＳ−ＵＷＢ信号であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のＵＷＢ中継システム。
【請求項１２】
請求項４ないし請求項１１に記載の中継システムによって中継されたパルス型ＵＷＢ信
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て、
各センサー（６１０）が、第ｋ番目のブロック時間の第ｉ番目のシンボル時間の間に、各
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え、上記の決定変数値を受信し、各ブロック時間ｋと各シンボル時間（ｉ＝１，．．．，Ｐ）とに対して、
2009232453.tif 000101
継システムのアンテナの数）の、
Ｐ＝２に対して
2009232453.tif 000102
Ｐ＝４に対して
2009232453.tif 000103
Ｐ＝８に対して
2009232453.tif 000104
を計算する演算モジュール（６３０）と、
ブロック時間の間に中継されたＰ個の情報シンボルを、
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によって推定する検出モジュールと、からなり、
このセンサーに対応する伝播チャンネルのマルチパスに対応する各フィンガーを有する複数（Ｌ）個のフィンガーからなるレイクフィルター（６２０）に接続されているＵＷＢ受信システム。
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Ｐ＝２に対して、Ｓｋは、
2009232453.tif 000107
によって与えられ、
Ｐ＝４に対して、Ｓｋは、
2009232453.tif 000108
によって与えられ、
Ｐ＝８に対して、Ｓｋは、
2009232453.tif 000109
によって与えられる。
なお、ｓｋ，１，ｓｋ，２，．．．，ｓｋ，Ｐは可能な２値ＰＰＭの情報シンボルである。
【請求項１３】
前記センサーがＵＷＢアンアナであることを特徴とする請求項１２に記載のＵＷＢ受信システム
【請求項１４】
前記センサーが光検出素子であることを特徴とする請求項１２に記載のＵＷＢ受信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マルチアンテナからなるシステムのための、特に超広帯域（ＵＷＢ）遠隔通信における応用のための時空符号化（ＳＴＣ）の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】  最先端の技術として、マルチアンテナタイプの無線通信システムが、よく知られている。
これらのシステムは、多重中継装置と受信アンテナとの少なくとも一方を使用し、適合するコンフィグレーションのタイプによって、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）、ＭＩＳＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）またはＳＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）などと呼ばれている。
以下では、上記の改良型のＭＩＭＯとＭＩＳＯとを含む１つの用語「ＭＩＭＯ」を使うことにする。【０００３】  これらのシステムは、伝送側と受信側との少なくとも一方で空間ダイバーシティの使用によって、従来の単一アンテナシステム（ＳＩＳＯ−Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）におけるチャンネル容量より、十分大きいチャンネル容量を提供することができる。【０００４】  一般に、この空間ダイバーシティは時間ダイバーシティによる時空符号化によって補強される。
このような符号化によって、中継される情報シンボルは、個々のアンテナ上および各伝送時間上で符号化される。【０００５】  時空コードの第１のタイプは、ＳＴＢＣ（時空ブロック符号化）コードまたはブロックを使用する符号化コードからなる。【０００６】  ブロック毎に符号化コードを使用するマルチアンテナシステムにおいて、中継される情報シンボルのブロックは、アンテナの数に対応する行列の１つの次元と伝送時間に対応する別の次元とを有するシンボル伝送行列に符号化される。【０００７】  図１は、ＳＴＢＣ符号化を使用するＭＩＭＯ中継システム１００の略図を示している。【０００８】  情報シンボルσ＝（σ１，．．．，σｂ）のブロック、例えば、ｂビットのバイナリーワード、あるいは、さらに一般にｂ個のＭ値シンボルのバイナリーワードが時空行列
2009232453.tif 000003
によって符号化される。【０００９】  ただし、上記コードの成分ｃｔ，ｐ（ｔ＝１，．．，Ｔ；ｐ＝１，．．，Ｐ）は、一般に、上記の情報シンボルに依存する複合的な成分であり、Ｐは伝送に使用されるアンテナの数、Ｔは上記コードの時間発展（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を示している全数、すなわち、チャンネルの使用数またはＰＣＵ（Ｐｅｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｕｓｅ）の使用数である。【００１０】  成分ｃｔ，ｐが実数の場合には時空コードは実数であると考えられ、情報シンボルσを時空行列Ｃに変換する符号化関数が線形の場合には時空コードは線形であると考えられる。【００１１】  図１において、符号１１０は時空符号化装置を示している。【００１２】  上記の符号化装置は、チャンネルｔを利用する各瞬間において、行列Ｃの第ｔ行のベクトルをマルチプレクサ１２０に供給する。
上記のマルチプレクサは上記の行ベクトルの成分を変調装置１３０１，．．．，１３０Ｐに中継し、その変調された信号はアンテナ１４０１，．．．，１４０Ｐによって中継される。【００１３】  上記の時空コードは、そのレート、すなわち、チャンネルの使用（ＰＣＵ）の瞬間毎に、それが伝送する情報シンボルの数によって特徴付けられる。
そのレートが単一アンテナ（ＳＩＳＯ）の使用に対するレートよりＰ倍大きい場合には、上記のコードはフルレートと呼ばれる。
