JP2005057779A - 二重時空間送信ダイバシティシステムで最小信号対雑音比を用いたシャッフリングパターン決定方法及び装置 - Google Patents

二重時空間送信ダイバシティシステムで最小信号対雑音比を用いたシャッフリングパターン決定方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005057779A
JP2005057779A JP2004228495A JP2004228495A JP2005057779A JP 2005057779 A JP2005057779 A JP 2005057779A JP 2004228495 A JP2004228495 A JP 2004228495A JP 2004228495 A JP2004228495 A JP 2004228495A JP 2005057779 A JP2005057779 A JP 2005057779A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shuffling
shuffling pattern
pattern
noise ratio
optimum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004228495A
Other languages
English (en)
Inventor
Sei-Joon Shim
世▲ジュン▼ 沈
Jae-Hak Chung
在學 鄭
Chan-Soo Hwang
讚洙 黄
Chung-Yong Lee
忠容 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YONSE, University of
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
YONSE, University of
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YONSE, University of, Samsung Electronics Co Ltd filed Critical YONSE, University of
Publication of JP2005057779A publication Critical patent/JP2005057779A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0417Feedback systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H04B7/0608Antenna selection according to transmission parameters
    • H04B7/061Antenna selection according to transmission parameters using feedback from receiving side
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621Feedback content
    • H04B7/0634Antenna weights or vector/matrix coefficients
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0817Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with multiple receivers and antenna path selection
    • H04B7/082Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with multiple receivers and antenna path selection selecting best antenna path
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0618Space-time coding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0667Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal
    • H04B7/0673Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal using feedback from receiving side
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0691Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using subgroups of transmit antennas
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0697Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using spatial multiplexing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

【課題】二重時空間送信ダイバシティシステムで最小信号対雑音比を用いたシャッフリングパターン決定方法及び装置を提供する。
