JP2004535094A - 多重符号と多重アンテナを用いた無線通信システム用送信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】M個のグループの各々において用いられるN個の直交符号系列は、それぞれ、NW個の直交符号系列のうちのN個からなるM個の異なる組み合わせ、NW>N、MとNは1より大きな整数、であるもののうち対応する1つを備える。合成信号はまた、受信装置でのチャネル推定を行うための直交拡散パイロット信号WPを含む。送信アンテナから送信される信号の直交性が向上するので、送信信号電力が低減でき、かつ/または受信装置がMより少ない数の受信アンテナを有するだけですむ。
Description
【0001】
本発明は、無線通信システム用送信装置に関し、特に、多重符号と多重アンテナを用いる送信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無線通信システムにおいては、システムの他のパラメータ、たとえば誤り率、複雑度、送信信号電力およびコストなどに悪影響を及ぼすことなく、データ通信でのデータ伝送速度を上げることが望まれている。
【0003】
この目的のために、符号化され且つ変調された送信対象であるデータを、複数のデータサブストリームに分割し、分割したデータサブストリームをウォルシュ関数(または符号系列、略して「ウォルシュ符号」とも呼ばれる)などの直交符号を用いて符号拡散し、ウォルシュ符号化したデータサブストリームを、複素PN(擬似ランダムまたは擬似雑音)系列を用いて合成およびスクランブルし、これにより、線形電力増幅器(LPA)の増幅対象であり且つ信号送信アンテナを介して送信する信号を形成するという無線通信システム送信装置を用いることが知られている。
【0004】
このような送信装置は、たとえば、データ伝送速度を10.8Mbpsにするために、符号化率3/4でのデータ符号化と、64QAM(直交振幅変調)と、20個のデータサブストリームと、それに対応するウォルシュ符号とを用いる。64QAMでは、1変調シンボル当たりのビット数(6ビット)が比較的大きいので、信号対雑音比が同じであれば、1シンボル当たりそれぞれ4、3、2ビットを与える16QAM、8PSK(位相変調)、QPSK(直交位相変調)などのより低速の変調方式よりも実質的に大きな送信電力がLPAで必要となる。LPAは、送信装置のコストのかなりの部分を占め、送信信号電力が増加するにつれてコストも実質的に増加する。そのため、所望の高いデータ伝送速度を実現しつつ、より低速の変調方式を用いることが望まれている。
【0005】
この目的のために、さらに、送信対象である符号化され且つ変調されたデータを、そのデータ数より多いサブストリームに分割し、分割したサブストリームをM個のグループ(Mは1より大きい整数)にグループ分けし、データサブストリームのグループそれぞれを上述のとおり処理してから、それぞれM個のLPAを介してM本の送信アンテナに供給することも知られている。このような送信装置では、たとえばM=4の場合、符号化率1/2でのデータ符号化と、QPSK変調と、20個のデータサブストリームと、それに対応するウォルシュ符号とを用いることによって、10.8Mbpsのデータ伝送速度が得られる。より低速の変調方式と、それぞれ総送信信号電力が1/4で済む4つのLPAを用いたことにより、LPAにおいて必要となる電力を低下させ、その結果、送信装置のコストを下げることができる。
【0006】
このような無線通信システムの各受信装置では、受信アンテナの各々が、M本のアンテナすべてから送信された信号を受信する。受信装置でデータサブストリームを分離させるためには、受信装置で決定されるチャネルマトリクスHに従って受信信号を処理する必要がある。チャネルマトリクスHは、各送信アンテナから各受信アンテナまでの各チャネルあるいは経路の特性を表し、たとえば同様に送信装置から受信装置に送信されるパイロット信号を用いて決定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記のような公知のシステムの性能は、M本の送信アンテナから受信アンテナまでの別々のチャネルまたは経路の非相関性、つまりこれらのチャネルまたは経路が互いに無関係にフェージングを受ける度合いに依存する。相関性が低ければ低いほど、性能は向上する。しかしながら、これらの経路間には実質的な相関関係があることがわかってきた。このことを踏まえ、このようなシステムでは、受信装置が少なくともM本の受信アンテナを有し、チャネルマトリクスHを少なくともM×M(つまりM行M列)マトリクスに決定する必要があった。