また、そのレートが、単一アンテナの使用に対応するレートと同じ場合のコードは、単位レートであると考えられる。【００１４】  したがって、上記の時空コードは、行列Ｃのランクとして定義できるような、それのダイバーシティ効果によって特徴付けられる。
２つのベクトルＳ１およびＳ２にそれぞれ対応している、任意の２つのコードワードＣ１およびＣ２に対して、行列Ｃ１−Ｃ２がフルランクである場合には、最大のダイバーシティ効果が得られる。【００１５】  最終的に、上記の時空コードは異なるコードワード間の最小距離を表し、その符号化利得によって特徴付けられる。
それは、
2009232453.tif 000004
あるいは、線形なコードに対して同値な書式で、
2009232453.tif 000005
として定義できる。
ただし、ｄｅｔ（Ｃ）はＣの行列式を表し、ＣＨはＣの転置共役行列を表す。【００１６】  上記の符号化利得は、情報シンボル毎の１回の伝送エネルギーに対して制限される。
すなわち、時空コードの符号化利得が高くなればなるほど、それを減衰させる抵抗も大きくなる筈である。【００１７】  しかしながら、一般に、ＳＴＢＣコードの復号は、受信において実行されるチャンネルのエスティメーション、すなわち、中継アンテナと受信アンテナとの間の複合的な伝播成分を有する行列の決定を前提としたコヒーレントな方法によって達成される。【００１８】  このチャンネル・エスティメーションは可能な限り、適宜に情報シンボルのブロックの平均のペイロードを減少させる、中継システムによって送られるパイロットシンボルの系列によってなされる。【００１９】  さらに、伝送チャンネルが低い信号対ノイズ比、または、急激な変動を示す場合には、このエスティメーションは頻繁に実行されねばならない。【００２０】  チャンネル・エスティメーションの実行を避ける方法が、非特許文献１に提案されている。【００２１】  非特許文献１に示される符号化のタイプは、非特許文献２の中で等価な方法により、行列形式で記載されている。【００２２】  非特許文献２に記載されたディファレンシャル時空符号化は、ＰＳＫの変調コンステレーションに属するＰ＝２の中継アンテナおよび情報システムを使用したＭＩＳＯシステムの場合に制限されている。【００２３】  従来のＳＴＢＣ符号化とは違って、与えられたブロックに対する上記のディファレンシャル時空コードの行列は、ブロック内の情報シンボルだけでなく、そのブロックに対する時空コードに依存している。【００２４】  もっと正確には、情報シンボルの連続するブロックがσｋ（ただし、ｋはブロック時間に対応し、２つの時間シンボルに等しい時間に対応するインデックス）によって記述されるの場合には、現在のブロックσｋ＝（σ１，ｋ，σ２，ｋ）に対するコードＣｋの行列は、循環関係
Ｃｋ＝ＳｋＣｋ−１                              （４）
と、初期の行列Ｃ０の設定とによって与えられる。【００２５】  ただし、
2009232453.tif 000006
は、上記のブロックσｋ−１に対するコードの行列に対応している。【００２６】  ブロックσｋの第１の時間シンボルと第２の時間シンボルとの間に、受信機によって受信された信号に対応するｒｋ，１およびｒｋ，２はスカラー値であり、かつ以下の行列
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が算出された場合には、上記の受信機は、
2009232453.tif 000008
を使用して、中継されたシンボルを推定する。
ただし、Ｔｒ（Ｘ）は、行列Ｘのトレースである。【００２７】  式（６）のσ１，ｋ，σ２，ｋのエスティメーション（推定）には、上記の伝送チャンネル行列Ｈの使用が含まれていないことに注意する。【００２８】  図２には、ディファレンシャル時空符号化によるＭＩＭＯ中継システム２００が示されている。【００２９】  時空符号化装置２１０は、情報シンボルσｋのブロックを受信し、各ブロック時間（τＢ）で行列Ｃｋを計算し、そして、この時間周期内で、Ｃｋの行ベクトルを変数τＳ（ただし、τＢ＝２τＳ）の各時間においてマルチプレクサ２３０に中継する。【００３０】  図２には、循環式（４）を代表して、遅延手段２２５としての遅延ループが示されている。
遅延手段２２５は、ブロックσｋの符号化の間に行列Ｃｋ−１を利用可能にするために、行ベクトルを記憶する。【００３１】  前と同様に、マルチプレクサ２２０は上記の行ベクトルの成分を変調装置２３０１，２３０２に中継し、これによって、変調された信号はアンテナ２４０２，２４０２によって中継される。【００３２】  最近、別の遠隔通信分野では、考察可能な研究課題となってきている。
これは、特に将来の無線パーソナルネットワーク（ＷＰＡＮ）の発展において役割を演じると期待されたＵＷＢ遠隔通信システムを含んでいる。
これらのシステムの固有の特徴は、利用者が超広帯域の信号を有する基本の帯域内で直接処理することである。【００３３】  一般に、ＵＷＢ信号が意味する用語は、２００２年２月１４日のＦＣＣ規格で規定され、２００５年３月に改定されたスペクトラル・マスクに従う信号、すなわち、実質的には３．１から１０．６ＧＨｚまでのスペクトラル帯域において、−１０ｄＢで少なくとも５００ＭＨｚの帯域幅を示す信号である。【００３４】  実際には、公知のＵＷＢ信号の、マルチバンドＯＦＤＭ（ＭＢ−ＯＦＤＭ）およびパルス型のＵＷＢ信号の２つのタイプがあり、これらの後者については、この後に考察する。【００３５】  パルス型のＵＷＢ信号は、一般にフレーム内で配信される数百ピコ秒オーダーの非常に短いパルスで構成され、多重アクセス干渉（ＭＡＩ−Ｍｕｌｔｉ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を減少させるために、個別のタイムホッピングコード（ＴＨ）が各利用者に割り当てられる。【００３６】  利用者ｋによって発せられるか、または利用者ｋに送られる信号は、そのとき、式
2009232453.tif 000009
で記述できる。
ただし、ｗは基本パルスであり、Ｔｃは分割時間、ＴｓはＮｓ＝ＮｃＴｃによって表される基本周期の継続時間である。
また、Ｎｃは、全フレームが継続時間Ｔｆ＝ＮｓＴｓとなる周期内の分割の数であり、さらに、Ｎｓはフレーム内の周期の数である。