【解決手段】二重時空間送信ダイバシティ符号により符号化されたデータストリームを所定シャッフリングパターンによりシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムでシャッフリングパターンを決定する方法及び装置において、チャンネル推定器は複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナへのチャンネル特性を推定し、シャッフリングパターン決定器は推定されたチャンネル特性を用いて可能な全てのシャッフリングパターンそれぞれに対する最小受信信号対雑音比を求め、可能な全てのシャッフリングパターン中最小受信信号対雑音比が最大のシャッフリングパターンを最適シャッフリングパターンとして選択する。本発明は最適のシャッフリングパターンを効率的に決定して受信器の誤差性能を直接的に向上させ得る。
【選択図】図4

Description

本発明は二重時空間送信ダイバシティシステム(Double Space−Time Transmit Diversity system)に関するものであり、特にデータストリームをシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムでシャッフリングパターンを選択する方法及び装置に関するものである。
現在無線移動通信市場が急成長し、無線環境での多様なマルチメディアサービスが要求されており、同時に伝送データの大容量化及びデータ伝送の高速化が進行されている。従って、限定された周波数資源を効率的に使用することができる方法を探すことが最も急を要した課題に浮かび上がっており、この課題を解決するためには多重アンテナを用いた新しい伝送技術が必要である。3世代移動通信標準化機構である3GPP(3th Generation Partnerships Project)では移動通信環境で多数の送信及び受信アンテナを使用してデータを送受信する多入多出(Multiple Input and Multiple Output)(MIMO)技術を適用した新しいデータ伝送方式を活発に論議している。
図1は典型的な多入多出システムの簡略化された伝送モデルを示したことであって、示したようにMIMOシステムはM本の伝送アンテナ10とN本の受信アンテナ20とを有する。M本の伝送アンテナを通じて送信されるM×1信号ベクトルをsといい、送信信号ベクトルが受信端に受信される前に経られる移動通信チャンネル15の特性行列をHという時、N本の受信アンテナを有する受信端から受信される信号ベクトルrは下記の式[数1]の通りである。
Figure 2005057779
ここで、チャンネル特性行列Hは、送信端でM本のアンテナを使用し、受信端でN本のアンテナを使用し、伝送アンテナから送信された信号はそれぞれ他の経路を経てそれぞれ他の受信アンテナに受信されるためN×M行列になる。wはガウス雑音(Gaussian Noise)を示したことであり、受信端各アンテナに誘導されるため、N×1ベクトルになる。
3GPPで提示されている多入多出技術を使用する伝送技法中注目を浴びる一つは二重時空間送信ダイバシティ(Double Space−Time Transmit Diversity)(DSTTD)である。こうしたDSTTDは既存の時空間送信ダイバシティ コーディング(STTD coding)を基盤とする2個のSTTD符号器を使用するので、送信ダイバシティ効果を現すことができ、従ってダイバシティ特性を用いた性能改善が要求される状況に非常に適している。
図2は典型的なDSTTDシステムの概略的な構成図を示すことであって、示したように送信機30はそれぞれ2本ずつの伝送アンテナ36に連結された2個のSTTD符号器32,34から構成され、受信機40はN(N≧2)本のアンテナ42にそれぞれ2個ずつ連結されるDSTTD復号器44,46,48,50から構成される。
以上のようなDSTTD技術は二つのシンボル毎に一つのDSTTD結合と信号検出計算を処理するため4本の伝送アンテナを使用するSTTD技術と比較して見る時処理速度が2倍に増加され、システムの複雑度やはり減少される。
アンテナ間相関度が高い無線チャンネル環境でDSTTDの性能を向上させるための技術にアンテナシャッフリング(shuffling)技法がある。アンテナシャッフリングのためには4本の伝送アンテナに基盤とした二つSTTD符号器102,104は出力シンボルの最適順序を決定する。即ち、アンテナシャッフリングはチャンネルに対する線型変換を遂行することである。アンテナシャッフリングパターンは空間的なチャンネルの相関度に応じて受信端により決定される。
受信機はチャンネル特性を推定した後、チャンネル推定情報から送信端と受信端との相関度を示す空間的相関行列(spatial correlation matrix)を分離して、相関度を最小化することができる最適のシャッフリングパターンを探し出す。良好なチャンネル独立性を維持するためには相関行列が恒等行列(Identity matrix)になれなければならないが、実際には雑音と干渉による影響なので非対角成分(off−diagonal terms)が発生される。従って、受信機は非対角成分を最小化させるシャッフリングパターンを決定し、これを送信端の符号器に通報する。
しかし、従来のDSTTDシステムのためのシャッフリングパターン選択技術はデータストリーム(data stream)が伝送されるチャンネルの空間相関度を最小化する情報のみを用いるだけ、受信機のBER(bit error rate)に影響を与える受信信号対雑音比(Signal to Noise Ratio)(SNR)を考慮しなかった。それに、相関行列又チャンネル特性行列自体から1次的に求められることではなく、2次的計算により求められることであるため相関行列のみに最適受信性能を示すシャッフリングパターンを推定することには限界があるより外はない。
本発明の技術的課題は二重時空間送信ダイバシティシステムで受信機の複雑度を減少させながら最適受信性能を示すシャッフリングパターンを決定する方法及び装置を提供するところにある。
本発明の他の技術的課題は二重時空間送信ダイバシティシステムでチャンネル推定情報から受信誤差確率を最小化するシャッフリングパターンを決定する方法及び装置を提供するところにある。