【0008】
より一般的に言えば、上記のような公知のシステムでは、少なくとも送信アンテナと同数の受信アンテナが必要となる。これに対して、各受信装置が比較的少数の受信アンテナ、たとえば2本の受信アンテナだけを有することが望ましいが、この場合、送信アンテナの数もまたその少数個に制限してしまうことになり、それに応じて上述の送信装置の利点も制限される。
【0009】
さらに、あるデータ伝送速度に対してLPAで求められる送信信号電力をさらに低下させること、または、逆に、送信信号電力を増加させることなくデータ伝送速度を増加させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一つの態様によれば、本発明は、送信対象となるデータからそれぞれがN個のデータサブストリームからなるM個のグループを生成するように配置され、NとMは1より大きな整数であるデマルチプレクサと、各々が、N個の直交符号系列を用いてM個のグループのそれぞれ1つに属するN個のデータサブストリームを拡散するように配置されるM個の直交符号拡散器と、各々が、M個のグループのそれぞれ1つに属するN個の直交拡散データサブストリームを合成するように配置され、M本の送信アンテナのそれぞれ1つを介して送信される合成信号を生成するM個の信号合成器と、を備える無線通信システム用送信装置であって、M個のグループのそれぞれについて用いられるN個の直交符号系列は、NW個の直交符号系列のうちのN個の系列のM個の異なる組み合わせのそれぞれ1つからなり、NW>Nであることを特徴とする送信装置を提供する。
【0011】
前記直交符号系列は、長さLのウォルシュ関数を有し、L=2kであり、kは3より大きい整数であり、典型的にはNW<Nである。
【0012】
パイロット信号を用いた受信装置でのチャネル推定を容易にするために、各信号合成器をまた、各N個の直交拡散データサブストリームと、対応するグループに属するデータサブストリームに対して且つ互いのグループのパイロット信号に対して直交拡散するパイロット信号とが合成されるように配置することができる。
【0013】
本発明の別の態様によれば、合成信号が送信される際に経由するM本の送信アンテナを有する上述したような送信装置と、送信アンテナから送信される信号を受信する際に経由するP本の受信アンテナを有する受信装置と、を備え、Pは1より大きな整数である無線通信システムが提供される。ここで、MはPよりも大きく、本システムの特定の形態においては、送信アンテナはM=4で、受信アンテナはP=2であり得る。
【0014】
本発明はさらに、無線通信システムにおいてM本の送信アンテナから送信される信号の直交性を向上させる方法であって、N個の直交符号系列により直交化されるN個のデータサブストリームを合成することにより、各送信アンテナから送信対象となるデータを生成し、MとNは1より大きな整数であるステップと、M本の送信アンテナのそれぞれについて用いられるN個の直交符号系列を、NW個の直行符号系列から、N個の系列のM個の異なる組み合わせのそれぞれ1つとして選択し、NW>Nであるステップとを含んだ方法を提供する。
【0015】
前記直交符号系列は長さLのウォルシュ関数を有し、L=2kであって、kは1より大きな整数であることが好ましく、たとえばNW>Nである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明の理解を深めるために、添付の図面を参照する。下記の説明において、別の図面内における同じ要素には同じ符号が例示として使用される。
【0017】
図面を参照すると、図1は、1つの線形電力増幅器(LPA)12の出力に接続された1本の送信アンテナ10を用いた、無線通信システムにおける公知の多重符号送信装置を示している。