2009232453.tif 000010
される。【００３７】  系列ｃｋ（ｎ）（ｎ＝０，．．，Ｎｓ−１）は、利用者ｋのタイムホッピングコードを定義している。
異なる利用者のタイムホッピング系列に属するパルス間の不一致の数を最小化するようにタイムホップの系列が選ばれる。【００３８】  図３Ａは、利用者ｋに使用されるＴＨ−ＵＷＢ信号を示している。【００３９】  与えられた情報シンボルを利用者ｋから、あるいは、利用者ｋに伝送するために、ＴＨ−ＵＷＢ信号は、一般に位置変調、すなわち変調された信号に対して、
2009232453.tif 000011
を利用して変調するか、あるいは、情報シンボルを、振幅変調（ＰＡＭ）を使用して中継することができる。
ただし、εは、上記の分割時間に比べて十分に小さい変調のディザであり、μｋ∈｛０，．．，Ｍ−１｝は、上記のシンボルのＭ値ＰＰＭの位置である。【００４０】  この場合において、上記の変調された信号は、
2009232453.tif 000012
として表すことができる。【００４１】  ただし、ａ（ｋ）＝２ｍ′−１−Ｍ′（ｍ′＝１，．．，Ｍ′）は、上記のＰＡＭ変調のＭ′値シンボルであり、例えばＢＰＳＫ（Ｍ′＝２）変調を使ってもよい。
また、ＰＰＭの変調とＰＡＭの変調とは、Ｍ．Ｍ′値変調に統合することできる。【００４２】  そのとき、上記の変調された信号は、以下の一般的な式
2009232453.tif 000013
を有している。
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体系（ａｌｐｈａｂｅｔ）における成分であり、このコード体系は図４に示されている。【００４３】  Ｍ個の時間または位置のそれぞれに対して、Ｍ′回の振幅変調が可能である。
このコード体系のシンボル（μ，ａ）を、ａｍ＝δ（ｍ−μ）ａを有する系列ａｍ（ｍ＝０，．．，Ｍ−１）によって表現できる。
ただし、μはＰＰＭ変調の位置、ａはＭ′−ＰＡＭのコード体系の成分、そして、δ（．）はディラックの記号である。【００４４】  タイムホッピングコードを使用している様々な利用者を区別する代わりに、それらを、例えばＤＳ−ＵＷＢにおけるハダマード（Ｈａｄａｍａｒｄ）コードのような直交コードを使用して区別することもできる。
そして、これはＤＳ−ＵＷＢ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｐｒｅａｄ  ＵＷＢ）として知られている。【００４５】  この場合には、式（７）に対応する変調されていない信号に対する式は、
2009232453.tif 000015
である。
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【００４６】  式（１１）は従来のＤＳ−ＵＷＢ信号の式に類似していることがわかる。
しかしながら、分割時間では全フレームを占有しないが周期Ｔｓでは広がるという点において、式（１１）は従来のＤＳ−ＵＷＢ信号の式と異なる。【００４７】  図３Ｂは、利用者ｋに使用されるＤＳ−ＵＷＢ信号を示している。【００４８】  前と同様にしてＰＰＭの振幅変調を使用して情報シンボルを中継することができる。
ＴＨ−ＵＷＢ信号の式（８）に対応して位置変調されたＤＳ−ＵＷＢ信号を
2009232453.tif 000017
のように同じ表記のまま表現してもよい。【００４９】  最終的に、様々な利用者にマルチアクセスを提供するために、タイムホッピングコードとスペクトル拡大コードとを統合することが知られている。【００５０】  このため、その一般式が、
2009232453.tif 000018
であるＴＨ−ＤＳ−ＵＷＢパルス型のＵＷＢ信号が得られている。【００５１】  図３ｃは、利用者ｋが使用するＴＨ−ＤＳ−ＵＷＢ信号を示している。【００５２】  この信号自体を式（１０）に示されるようなＭ−ＰＰＭの−Ｍ′−ＰＡＭ変調を使用して変調することができる。【００５３】  最終的に、以下の式
2009232453.tif 000019
が変調された信号に対して得られる。【００５４】  最先端の技術としてＭＩＭＯシステムにおけるＵＷＢ信号の利用方法が知られている。
この場合には、各アンテナは、情報シンボルまたはシンボル（ＳＴＢＣ）のようなブロックの関数として変調されたＵＷＢ信号を伝送する。
非特許文献３の記事において、２つの中継アンテナを有するＭＩＭＯシステム内で、ＵＷＢ信号を変調するために、ディファレンシャル時空コードを使用することが提案されている。【００５５】  そのようなシンボルのブロックをσｋ＝（σｋ，１，σｋ，２）とすると、上記の情報シンボルはＭ値ＰＰＭ−Ｍ′値ＰＡＭの変調のコード体系に属している。【００５６】  ただし、σｋ，１＝ｓｋ，１ｖ（ｄｋ，１），σｋ，２＝ｓｋ，２ｖ（ｄｋ，２）；ｖ（ｄｋ，１），ｖ（ｄｋ，２）は、それらの成分が、それぞれδ（ｍ−ｄｋ，１）（ｍ＝０，．．．，Ｍ−１）およびδ（ｍ−ｄｋ，２）（ｍ＝０，．．．，Ｍ−１）であるＭ次のベクトルである。
なお、δはディラックの記号である。【００５７】  それから、上記の時空コードは、大きさ２Ｍ×２の行列
2009232453.tif 000020
によって定義される。【００５８】  ただし、ｖ（μｋ，１）とｖ（μｋ，２）とは、それらの各成分がδ（ｍ−μｋ，１）（ｍ＝０，．．．，Ｍ−１）およびδ（ｍ−μｋ，２）（ｍ＝０，．．．，Ｍ−１）となっているＭ次元のベクトルである。【００５９】  上記のコードの行列Ｃｋは循環関係
Ａｋ＝ＳｋＡｋ−１                              （１６）
μｋ，ｉ＝ｄｋ，ｉ＋μｋ−１，ｉｍｏｄＭ        （１７）
を使用して計算される。
ただし、ｍｏｄＭは、Ｍで割った余りを計算する演算を表し、
2009232453.tif 000021
である。【００６０】  時空コードの式（１５）の成分は、それらの各振幅が循環関係式（１６）によって与えられ、それらの各ＰＰＭの位置が循環関係式（１７）よって与えられるシンボルである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００６１】