本発明のさらに他の技術的課題は二重時空間送信ダイバシティシステムでチャンネル推定情報から受信信号対雑音比を最大化するシャッフリングパターンを直接的に決定する方法及び装置を提供するところにある。
前述した課題を達成するために本発明は、二重時空間送信ダイバシティ(DSTTD)符号により符号化されたデータストリームを所定シャッフリングパターンによりシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムでシャッフリングパターンを決定する方法において、複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナへのチャンネル特性を推定する過程と、推定されたチャンネル特性を用いて受信信号対雑音比を最大化する最適シャッフリングパターンを決定する過程とを含むことを特徴とする。
前述した他の課題を達成するために本発明は、二重時空間送信ダイバシティ符号により符号化されたデータストリームを所定シャッフリングパターンによりシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムでシャッフリングパターンを決定する装置において、複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナへのチャンネル特性を推定するチャンネル推定器と、推定されたチャンネル特性を用いて受信信号対雑音比を最大化する最適シャッフリングパターンを決定するシャッフリングパターン決定器と、複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナに受信された信号をそれぞれ復号であり、決定された最適シャッフリングパターンにより逆−シャッフリングして出力する複数の復号器と、復号器から出力される信号を用いてデータシンボルを検出する検出器とを含むことを特徴とする。
以上で詳細に説明したように動作する本発明において、開示される発明中代表的なことにより得られる効果を簡単に説明すれば次の通りである。
本発明は、シャッフリング構造を使用する二重時空間送信ダイバシティシステムで最適のシャッフリングパターンを効率的に決定することができる。即ち、本発明によるシャッフリングパターン決定アルゴリズムでは受信機でチャンネル推定を行った後、空間的チャンネル相関行列の再構成を行わずに、直接推定されたチャンネル情報から受信機の誤差性能に直接的な影響を及ぼす受信信号対雑音比を求めて使用することにより、受信性能を向上させ得る効果がある。
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から外れない限度内で色々の変形が可能なことは勿論である。だから、本発明の範囲は説明された実施形態に局限されなく、後述される特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なことにより決められなければならない。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
下記で本発明を説明することにあって関連された公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼんやりしていることができると判断される場合にはその詳細な説明を省略することである。そして後述される用語は本発明での機能を考慮して定義された用語としてこれは使用者、運用者の意図又は慣例等により異なることができる。だから、その定義は本明細書全般にかけた内容を土台として下れなければならないことである。
後述される本発明はシャッフリング構造を有する二重時空間送信ダイバシティ(DSTTD)システムでチャンネル推定情報から受信機の誤差確率性能に直接的な影響を及ぼす受信信号対雑音比(Signal to Noise Ratio)(SNR)の最小値を最大とするシャッフリングパターンを決定することである。
図3は本発明の一実施形態によりシャッフリング構造を有するDSTTDシステムの送信機構成を示したことである。
図3を参照すれば、変調された複数のデータシンポルより成る一つのデータストリームは逆多重化器(Demultiplexer)(DMUX)110により二つの相異なるデータストリームに分離されて2個のSTTD符号器(STTD ENC)120,122にそれぞれ入力される。STTD符号器120,122それぞれは基本的に一つの入力データストリームに対して二つの出力データストリームを生成するので、2個のSTTD符号器120,122により全て四つの伝送データストリームが発生する。
アンテナシャッフリングのために、シャッフリング器130はシャッフリング制御器160から提供されたシャッフリングパターンにより、4本の伝送アンテナ150,152,154,156に基盤として2個のSTTD符号器120,122から出た出力信号の順序をシャッフリングする。即ちアンテナシャッフリングは送信端から受信端へのチャンネルに対する線型変換を遂行する。シャッフリングのためのシャッフリングパターンは受信端により決定され、シャッフリングパターンの決定に対する詳細な説明は後述されることである。
四つのデータストリームは拡散器140,142,144,146によりそれぞれ多数の拡散コード(Multi−spreading codes)を有し拡散されて伝送アンテナ150乃至156別に割り当てられる。
一番目伝送アンテナ150と二番目伝送アンテナ152に割り当てられた伝送信号はSTTD符号化により相互直交される。同様に三番目伝送アンテナ154と四番目伝送アンテナ156も相互直交する伝送信号が割り当てられる。この場合に各アンテナを通じて伝送された信号は相異なるSTTD符号器を経た信号から干渉影響を受けて、各データシンボルは送信ダイバシティ効果を有する。
図4は本発明の一実施形態によりシャッフリング構造を有するDSTTDシステムの受信機構成を示したことである。