【0018】
図1の送信装置では、たとえばパケットデータ源14からのデータが、ターボエンコーダ(並列連結畳み込み符号器)16によって符号化される。符号化されたデータは公知の速度マッチング部18とチャネルインタリーブ部20で処理され、変調器22に与えられる。この変調器22は複数の変調方式(たとえばQPSK、8PSK、16QAM、64QAMなど)のいずれかにしたがって符号化データを変調するため、可変変調器と呼ばれる。
【0019】
変調器22によって生成された変調データシンボルは、ゲイン要素24において所望のチャネルゲインGが与えられ、デマルチプレクサ26に供給される。デマルチプレクサ26はこれらのシンボルを多重符号データサブストリームと呼ばれる複数のN個の出力に分割する。
【0020】
N個の多重符号データサブストリームは、N個の乗算器28のそれぞれ1つに対して、N個の直交ウォルシュ符号系列または関数W1〜WNのそれぞれ1つを乗算することにより直交拡散される。たとえば、N=20のとき、ウォルシュ符号系列W1〜WNは、長さL=32の32個の可能なウォルシュ符号系列の集合から選ばれた20の系列であり、その他の系列はその他の用途、たとえば後述のようなパイロット信号用や、音声/ページング信号とデータ信号との通信用として保留される。通常、ウォルシュ符号系列の長さLは2kに等しく(kはここでは1より大きい整数)、Lの直交ウォルシュ符号系列が存在する。N個の乗算器28が、N個のデータサブストリーム用の直交符号拡散器を構成する。
【0021】
乗算器28の出力において生成されたN個の直交拡散データサブストリームは、チャネル推定のために公知の方法でパイロット信号WPを加算する信号合成器または加算器30で合成される。このパイロット信号WPはまた、それらデータサブストリームに直交するように各ウォルシュ符号系列を統合する。その他のウォルシュ符号系列によって直交拡散された音声/ページング信号も同様に信号合成器30によって合成してもよい。
【0022】
信号合成器30の出力で生成された合成直交拡散データサブストリームは、公知の方法で複素PNスクランブリング符号を用いて乗算器32において乗算され、乗算された信号はLPA12で増幅され、送信アンテナ10に供給され、送信アンテナ10から送信される。
【0023】
上述したように、図1の送信装置は比較的高い変調速度を必要とし、したがって比較的高い送信信号電力とコストのかかるLPAを必要とするため、約10Mbps以上の高速のデータ伝送速度となる。この不都合を回避するため、図2に示すような多重送信アンテナを有する送信装置を使用することができる。この点において、アンテナの説明のためにここで用いられる「多重」という用語は2本以上のアンテナを意味し、「アンテナ」という用語には単一のアンテナが送受信する異なる偏波の信号が含まれる。
【0024】
図2を参照すると、図示の送信装置は、複数のM本の送信アンテナ10−1〜10−Mと、それに対応するそれぞれN個のウォルシュ符号系列乗算器28−1〜28−MからなるM個のグループと、M個の信号合成器30−1〜30−Mと、M個のPNスクランブリング符号乗算器32−1〜32−Mと、M個のLPA12−1〜12−Mを備える点を除けば、図1の送信装置と同様である。簡略化のために、図2は第1と第Mグループの要素のみを示している。
【0025】
図2の送信装置では、デマルチプレクサ26が変調器22によって生成された変調データシンボルをそれぞれNの出力からなるMのグループに分割し、これによりMN個のデータサブストリームを生成する。これらのデータサブストリームの最初のN個は、デマルチプレクサ26で1からNの番号がつけられ、それぞれ乗算器28−1〜28−Nに供給される。乗算器28−1〜28−Nにおいて、データサブストリーム1〜Nはそれぞれ、ウォルシュ符号系列W1〜WNで乗算され、乗算の結果得られる直交化信号はそれぞれの直交パイロット信号WP−1とともに、信号合成器30−1により合成され、合成信号は乗算器32−1においてPNスクランブリング符号でスクランブルされ、LPA12−1で増幅され、送信アンテナ10−1によって送信される。
【0026】