【非特許文献１】Ｖ．Ｔａｒｏｋｈ  ｅｔ  ａｌ，ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ａ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ”ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．７，Ｊｕｌｙ２０００，ｐａｇｅｓ  １１６９−１１７４，ｔｏ  ｕｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｃｏｄｉｎｇ
【非特許文献２】Ｃ．Ｇａｏ  ｅｔ  ａｌ  ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｂｉｔ  ｅｒｒｏｒ  ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ａｎｄ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．Ｏｆ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１，ｐａｇｅｓ  ４１０−４１４，Ｓｅｐｔ．２００２，ｐａｇｅｓ  ４１０−４１４
【非特許文献３】Ｃ．Ａｂｏｕ−Ｒｊｅｉｌｙ  ｅｔ  ａｌ．ｅｎｔｉｔｌｅｄ“Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ，Ｚｕｒｉｃｈ，Ｓｅｐｔ．２００５，ｐａｇｅｓ２４８−２５３，ｉｔ  ｗａｓ  ｐｒｏｐｏｓｅｄ  ｔｏ  ｕｓｅ  ａ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｃｏｄｅ  ｔｏ  ｍｏｄｕｌａｔｅ  ＵＷＢ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｉｎ  ａｎ  ＭＩＭＯ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｔｗｏ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ａｎｔｅｎｎａｓ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００６２】  変調コード体系のＭ値ＰＰＭに属する情報シンボルの特別な場合、すなわち、Ｍ′＝０では、行列（１８）において生じる符号反転の結果として時空コードの成分が負の振幅を取り得るので、その場合はＭ値ＰＰＭのコード体系に属さない。
この場合、上記の時空コードによって変調されたＵＷＢ信号は、符号化されたパルスを含んでいる。【００６３】  これらのパルスの非常に短い継続時間と、これより非常に広いＵＷＢパルス信号帯域とが与えられたので、受信において位相情報の項目を回復させるのが困難となり、特に符号の反転を検出するのが非常に困難となる。【００６４】  したがって、もし何もなければ、あるＭＩＭＯシステムは、符号化されたパルスの伝送に対して中途半端に使用される。
例えば、光学的なＵＷＢのＭＩＭＯシステムは、当然、符号の情報を欠いたＴＨ−ＵＷＢの光強度信号だけを中継する。【００６５】  そこで、本発明の目的は、符号化されたパルスの伝送に依存しないパルス型のＵＷＢ信号を使用するＭＩＭＯシステムのためのディファレンシャル時空コードを提案することにある。
さらに、本発明に付随する目的は、上記の時空コードを利用するＵＷＢ−ＭＩＭＯ中継システムだけでなく、関連する受信システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００６６】  第１実施例では、２つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムのためのディファレンシャル時空符号化処理によって本発明を限定する。
その処理は、上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と、１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分と、を有する２成分の２つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）を符号化する。【００６７】  上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000022
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。【００６８】
2009232453.tif 000023
ンソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。【００６９】  また、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000024
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。【００７０】  第２実施例では、４つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムのためのディファレンシャル時空符号化処理によって本発明を限定する。
その処理は、上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の４つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４）を符号化する。【００７１】  上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000025
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対し、列が出力手段に対応している。【００７２】
2009232453.tif 000026
ンソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。【００７３】  また、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000027