図4を参照すれば、N本の受信アンテナ210乃至212を通じて受信された信号はアンテナ別逆拡散器220により逆拡散された後アンテナ別に2個ずつのSTTD復号器232,234,236,238を通じて直接時空間レイク結合(Direct Space−Time Rake Combining)が成される。
DSTTD符号化された信号がチャンネルHを通過した後n番目受信アンテナに入力される信号は次式[数2]のように示すことができる。
Figure 2005057779
ここで、hniはi番目シンボル時間のチャンネル係数であり、Sはj番目送信シンボルであり、wn(.)はガウス雑音である。
チャンネル推定器260は受信アンテナを通じて受信された信号を有し、伝送アンテナから受信アンテナへのチャンネル特性を推定し、シャッフリングパターン選択器270はチャンネル推定情報により最適のシャッフリングパターンを決定した後これを復号器232乃至238に提供する同時に送信端にフィードバックする。復号器232乃至238は時空間レイク結合された信号をシャッフリングパターンWにより、元来の順序通り逆−シャッフリングして出力する。
DSTTD結合された出力信号は他のSTTD符号器と連結された2本の伝送アンテナから発生した干渉信号により影響を受ける。従って、検出器240は復号器232乃至238から出力された信号に対して反復(Iterative)MMSE(Minimum Mean Square Error)のように干渉に強い検出アルゴリズムを適用することによりデータシンボルを検出する。検出されたシンボルは並列/直列変換器250により直列変換されて復調器(図示せず)に入力される。
アンテナ別チャンネル係数が次の式[数3]の通りであるとする時、アンテナシャッフリングによる新しいチャンネル係数はその次の式[数4]の通りである。
Figure 2005057779
Figure 2005057779
ここで、Wはシャッフリングパターンを示す4×4転置(permutation)行列を意味し、上添字Tは転置行列を意味する。
図5は式[数5]に示したシャッフリングパターン中1,3,2,4の場合を示したことである。示したように二番目データストリームと三番目データストリームとの経路がシャッフリング器130により相互交換された。
無線チャンネル環境が最も劣悪な場合に該当する最小受信SNRは受信機のビット誤率(Bit Error Rate)(BER)性能を左右する直接的な要因である。従って、シャッフリングパターン選択器270は最小受信SNRを一番大きくすることができるシャッフリングパターンを探し出す。
DSTTDシステムの受信機は基本的にZF(zero forcing)又はMMSE検出アルゴリズムを使用し、各検出アルゴリズムはデータストリーム別にデータを検出する。この際、検出アルゴリズムを経たk番目データストリームの受信SNRは次式[数5]の通りである。
Figure 2005057779
ここで、ρは送信信号の全体電力対雑音比を示し、Mは伝送アンテナの本数を示し、Hはチャンネル特性行列を示し、上添字Hはエルミート行列(Hermitian matrix)を示す。又下添字k,kはデータストリームのインデックスを示すことである。
HはDSTTDシステムにより変形されたチャンネル特性、即ち送信端によりシャッフリングが適用されたチャンネル特性を示す行列として、4本の伝送アンテナと2本の受信アンテナに対して式[数2]から次式[数6]のように時間に対して拡張された形態を有する。
Figure 2005057779
前述した式[数6]から最小受信SNRは次式[数7]のように展開される。
Figure 2005057779
ここで、λmax(.)とλmin(.)はそれぞれチャンネル特性行列で一番大きい固有値(Eigen value)と一番小さい固有値を求める関数である。
結果的にアンテナのシャッフリングは、シャッフリング方式により色々に出ることができるチャンネル特性行列Hに対して、下記式[数8]を満足するシャッフリングパターンWminを探すことである。
Figure 2005057779
ここで、Wはシャッフリングパターンとして利用可能な行列である。システムの対称構造により、可能な全てのシャッフリングパターンは次式[数9]に示した六つに表現可能である。
Figure 2005057779
シャッフリングパターン選択器270は前述したシャッフリングパターン中で前述した式[数8]を満足するWminを選択した後、選択されたパターンに対する情報を送信機にフィードバックする。
図6は本発明の一実施形態によりシャッフリングパターンを決定する動作を示した流れ図である。ここで示した動作はDSTTD符号により符号化されたデータストリームを所定シャッフリングパターンによりシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムの受信機により遂行されることである。
図6を参照すれば、受信機は過程310で複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナへのチャンネル特性を推定し、過程320で推定されたチャンネル特性を用いて可能な全てのシャッフリングパターンそれぞれに対して最小受信信号対雑音比を求める。過程330で受信機は可能な全てのシャッフリングパターン中最小受信信号対雑音比が最大なシャッフリングパターンを最適シャッフリングパターンとして選択する。過程340で選択されたシャッフリングパターンに対する情報は送信機にフィードバックされる。
本発明に係るシャッフリングパターン決定アルゴリズムを用いた受信機の性能を、多様なチャンネル相関度を有する環境に対してシミュレーションした結果を説明すれば次の通りである。
相関度を有するチャンネルモデルは次式[数10]のように求められる。
Figure 2005057779
ここで、伝送アンテナ本数はMであり、受信アンテナ本数はNであり、Hiidは零平均と単位分散とを有するN×Mi.i.d(independent and identically distributed)複素ガウスチャンネル行列であり、RRXとRTXはそれぞれ受信相関行列(N×N)と送信相関行列(M×M)である。