N個のサブストリームからなるその他のグループについても同様である。よって、図2の送信装置では、図1を参照して上述したものと同様の方法で、N個のサブストリームからなる各グループが処理され、それぞれ送信アンテナを介して送信される。M個のグループのいずれにおいても同じウォルシュ符号系列W1〜WNが用いられる。
【0027】
受信装置がパイロット信号を用いてチャネルを識別および推定できるようになるには、これらを互いに直交させるとともに、各チャネルのデータサブストリームと直交させる必要がある。この目的のために、送信アンテナ10−1〜10−Mが送信するパイロット信号W1−M〜WP−Mを、それぞれ別のウォルシュ符号系列を用いて互いに対して直交させる。好都合なことに、データサブストリームウォルシュ符号系列W1〜WNが長さL=32で、たとえばN=20であれば、パイロット信号ウォルシュ符号系列の長さを、ウォルシュ符号系列W1〜WNに直交する長さ32の別のウォルシュ符号系列から得られる長さ256とすることができ、これによりデータサブストリームとパイロット信号間の全体的な符号直交性を保つことができる。
【0028】
上述したパイロット信号のウォルシュ符号化は、受信装置におけるチャネル推定を容易にする考えうる様々な方法のうちの一例にすぎない。たとえば、パイロット信号をデータ信号と時分割多重して交互に送信させることもできる。
【0029】
受信装置は、受信信号とパイロット信号系列との相関関係から、公知の方法でチャネルマトリクスHにおけるチャネル係数を決定(推定)し、受信信号を処理するためにチャネルマトリクスHを用いて、送信データを決定する。たとえば、この受信信号処理の際、受信装置はまず、最も強力なデータサブストリームのグループを決定し、その後、次に強力なグループを容易に決定できるように、受信信号から、対応する成分を減じ、続いて、データサブストリームの各グループも同様に決定していく。
【0030】
データサブストリームの決定の信頼性と容易性は、チャネルマトリクスHを推定する際の精度に依存し、この精度は送信アンテナから受信アンテナへの経路の独立性または非相関性に依存する。しかしながら、実際にはこれらの経路にはかなりの相関関係があることがわかってきており、これがシステムの性能を低下させる。
【0031】
また、このような相関関係により、実際には、受信装置は少なくとも送信装置が持つ送信アンテナと同じ数だけの受信アンテナ、すなわち、少なくともM本の受信アンテナを必要とする。さらに、受信装置において異なる受信アンテナ同士が近接すると、送信アンテナから受信アンテナへの経路の相関関係が強くなる傾向がある。このような要因により、たとえば、M=4の送信アンテナを有する、図2に示すような送信装置と、受信装置につきわずか2本の受信アンテナを備えた10Mbpsシステムを与えることは現実的ではない。受信装置について所望されるような比較的小さなサイズと、2本のアンテナを有するMMSE(最小平均二乗誤差)受信装置を用いることによって容易に達せられる相対的な簡略性とを両方とも実現するためには、たとえばわずか2本の受信アンテナのみを用いることを可能とするのが望ましい。
【0032】
図3は、本発明の一実施例にかかる無線通信システムにおける送信装置を示している。図3の送信装置は、乗算器28−1〜28−Mに供給されるウォルシュ符号系列が異なる点を除けば図2の送信装置と同様であるため、同一の参照符号を用いている。図3に示すように、データサブストリームの第1のグループ用のN個の乗算器28−1には、第1のグループのN個のウォルシュ符号系列W1−1〜WN−1がそれぞれ与えられ、データサブストリームの第Mグループには、第MグループのN個のウォルシュ符号系列W1−M〜WN−Mがそれぞれ与えられる。
【0033】
一般的に言えば、図3の送信装置では、データサブストリームの第mグループ用のN個の乗算器28−mに、第mグループのN個のウォルシュ符号系列W1−m〜WN−mがそれぞれ与えられる。mは1からMの整数である。
【0034】