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。【００７４】  第３実施例では、８つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムのためのディファレンシャル時空符号化処理によって本発明を限定する。
その処理は、上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の８つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４，ｓｋ，５，ｓｋ，６，ｓｋ，７，ｓｋ，８）を符号化する。【００７５】  上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000028
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。【００７６】
2009232453.tif 000029
ンソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。【００７７】  また、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000030
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。【００７８】  また、本発明は、第１の実施例に係る処理を実行するための、２つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムに関する。
この中継システムは、
・上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の２つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）を符号化するための符号化手段と、
・パルス型のＵＷＢ信号を位置変調するための２つの変調装置と、
を有している。【００７９】  なお、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000031
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。【００８０】
2009232453.tif 000032
ンソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。【００８１】  また、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000033
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。【００８２】  また、各変調装置は、伝送チャンネルを使用している間に、任意の出力手段に関連付けられ、上記出力手段と上記チャンネルの使用に対応したベクトルの成分を使用して、上記の位置信号を変調する。
なお、各出力手段は、上記対応する変調装置によって、そのように変調された信号を中継するのに最適化されている。【００８３】  また、本発明は、第２の実施例に係る処理を実行するための、４つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムに関する。
この中継システムは、
・上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の４つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４）を符号化するための符号化手段と、
・パルス型のＵＷＢ信号を位置変調するための４つの変調装置と、を有している。
なお、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000034
の成分により得られ、行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。【００８４】
2009232453.tif 000035
ンソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。【００８５】  また、Ｃｋ−１は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000036
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。【００８６】  また、各変調装置は、伝送チャンネルを使用している間に任意の出力手段に関連付けられ、上記出力手段と上記チャンネルの使用に対応したベクトルの成分を使用して、上記の位置信号を変調する。
なお、各出力手段は、上記対応する変調装置によって変調された信号を中継するのに最適化されている。【００８７】  また、本発明は、第３の実施例に係る処理を実行するための、８つの出力手段を有するＵＷＢ中継システムに関する。
この中継システムは、
・上記システムの出力手段および与えられた中継チャンネルが使用するパルス型ＵＷＢ信号を位置変調するためのベクトルの成分と１つのＰＰＭの変調位置に対応するそれぞれの成分とを有する２成分の８つのベクトルが並んだ、ある２値ＰＰＭの変調コード体系に含まれる情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，ｓｋ，３，ｓｋ，４，ｓｋ，５，ｓｋ，６，ｓｋ，７，ｓｋ，８）を符号化するための符号化手段と、
・パルス型のＵＷＢ信号を位置変調するための８つの変調装置と、を有している。【００８８】  なお、上記ベクトルは、コード行列
2009232453.tif 000037
の成分により得られる。
この行列Ｃｋの行が伝送チャンネルの使用に対応し、列が出力手段に対応している。【００８９】
2009232453.tif 000038
ンソル積，ｓｇｎ（Ｘ）はＸの成分が負か０か正かによって、それぞれ、−１，０，１に等しい符号値を与える行列であり、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値を与える行列である。【００９０】  また、Ｃｋ−１、は情報シンボルの、前のブロックに対するコード行列であり、