シミュレーションで使用されたチャンネル相関度モデルは次表1の通りである。一般に受信機周辺には十分な散乱(scattering)が存在して受信アンテナ間に独立的なチャンネルを保障することができるため受信機の相関度はないとみなされることができ、従ってRRX=1であることとした。
Figure 2005057779
S1チャンネルは受信相関(receive correlation)が存在せずに、送信相関度(transmit correlation)は一つのクラスタ(cluster)により発生するチャンネルとしてAOD(angle of departure)がπ/2であり、AOS(angle of spread)がπ/30のチャンネルである。こうしたS1チャンネルに対して理想的な最適アンテナシャッフリングパターンは(1,4)(3,2)である。図7はS1チャンネルモデルで可能な全てのシャッフリングパターンによるBER性能を示したことである。
S1チャンネルモデルに対して、可能な全てのシャッフリングパターンによる本発明と従来技術のシャッフリングパターン決定基準値を比較すれば次表2の通りである。下記の値はそれぞれ100000番の独立施行による平均値を示したことである。
Figure 2005057779
前述した表2によると、本発明は判別基準値中最大値0.8021に該当するシャッフリングパターン(1,4)(3,2)を選択する反面、従来技術は最小値の0.0004に該当するシャッフリングパターン(1,3)(4,2)を選択する。即ち、本発明は受信SNRの観点で一番良いSNR特性を探すためシミュレーション結果のような(1,4)(3,2)のアンテナシャッフリングパターンを探すことができる。
S2チャンネルモデルは二つのクラスタにより送信相関度が発生するチャンネルとしてAODがそれぞれπ/6とπ/2であり、AOSがそれぞれπ/30とπ/20のチャンネルである。図8はS2チャンネルモデルで可能な全てのシャッフリングパターンによるシミュレーション結果を示したことであり、次表3はS2チャンネルモデルに対して、本発明と従来技術のシャッフリングパターン決定基準値を比較したことである。
Figure 2005057779
図8によると、S2チャンネルモデルに対してシャッフリングパターンが(1,2)(4,3)と(1,3)(2,4)である時一番良好なBER性能を得ることができる。これに対して表3を参照すれば、本発明は判別基準値中最大値1.1321に該当するシャッフリングパターン(1,2)(4,3)を選択する反面、従来技術は最小値の0.0018に該当するシャッフリングパターン(1,3)(4,2)を選択する。
S3チャンネルモデルは強制的に送信相関度を適用した場合として送信相関度行列はRTX=toeplitz(1 0.75 0.5 0.25)に与えられる。図9はS3チャンネルモデルで可能な全てのシャッフリングパターンによるシミュレーション結果を示したことであり、次表4はS3チャンネルモデルに対して、本発明と従来技術のシャッフリングパターン決定基準値を比較したことである。
Figure 2005057779
前述した表4を参照すれば、本発明は判別基準値中最大値0.7952に該当するシャッフリングパターン(1,4)(3,2)を選択する反面、従来技術は最小値の0.0018に該当するシャッフリングパターン(1,4)(2,3)を選択する。
シミュレーションを通じた受信性能を調べると、従来の技術は受信性能が似ていたシャッフリングパターンW1324、W1423,W1342,W1432等に対して均一な判別基準を提示することができない反面、本発明はシャッフリングパターンに対して似ていた判別基準を提示しているため、本発明が従来の技術に比べてより客観的な判別基準を提示していることが分かる。
典型的な多入多出システムの簡略化された伝送モデルを示した図面である。 典型的なDSTTDシステムの概略的な構成図を示した図面である。 本発明の一実施形態によりシャッフリング構造を有するDSTTDシステムの送信機構成を示した図面である。 本発明の一実施形態によりシャッフリング構造を有するDSTTDシステムの受信機構成を示した図面である。 シャッフリング構造を有するDSTTDシステムでシャッフリングの一例を示した図面である。 本発明の一実施形態によりシャッフリングパターンを決定する動作を示した流れ図である。 可能な全てのシャッフリングパターンによるBER性能を示した図面である。 可能な全てのシャッフリングパターンによるBER性能を示した図面である。 可能な全てのシャッフリングパターンによるBER性能を示した図面である。
符号の説明
110 逆多重化器
120,122 STTD符号器
130 シャッフリング器
140,142,144,146 拡散器
150,152,154,156 伝送アンテナ
160 シャッフリング制御器

Claims (7)

  1. 二重時空間送信ダイバシティ符号により符号化されたデータストリームを所定シャッフリングパターンによりシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムでシャッフリングパターンを決定する方法において、
    複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナへのチャンネル特性を推定する過程と、
    前記推定されたチャンネル特性を用いて受信信号対雑音比を最大化する最適シャッフリングパターンを決定する過程とを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記最適シャッフリングパターンを決定する過程は、
    可能な全てのシャッフリングパターンそれぞれに対して最小受信信号対雑音比を求め、前記可能な全てのシャッフリングパターン中前記最小受信信号対雑音比が最大のシャッフリングパターンを前記最適シャッフリングパターンとして選択することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記最適シャッフリングパターンを決定する過程は、下記の式を満足するシャッフリングパターンWminを前記最適シャッフリングパターンとして選択することを特徴とする請求項2に記載の方法。