さらに、後述するように、個々のウォルシュ符号系列は、N個のウォルシュ符号系列からなるM個のグループのうち2つ以上のグループで用いてもよく(典型的には2つ以上のグループにおいて用いられる)、N個のウォルシュ符号系列からなるM個のグループのそれぞれは、互いのグループで用いるN個のウォルシュ符号系列の組み合わせとは異なる組み合わせのウォルシュ符号系列を含むように選択される。言い換えれば、M個のグループのそれぞれで用いられるN個の直交符号系列は、NW個(NW>N)の直交符号系列のうちN個の直交符号系列のM個の異なる組み合わせのそれぞれ1つからなる。これについては例を挙げて以下で説明する。
【0035】
たとえば、M=4本の送信アンテナで、且つ拡散符号長がL=32で、N=20の場合、チャネル推定のためのパイロット系列を直交させるためのウォルシュ符号系列または関数の数をたとえばNP=M=4とするには、NW=L−NP=28の可能なウォルシュ関数にかかっている。それらのウォルシュ関数からN=20個のウォルシュ関数をM個のグループのそれぞれ異なる1つについて個々に引き出すことができる。これらNW=28の使用可能なウォルシュ関数にたとえば0〜27の番号をつけると、これら関数は次のようにM=4個のグループに割り当てられる。
【0036】
グループ1: 0〜19番のウォルシュ関数
グループ2: 8〜27番のウォルシュ関数
グループ3: 0〜7番と16〜27番のウォルシュ関数
グループM=4: 0〜15番と24〜27番のウォルシュ関数
【0037】
この例から明らかなように、個々のウォルシュ関数が別々のグループで用いられるとしても、たとえば20〜23番のウォルシュ関数の各々がグループ2とグループ3で用いられ、M個のグループの各々にNW=28個の使用可能なウォルシュ関数のうちN=20個の独自の組み合わせが割り当てられる。
【0038】
異なるグループに対してウォルシュ関数の別々の組み合わせを用いることにより、実質的に別々の組み合わせにある小さな差異の度合いだけM本のアンテナが送信する信号の直交性が向上する。たとえば、上述のN=20の場合、NW=N+1=21であっても、送信信号の直交性を向上させることができ、それに対応して、無線通信システムの性能も向上する。
【0039】
このように性能が向上したことでいくつかの重要な効果が得られる。特に、送信信号の直交性が向上することでチャネル推定が向上し、そのためにチャネルマトリクスHをより高精度、高信頼性で決定することができる。したがって、このチャネルマトリクスHをたった2本のアンテナだけを用いた受信装置で決定することが可能となり、これにより受信装置を図2の送信装置では不可能な方法で単純化することができる。
【0040】
より一般的にいえば、送信信号の直交性が向上したことにより、少なくとも送信アンテナと同数の受信アンテナを有するという制限をシステムから取り除くことができる。そのため、受信装置の複雑度を増すことなく、グループと送信アンテナの数Mを増やすことができる。
【0041】
さらに、性能の向上は、その他のパラメータが等しい場合、通信データの信号対雑音比が向上したことから明らかである。これによって、LPA12−1〜12−Mの送信電力を減少させることができ、上述のようにコストを大きく抑えることができる。
【0042】
これまでの説明は、使用可能な予備ウォルシュ関数が存在すること、すなわち使用可能なウォルシュ関数の数NWがデータサブストリームの各グループで用いられるウォルシュ関数の数Nよりも多いことを前提としている。これに該当しない場合は、数Nを減らしてN<NWとし、送信装置のその他のパラメータ、つまり変調方式とターボ符号化率(ならびに送信アンテナの数M)を変更して所望のデータ伝送速度にすることもできる。この例としては次のようなものがある。
【0043】
この場合であってもシステムの性能は同様であるとも考えられるが、そうではなく、実際に、下で述べる具体例からわかるように性能を向上させることができる。たとえば、N=20の上記の場合、M個のグループに対して共通に割り当てられるウォルシュ関数の数をまったく増加させることなく、N=15かつNW=20に代えてもよい。この場合、たとえばM=4では、ウォルシュ関数0〜19番を以下のようにグループに割り当てればよい。
【0044】
グループ1: 0〜14番のウォルシュ関数
グループ2: 5〜19番のウォルシュ関数
グループ3: 0〜4番と10〜19番のウォルシュ関数
グループM=4: 0〜9番と15〜19番のウォルシュ関数