2009232453.tif 000039
である。
なお、行列Ｃｋは、２つのＰＰＭの変調位置の、置換Ωによる行と列との少なくとも一方の置換の範囲内で定義される。【００９１】  また、各変調装置は、伝送チャンネルを使用している間に任意の出力手段に関連付けられ、上記出力手段と上記チャンネルの使用に対応したベクトルの成分を使用して、上記の位置信号を変調する。
なお、各出力手段は、上記対応する変調装置によって変調された信号を中継するのに最適化されている。【００９２】  第１の変形例としては中継システムの出力手段をＵＷＢアンテナとし、第２の変形例としては中継システムの出力手段をレーザーダイオードあるいは発光ダイオードとする。
また、上記のパルス信号は、ＴＨ−ＵＷＢ信号、ＤＳ−ＵＷＢ信号、または、ＴＨ−ＤＳ−ＵＷＢ信号であってもよい。【００９３】  最終的に、本発明は、上で定義されたような中継システムによって中継されたパルス型
2009232453.tif 000040
る。【００９４】  各センサーが、第ｋ番目のブロック時間の第ｉ番目のシンボル時間の間に、各フィンガ
2009232453.tif 000041
決定変数値を受信し、各ブロック時間ｋと各シンボル時間（ｉ＝１，．．．，Ｐ）とに対して、
2009232453.tif 000042
によって定義された行ベクトルＹｋ，ｉおよび【００９５】
2009232453.tif 000043
テナの数）の、
Ｐ＝２に対して
2009232453.tif 000044
Ｐ＝４に対して
2009232453.tif 000045
Ｐ＝８に対して
2009232453.tif 000046
であり、Ωは２つのＰＰＭの変調位置の、置換行列）
によって定義される行列Ｙｋを計算する演算モジュールと、【００９６】  ブロック時間の間に中継されたＰ個の情報シンボルを、
2009232453.tif 000047
によって推定する検出モジュールと、
からなり、
このセンサーに対応する伝播チャンネルのマルチパスに対応する各フィンガーを有する複数（Ｌ）個のフィンガーからなるレイクフィルターに接続されているＵＷＢ受信システムに関する。【００９７】
2009232453.tif 000048
Ｐ＝２に対して、
2009232453.tif 000049
【００９８】  Ｐ＝４に対して、
2009232453.tif 000050
【００９９】  Ｐ＝８に対して、
2009232453.tif 000051
によって与えられる。
なお、ｓｋ，１，ｓｋ，２，．．．，ｓｋ，Ｐは可能な２値ＰＰＭの情報シンボルである。【０１００】  また、第１の変形例としては上記センサーをＵＷＢアンテナとし、第２の変形例としては上記センサーを光検出素子とする。
【発明の効果】
【０１０１】  付録の図面を参照しつつ好適な実施例の１つを読むことにより、本発明の他の特徴および効果が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】従来文献により知られたＳＴＢＣコードを利用するＭＩＭＯ中継システムの略図である。
【図２】従来文献により知られたディファレンシャル時空コードを利用するＭＩＭＯ中継システムの略図である。
【図３Ａ】ＴＨ−ＵＷＢ信号の形を示している。
【図３Ｂ】ＤＳ−ＵＷＢ信号の形を示している。
【図３Ｃ】ＴＨ−ＤＳ−ＵＷＢ信号の形を示している。
【図４】Ｍ値ＰＰＭ−Ｍ’値ＰＰＭ変調のコード体系を示している。
【図５】本発明の一実施例に係るマルチアンテナＵＷＢ中継システムの略図である。
【図６】本発明の一実施例に係る受信システムの略図である。
【図７Ａ】パルス間の干渉がある場合において、本発明に係るパルス型ＵＷＢ−ＭＩＭＯシステムの、信号対ノイズ比の関数としての２値の誤り率曲線を示している。
【図７Ｂ】パルス間の干渉がない場合において、本発明に係るパルス型ＵＷＢ−ＭＩＭＯシステムの、信号対ノイズ比の関数としての２値の誤り率曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【０１０３】  本発明の基礎にある基本的な考えは、ディファレンシャル時空コードを構築することにある。
それにより符号化されたダイバーシティが、２値ＰＰＭのコード体系に属する情報シンボルの変調位置に作用する置換演算によって得られる。
以下では、Ｐ個の中継アンテナを使用するパルス型ＵＷＢ中継システムが考慮され、さらに一般的には、Ｐ個の出力手段が考慮される。
【０１０４】  上記のシステムにより使用される時空コードは、Ｐ×２Ｐ次の以下に示す行列によって定義される。
Ｐ＝２に対して
2009232453.tif 000052
Ｐ＝４に対して
2009232453.tif 000053
Ｐ＝８に対して
2009232453.tif 000054
【０１０５】  ただし、ｃｋ，ｉ（ｉ＝１，．．，Ｐ）は、２次の行ベクトルであり、Ωは置換行列
2009232453.tif 000055
ディファレンシャル時空コードＣｋの行列は、循環関係
2009232453.tif 000056
によって得られる。
【０１０６】  また、Ｓｋは、情報シンボルｕ１＝（１  １）だけに依存する大きさ２Ｐ×２Ｐの行列であり、
2009232453.tif 000057
ｓｇｎ（χ）＝−１，およびｓｇｎ（０）＝０として定義される各成分χに対してχの符号を与える行列である。
【０１０７】  そして、Ｍｉｎ（Ｘ）は、その成分が、行列Ｘの行の２つの連続する成分のうち小さい方の値、すなわち、Ｘが大きさＰ×２Ｐの行列である場合には、Ｍｉｎ（Ｘ）は、Ｘが、大きさ１×２のｘｉ，ｊ＝（χｉ，ｊ，１  χｉ，ｊ，２）のＰ２行列によって構成されるブロック行列と見なされるような、それの成分が
ｍｉｎ（χｉ，ｊ，１，χｉ，ｊ，２），ｉ＝１，．．，Ｐ，ｊ＝１，．．，Ｐ      （２４）
であるような大きさＰ×Ｐの行列によって定義される行列である。
【０１０８】  例えば、行列が
2009232453.tif 000058
である場合、
ｘ１，１＝（０  １）；ｘ１，２＝（−１  ７）；ｘ２，１＝（４  １）；ｘ２，２＝（２  ３）
であり、そして、