    Figure 2005057779
    ここで、arg maxmin(WHW)]は[]を最大とするWであり、λminは一番小さい固有値を求める関数であり、Wは可能な全てのシャッフリングパターンを示す転置行列であり、Hはチャンネル特性を示すチャンネル特性行列である。
  4. 二重時空間送信ダイバシティ符号により符号化されたデータストリームを所定シャッフリングパターンによりシャッフリングして伝送する二重時空間送信ダイバシティシステムでシャッフリングパターンを決定する装置において、
    複数の伝送アンテナから複数の受信アンテナへのチャンネル特性を推定するチャンネル推定器と、
    前記推定されたチャンネル特性を用いて受信信号対雑音比を最大化する最適シャッフリングパターンを決定するシャッフリングパターン決定器と、
    前記複数の伝送アンテナから前記複数の受信アンテナに受信された信号をそれぞれ復号であり、前記決定された最適シャッフリングパターンにより逆−シャッフリングして出力する複数の復号器と、
    前記復号器から出力される信号を用いてデータシンボルを検出する検出器とを含むことを特徴とする装置。
  5. 前記シャッフリングパターン決定器は、
    可能な全てのシャッフリングパターンそれぞれに対して最小受信信号対雑音比を求め、前記可能な全てのシャッフリングパターン中前記最小受信信号対雑音比が最大のシャッフリングパターンを前記最適シャッフリングパターンとして選択することを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 前記シャッフリングパターン決定器は、
    下記の式を満足するシャッフリングパターンWminを前記最適シャッフリングパターンとして選択することを特徴とする請求項5に記載の装置。
    Figure 2005057779
    ここで、arg maxmin(WHW)]は[]を最大とするWであり、λminは一番小さい固有値を求める関数であり、Wは可能な全てのシャッフリングパターンを示す転置行列であり、Hはチャンネル特性を示すチャンネル特性行列である。
  7. 前記シャッフリングパターン決定器は、
    前記最適シャッフリングパターンに対する情報を送信端にフィードバックすることを特徴とする請求項4に記載の装置。

JP2004228495A 2003-08-07 2004-08-04 二重時空間送信ダイバシティシステムで最小信号対雑音比を用いたシャッフリングパターン決定方法及び装置 Pending JP2005057779A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030054676A KR20050015731A (ko) 2003-08-07 2003-08-07 이중 시공간 송신 다이버시티 시스템에서 최소 신호대잡음비를 이용한 셔플링 패턴 결정 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005057779A true JP2005057779A (ja) 2005-03-03

Family

ID=33550329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004228495A Pending JP2005057779A (ja) 2003-08-07 2004-08-04 二重時空間送信ダイバシティシステムで最小信号対雑音比を用いたシャッフリングパターン決定方法及び装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050031062A1 (ja)
EP (1) EP1505758A1 (ja)
JP (1) JP2005057779A (ja)
KR (1) KR20050015731A (ja)
CN (1) CN1581725A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006101180A1 (ja) * 2005-03-24 2006-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. マルチユーザダウンリンクにおける時空間ブロックプレコーディング方法
JP2006287756A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Ntt Docomo Inc 送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法
JP2009523361A (ja) * 2006-01-11 2009-06-18 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション 同等でない変調方式及び符号化率を使って時空間処理を実施する方法及び装置
JP2009273180A (ja) * 2009-08-20 2009-11-19 Ntt Docomo Inc 送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法
JP2015080027A (ja) * 2013-10-15 2015-04-23 日本放送協会 デジタル放送システム、受信装置及びチップ
JP2015080037A (ja) * 2013-10-15 2015-04-23 日本放送協会 送信装置、受信装置、デジタル放送システム及びチップ