【0045】
少なくなった数Nを補償するため、符号化率と変調方式のいずれか一方または両方を変更してもよい。後者の場合、たとえば、符号化率9/16(9個の入力ビットから16個の符号化ビット)、QPSK変調、およびN=20を使用する代わりに、送信装置はNW=20、N=15、符号化率3/4、およびQPSK変調を用いるか、あるいは符号化率1/2で8PSK変調を用いることで、同様の全体のデータ伝送速度を得ることができる。いずれの場合であっても、下の表1に示すように、性能を改善することができる。
【0046】
以下の表には、特殊な場合での本発明の実施例によって得られる改善の具体例を示しているが、これらはすべて一例としてあげているにすぎず、発明を制限するものではない。各表において、1シンボル当たりの送信電力またはエネルギー(Eb/No)の値は、10%および1%のフレーム誤り率(FER)に対し、データ伝送速度、符号化率、変調方式(つまり、1変調シンボル当たりのビット)、およびNとNWの値を含んだパラメータの組み合わせが異なる場合でのデシベル値である。
【0047】
表1は、送信アンテナ数M=4、受信アンテナ数P=4、ウォルシュ符号長L=32、データ伝送速度10.8Mbpsであって、および非相関低速レイリーフェージングでのチャネルの実際のチャネル推定をする場合のシステムに関する。
【0048】
【表1】
【0049】
表1において、ケース1でイタリック体により示された送信電力値は、図2の公知の送信装置においてN=20かつNW=20である場合を示す。ケース1〜5はいずれもデータ伝送速度が同じであり、ターボエンコーダ16が与える符号化率と、可変変調器22を用いた際のそれぞれの変調方式が与える1シンボル当たりのビット数(QPSKでは2、8PSKでは3)と、各グループに割り当てられるウォルシュ関数の数Nとの積は、表1の第2〜第4の列において特定されているようにケース1〜5のいずれでも同一である。
【0050】
表1においてボールド体で示された最小送信電力値は、この例では、符号化率1/2のターボ符号化、8PSK変調、N=15のケース3で主に与えられる。表1に示すように、これらの値はNWが(たとえば)20から28に増加するにつれて、すなわち、別々のグループで用いられるウォルシュ関数の直交性が増加するにつれて減少する。しかしながら、表1に示すように、FER10%でNW=24または28の場合、ケース1の性能がわずかに優れている(同一のフレーム誤り率のときの最小送信電力値)。
【0051】
また、表2は、送信アンテナ数M=4、受信アンテナ数P=4、ウォルシュ符号長L=32、および非相関低速レイリーフェージングでのチャネルの実際のチャネル推定をする場合のシステムに関する。表2は、ケース6〜9において、表1と同様に送信電力値を表すものであり、N=20で、高めのデータ伝送速度14.4Mbpsと21.6Mbpsの場合を示す。
【0052】
【表2】
【0053】
表2において、NW=20の場合のイタリック体の値は、図2に示す公知の送信装置に関する。ケース6〜9のいずれにおいても、NWが増加するにつれて性能が向上しているのがわかる。表2のボールド体の値は、最高性能(最小送信電力値)を示し、この例では、データ速度が14.4Mbpsとなるようにターボ符号化率1/2と8PSK変調によって与えられ、データ速度が21.6Mbpsとなるようにターボ符号化率9/16と16QAM変調によって与えられるものである。
【0054】
表3は、送信アンテナ数M=4と受信アンテナ数P=2のMMSE受信装置とを有するシステムであって、ウォルシュ符号長L=32、データ伝送速度10.8Mbpsで、非相関の低速レイリーフェージングによるチャネルの実際のチャネル推定を行うシステムに関する。表3内のアスタリスクは、30dBを超える値を示す。表3にはイタリック体の値(従来技術において非現実的な4本の送信アンテナと2本の受信アンテナを有するシステム)はなく、ボールド体の値はここでも最高性能(最小送信電力値)を示す。
【0055】
【表3】
【0056】