2009232453.tif 000059
であり、したがって、
2009232453.tif 000060
であり、そして、
2009232453.tif 000061
である。
【０１０９】  行列Ｓｋは、情報シンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２，．．．，ｓｋ，Ｐ）の関数である。
ただし、ｓｋ，ｐ＝（ｓｋ，ｐ，１  ｓｋ，ｐ，２）は（１  ０）に等しい２値ＰＰＭのシンボルであり、また、それが第２の変調位置に対応しているとき、それは、第１の変調位置と、（０  １）とに対応している。
【０１１０】  Ｐ＝２に対して、ブロックσｋは２値ＰＰＭのシンボルによって構成され、
そして、Ｓｋは、
2009232453.tif 000062
によって与えられた大きさ４×４の行列である。
【０１１１】  Ｐ＝４に対して、ブロックσｋは、４個の２値ＰＰＭのシンボルによって構成され、
そして、Ｓｋは、
2009232453.tif 000063
によって与えられた大きさ８×８の行列である。
【０１１２】  Ｐ＝８に対して、ブロックσｋは、８個の２値ＰＰＭのシンボルによって構成され、
そして、Ｓｋは、
2009232453.tif 000064
によって与えられた大きさ１６×１６の行列である。
【０１１３】  循環関係式（２３）を初期化する行列Ｃ０は、例えばｃｋ，１＝ｃｋ，２＝．．．＝ｃｋ，Ｐ＝（１  ０）のようなｃｋ，１，．．．ｃｋ，Ｐに対する２値ＰＰＭのシンボルの値を選択することにより、式（１９），（２０）または（２１）によって与えることができる。
しかしながら、ｃｋ，１，．．．ｃｋ，Ｐの別の値が、同様に予想できることは、当業者にとっては明らかである。
【０１１４】  行列Ｃｋが、式（１９），（２０）または（２１）であり、Ｓｋが、それぞれ式（２５），（２６）または（２７）である場合には、そのとき、循環関係式（２１）によって得られる行列Ｃｋ＋１は、再び、式（１９），（２０）または（２１）になることを示すことができる。
2009232453.tif 000065
しいように与えると、式（２３）により与えられた行列Ｃｋは０および１からなる。
言い換えれば、上記のディファレンシャル時空コードＣｋは、変調された信号パルスの極性の反転を導入しないし、１の増幅もしない。
【０１１５】  チャンネルをＰ個使用する間に、Ｐ個の情報シンボルが中継されるので、上記の時空コードＣｋは単位レートを有している。
また、それによって、最大のダイバーシティ効果が得られることを示すこともできる。
【０１１６】  一般論としては、式（１９），（２０），（２１）における、チャンネル（ＰＣＵ）使用の時間の置換と等価なＣｋの行（ここで、用語としての行は１×２ベクトルの行を示す）の置換と、伝送アンテナの置換と等価な列の置換との少なくとも一方での任意の置換が、本発明に係る時空コードになっている。
【０１１７】  １つの実例としては、行列Ｃｋを、例えば、Ｐ＝２に対して、
2009232453.tif 000066
のように展開してもよい。
ｃｋ，１，１およびｃｋ，１，２，ｃｋ，１，１およびｃｋ，１，２は、それぞれ、第ｋブロック時間の第１の時間シンボル（あるいは第１のＰＣＵ）に対する、および、第１のアンテナに対する、第１および第２の変調位置におけるパルスの振幅に対応している。
ｃｋ，２，１およびｃｋ，２，２は、それぞれ、第ｋブロック時間の第１の時間シンボルに対する第１および第２の変調位置におけるパルスの振幅、および、第２のアンテナに対する第１および第２の変調位置におけるパルスの振幅に対応している。
【０１１８】  第ｋブロック時間の第２の時間シンボル（あるいは、第２のＰＣＵ）の間に、この時間の間に、第２のアンテナが、連続して、同一の変調位置に対して、それぞれ振幅ｃｋ，１，１およびｃｋ，１，２のパルスを中継する間に、第１および第２の変調位置に対して、第１のアンテナが、連続的に、それぞれ振幅ｃｋ，２，２およびｃｋ，２，１のパルスを伝送する。
【０１１９】  ここで、上記のシステムが式（７）において定義されるようなＴＨ−ＵＷＢ信号を使用すると仮定する。
上記のディファレンシャル時空コードにより、この信号が変調され、その変調された信号はチャンネル（ＰＣＵ）の２つの連続する使用、すなわち、２値ＰＰＭのシンボルのブロックσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）の間に中継される。
【０１２０】  チャンネルの第１の使用の間に、第１のアンアナは、第１のフレームを伝送する。すなわち、式（８）の表記
2009232453.tif 000067
を使用して、第１のフレームを伝送する。
（ただし、０およびεは２つの変調位置に対応している。）
【０１２１】  そして、同時に第２のアンテナは第１のフレームを伝送する。
2009232453.tif 000068
チャンネルの第２の使用の間に、第１のアンテナは、第２のフレーム、すなわち、
2009232453.tif 000069
を伝送し、同時に、第２のアンテナは、第２のフレーム、すなわち、
2009232453.tif 000070
を伝送する。
【０１２２】  上で見てきたように、ｃｋ，１，１，ｃｋ，１，２，ｃｋ，２，１およびｃｋ，２，２は、０または１に等しい値であり、結果として、極性の反転あるいはパルスの増幅を行なわない。
【０１２３】  この時空コードは、それ自体が超広帯域信号の変調に非常に役立つ。
式（９）で表されるＤＢ−ＵＷＢ信号、または、ＴＨ−ＵＷＢ信号の代わりに式（１０）で表されるＤＳ−ＴＨ−ＵＷＢ信号でさえも使用することにより、同様の表現が得られるのは、当業者にとって明らかである。
【０１２４】  図５は、本発明の第１の実施例に係るディファレンシャル時空コードを使用するマルチアンテナからなる中継システムを示している。
【０１２５】  この実施例においては、Ｐ＝２であり、上記の時空コードは式（１９）によって与えられている。
システム５００は、情報シンボルσｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）のブロックを受信する。
ただし、ｓｋ，１，ｓｋ，２は、２値ＰＰＭのシンボルである。