表4は、送信アンテナ数M=2と、受信アンテナ数P=2のMMSE受信装置とを有するシステムであって、ウォルシュ符号長L=32、データ伝送速度10.8Mbpsで、非相関の低速レイリーフェージングによるチャネルの実際のチャネル推定を行うシステムに関する。表4において、NW=20の場合のケース14と15におけるイタリック体の値は、2本の送信アンテナと2本の受信アンテナを有する図2に示す公知の送信装置に関するものである。表4のボールド体の値は、最高性能(最小送信電力値)を示す。表4からわかるとおり、NW=20のとき、最高性能は、符号化率3/4と16QAMのケース16で与えられる。それ以外、変動は比較的小さいが、やはりケース14〜16のいずれの場合でも、NWが増加するにつれて性能が向上している。
【0057】
【表4】
【0058】
これらの表は実際のチャネル推定と非相関フェージングチャネルに関するものであるが、完全チャネル推定および/または相関フェージングチャネルの場合に対しても同様な結果と性能効果を決定できる。
【0059】
たとえば、以下の表5において、非相関フェージングに対するケース16は、表4のデータの繰り返しであり、それぞれケース17〜21として識別される種々の異なる相関フェージングモデルについての(その他のパラメータが同一である場合の)比較値を示すものである。これらは、都市チャネル、室内チャネル、AおよびBで表されるモデルチャネル、および相関フェージングにより示される。やはり表5からわかるとおり、いずれの場合もNWが増加するにつれ、性能が向上している。
【0060】
【表5】
【0061】
送信アンテナ数(2以上)、受信アンテナ数(2以上)、符号化率、変調方式、およびウォルシュ符号長Lに対するNとNWの値を含んだシステムのその他のパラメータについても同様に、本発明の実施例の結果と効果が決定できる。
【0062】
一般的には、βW=NW/Lがチャネル符号リソース使用の係数を表す場合、表1と表2のボールド体の値からわかるように、FER1%では、係数βWが20/32(63%)から28/32(88%)に増加すると、データ伝送速度10.8Mbpsでは約2.3dBの電力利得が得られ、データ伝送速度14.4Mbpsでは約7.4dBの電力利得が得られ、データ伝送速度21.6Mbpsでは約13.9dBの電力利得が得られる。
【0063】
図4は、図3の送信装置を用いた無線通信システムを示しており、図4では送信装置は参照符号40で示され、上述のようにM本のアンテナ10−1〜10−Mを有する。図4に示すように、Mは2以上であり、送信装置40において、ウォルシュ符号長Lは、データサブストリームのM個のグループを拡散させるために共通で用いられるウォルシュ符号の数NWに等しいかそれより大きく、NWは、データサブストリームの個々のグループについて用いられるウォルシュ符号の数Nより大きく(上記のようにM個のグループの各々についてNW個のうちのN個の固有の組み合わせが用いられる)、Nは1より大きい。
【0064】
図4はさらに、P本のアンテナ44−1〜44−Pを有する受信装置42も示しており、図示のようにPは2以上である。また、図4に示されるように、システムが上記のとおり、MをPよりも大きく、等しく、または小さくすることができ、これにより、システムは、たとえばM=4本の送信アンテナとP=2本の受信アンテナを備えることができる。送信アンテナから受信アンテナまでの矢印付破線は、送信アンテナから受信アンテナまでのチャネルを表し、そのチャネルの特性が上で参照したチャネルマトリクスHを形成すると推定される。
【0065】
本発明の特定の実施例についてこれまで詳細に説明したが、特許請求の範囲で定義される発明の範囲内であれば、種々の変更、変形ならびに改良してもよいことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】無線通信システムにおける公知の多重符号送信装置を示している。
【図2】無線通信システムにおける公知の多重符号多重アンテナ送信装置を示している。
【図3】本発明の一実施例にかかる無線通信システムにおける多重符号多重アンテナ送信装置を示している。
【図4】本発明の実施例にかかる、図3の送信装置を用いた無線通信システムを示している。
【符号の説明】
【0067】
10,10−1〜10−M 送信アンテナ
12,12−1〜12−M LPA
14 パケットデータ源
16 ターボエンコーダ
18 速度マッチング部
20 チャネルインタリーバ
22 可変変調器
26 デマルチプレクサ(DMUX)
28,28−1〜28−M,32,32−1〜32−M 乗算器
30 信号合成器
40 送信装置
42 受信装置
44−1〜44−P アンテナ
Claims (13)
- 送信対象であるデータから、N個のデータサブストリームをそれぞれ有したM個のグループを生成するように配置され、NとMは1より大きな整数であるデマルチプレクサ(26)と、
各々が、N個の直交符号系列を用いてM個のグループのそれぞれ1つに属するN個のデータサブストリームを拡散するように配置されるM個の直交符号拡散器(28)と、
各々が、M個のグループのそれぞれ1つに属するN個の直交拡散データサブストリームを合成するように配置され、M本の送信アンテナのそれぞれ1つを介して送信される合成信号を生成する、M個の信号合成器(30)と、
を備える無線通信システム用送信装置であって、
前記M個のグループのそれぞれについて用いられる前記N個の直交符号系列は、NW個の直交符号系列のうちのN個の系列のM個の異なる組み合わせのそれぞれ1つからなり、NW>Nであることを特徴とする送信装置。 - 前記直交符号系列は、長さLのウォルシュ関数を備え、L=2kで、kは1より大きい整数である、請求項1に記載の送信装置。
- NW<Lである、請求項2に記載の送信装置。
- 各信号合成器はまた、N個の直交拡散データサブストリームのそれぞれと、それぞれのグループに属するデータサブストリームに対して直交拡散されるパイロット信号であって互いのグループのパイロット信号に対して直交拡散されるパイロット信号と、を合成するように配置されることを特徴とする請求項1または3に記載の送信装置。
- 前記送信対象となるデータは、符号化され且つ変調されたデータからなり、
前記送信装置は、データ源から符号化データを生成するエンコーダと、該符号化データを変調して前記送信対象となるデータを生成するように配置される変調器と、を含み、前記エンコーダの符号化率と、前記変調器によって生成される1変調シンボルあたりのビット数と、整数MとNは、前記送信装置の所望のデータ伝送速度が得られるように選択される、請求項1〜4のいずれか1つに記載の送信装置。 - 前記M個のグループの各々について、PN符号に応じてそれぞれの合成信号を拡散するように配置される符号拡散器と、それぞれの送信アンテナを介して送信するためにPN符号拡散信号をそれぞれ増幅するように配置される線形電力増幅器と、を含む、請求項1〜5のいずれか1つに記載の送信装置。
- それぞれにおいて合成信号が送信されるM本の送信アンテナを有する、請求項1〜6のいずれか1つに記載の送信装置と、前記送信アンテナから送信される信号を受信するP本の受信アンテナを有する受信装置とを備え、Pは1より大きな整数である無線通信システム。
- M>Pである、請求項7に記載の無線通信システム。
- M=4であり、P=2である、請求項7に記載の無線通信システム。
- 無線通信システムにおいてM本の送信アンテナから送信される信号の直交性を向上させる方法であって、
N個の直交符号系列により直交化されるN個のデータサブストリームを合成することにより、各送信アンテナから送信対象となるデータを生成し、MとNは1より大きな整数であるステップと、
M本の送信アンテナのそれぞれについて、N個の直交符号系列からなるM個の異なる組み合わせのそれぞれ1つとして用いられるN個の直交符号系列をNW個の直行符号系列から選択し、NW>Nであるステップと、を含んだ方法。 - 前記直交符号系列は長さLのウォルシュ関数を有し、L=2kであって、kは1より大きな整数である、請求項10に記載の方法。
- NW<Lである、請求項11に記載の方法。
- 各送信アンテナから前記送信対象となる信号と、それぞれの送信アンテナにおけるデータサブストリームに対して、かつ、互いの送信アンテナにおけるパイロット信号に対して直交拡散されるパイロット信号と、を合成するステップをさらに含んだ、請求項10または12に記載の方法。
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