【０１２６】  一般論としては、システム５００は、２ビット文字と、例えば０は第１のＰＰＭの位置に対応し、１は第２のＰＰＭの位置に対応するＰＰＭの位置を与えるような１ビットの値と、を受信することができる。
【０１２７】  情報信号σｋ＝（ｓｋ，１，ｓｋ，２）のブロックは、ディファレンシャル時空エンコーダ５１０において符号化処理される。
もっと正確には、符号化装置５１０は、まず最初に、式（２５）を使用して、行列Ｓｋの成分を決定し、それから循環関係式（２３）を使用して、ＳｋとＣｋ−１とから行列Ｃｋを計算する。
【０１２８】  行列Ｃｋ−１の成分は、それらがブロックσｋの符号化の間に利用できるように遅延手段５２５内に記憶される。
【０１２９】  Ｃｋの第１の行の２つの１×２行ベクトル（ｃｋ，１，１  ｃｋ，１，２），（ｃｋ，２，１  ｃｋ，２，２）は、式（２９）および（３０）によって第１のフレームを生成するために、それぞれマルチプレクサ５２０を経由してＵＷＢ変調装置５３０１および５３０２に中継され、それから、式（３１）および（３２）によって第２のフレームを生成するために、Ｃｋの第１の行とＣｋの第２の行との２個の１×２行ベクトル（ｃｋ，２，２  ｃｋ，２，１），（ｃｋ，１，１  ｃｋ，１，２）に中継される。
この方法で変調されたパルス型のＵＷＢ信号は、そのとき、出力手段５４０１および５４０２に中継される。
【０１３０】  これらの出力手段は、ＵＷＢアンテナまたは、電気光学的な変調装置に対応する、例えば、赤外領域で機能するレーザーダイオードまたは発光ダイオードであってもよい。
また、本発明によって、図５に図示されたシステムによって中継されたＵＷＢ信号を、図６に関連して図示される単一アンテナまたはマルチアンテナからなる受信機によって扱ってもよい。
【０１３１】
2009232453.tif 000071
各アンテナ（あるいは、センサー）は、このアンテナに関わる伝播チャンネルのＬ個のマルチパスに従うように、Ｌ個のフィンガーを有するレイクフィルター６２０に接続されている。
2009232453.tif 000072
３０に供給される。
【０１３２】
2009232453.tif 000073
番目の変調位置に対する決定係数である。
【０１３３】  演算モジュール６３０は、まず最初に、各ブロック時間ｋおよび各瞬間シンボルに対して、
2009232453.tif 000074
（ｉ＝１，．．，Ｐ）
2009232453.tif 000075
δｊｑ＝０）
【０１３４】  そして、演算モジュール６３０は、
Ｐ＝２に対して
2009232453.tif 000076
【０１３５】  Ｐ＝４に対して
2009232453.tif 000077
【０１３６】  Ｐ＝８に対して
2009232453.tif 000078
【０１３７】
2009232453.tif 000079
である。
各ブロック時間ｋにおいて、演算モジュール６３０は、行列成分Ｙｋ，ｉ（ｉ＝１，．．，Ｐ）を中継し、Ｙｋを検出モジュール６４０に中継する。
【０１３８】  上記の検出モジュールは、ブロックσｋ、のシンボルｓｋ，１，ｓｋ，２，．．．，ｓｋ，Ｐを以下の判定式を使用して推定する。
2009232453.tif 000080
（２７）によって定義される。
【０１３９】  決定係数値ｙｋ，ｉ，ｑ，ｍを使用することによってのみ時空コードの復号が達成されるので、式（３３）から（３７）までのどれも、伝播チャンネルの推定を使用していないと分かる。
【０１４０】  図７Ａは、本発明に係る時空符号化を使用したパルス間の干渉を生じない伝播チャンネルを有するＵＷＢ−ＭＩＭＯシステムに関する信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の関数としての２値の誤り率曲線（ＢＥＲ）を示している。
【０１４１】  ２つのＰＭＭの位置間のセパレーションは、ＵＷＢチャンネルの（１００ｎｓより小さい）タイムスプレッドより大きい１００ｎｓである。
上記のレイクフィルターは、Ｌ＝５のオーダーである。
【０１４２】  上記の誤り率曲線は、２つの中継アンテナ（２×１）と、曲線７２０とを有するＭＩＳＯシステム、および、４つの中継アンテナ（４×１）と、曲線７３０とを有するＭＩＳＯシステムに関して示される。
【０１４３】  比較として、曲線７１０で示される従来の単一アンテナシステム（１×１）に関する誤り率曲線も示される。
両方の場合に、従来の単一アンテナシステム上のＢＥＲの利得も得られることも分かる。
【０１４４】  図７Ｂは、本発明に係る時空符号化を使用したパルス間の干渉をもたらす伝播チャンネルを有するＵＷＢ−ＭＩＭＯシステムに関する信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の関数としての２値の誤り率曲線（ＢＥＲ）を示している。
【０１４５】  ２つのＰＭＭ位置の間のセパレーションは、ＵＷＢチャンネルの（１００ｎｓより小さい）タイムスプレッドより小さい５ｎｓである。
また、レイクフィルターは、Ｌ＝５のオーダーである。
【０１４６】  上記の誤り率曲線は、２つの中継アンテナ（２×１）と曲線７２５とを有するＭＩＳＯシステム、および、２つの中継アンテナと２つの受信アンテナ（２×２）と曲線７３５とを有するＭＩＳＯシステムに関して示される。
【０１４７】  比較として、曲線７１５で示される従来の単一アンテナシステム（１×１）に関する誤り率曲線もある。
この場合に、従来の単一アンテナシステム上のＢＥＲの利得も得られることも分かる。
【符号の説明】
【０１４８】５１０                      符号化手段
５３０１，５３０２          変調装置
５４０１，５４０２          ＵＷＢ中継システム
６１０                      センサー
６２０                      レイクフィルター
６３０                      演算モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【外国語明細書】
2009232453000001.pdf
2009232453000002.pdf
2009232453000003.pdf
2009232453000004.pdf