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7680212B2 (en) * 2004-08-17 2010-03-16 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Linear precoding for multi-input systems based on channel estimate and channel statistics
US8995547B2 (en) 2005-03-11 2015-03-31 Qualcomm Incorporated Systems and methods for reducing uplink resources to provide channel performance feedback for adjustment of downlink MIMO channel data rates
US8724740B2 (en) * 2005-03-11 2014-05-13 Qualcomm Incorporated Systems and methods for reducing uplink resources to provide channel performance feedback for adjustment of downlink MIMO channel data rates
CN100491933C (zh) * 2005-03-29 2009-05-27 微动公司 用于确定流动特性的科里奥利流量计和方法
US8073068B2 (en) 2005-08-22 2011-12-06 Qualcomm Incorporated Selective virtual antenna transmission
US20070041457A1 (en) 2005-08-22 2007-02-22 Tamer Kadous Method and apparatus for providing antenna diversity in a wireless communication system
CN101228710B (zh) * 2005-11-17 2011-04-20 华为技术有限公司 提高无线系统发射分集性能的方法和发射机
JP4356702B2 (ja) * 2006-03-03 2009-11-04 ソニー株式会社 無線通信装置及び無線通信方法
WO2007137490A1 (fr) * 2006-05-15 2007-12-06 Huawei Technologies Co., Ltd. Procédé d'émission et de réception de signaux d'un système mimo et appareil correspondant
CN101056162B (zh) * 2006-05-15 2011-09-21 华为技术有限公司 多输入多输出系统信号收发方法及其装置
KR101306730B1 (ko) * 2006-07-13 2013-09-11 엘지전자 주식회사 시간, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터의송신 방법, 장치, 및 이에 이용되는 패턴 생성 방법
EP2060022B1 (en) 2006-09-06 2016-02-17 Qualcomm Incorporated Codeword permutation and reduced feedback for grouped antennas
EP2007026B1 (en) 2007-06-19 2012-01-11 Alcatel Lucent Method for transmitting symbols encoded in a hybrid MIMO transceiver scheme, transmitter,receiver, and MIMO system
KR101383523B1 (ko) * 2007-08-14 2014-04-18 삼성전자주식회사 통신시스템에서 수신 신호 검출 방법 및 장치
US8675793B2 (en) * 2008-08-20 2014-03-18 Lg Innotek Co., Ltd. MIMO communication system and control method thereof
CN102177662B (zh) * 2008-10-09 2016-01-20 爱立信电话股份有限公司 Mimo信道中多流通信的天线布置
CN103297114B (zh) * 2009-11-24 2016-04-06 华为技术有限公司 双空时发射分集模式的接收方法及设备
CN102073479B (zh) * 2010-11-25 2013-03-27 中国人民解放军国防科学技术大学 基于数据粒度的混洗开关矩阵压缩方法
CN101986262B (zh) * 2010-11-25 2013-01-16 中国人民解放军国防科学技术大学 基于模式偏移的混洗开关矩阵压缩方法
KR20140115785A (ko) * 2013-03-22 2014-10-01 한국전자통신연구원 무선 링크 장치
CN103259547A (zh) * 2013-03-27 2013-08-21 安徽海聚信息科技有限责任公司 一种基于Zigbee技术的接收装置
US9525444B2 (en) * 2013-07-19 2016-12-20 Analog Devices Global Adaptive element shuffler
KR102150373B1 (ko) * 2014-03-05 2020-09-01 삼성전자주식회사 공간 상관도를 갖는 채널 피드백 방법 및 장치
KR102512844B1 (ko) 2016-06-29 2023-03-22 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 블록 코드의 퍼뮤테이션을 위한 장치 및 방법
CN110417695B (zh) * 2019-08-07 2020-07-03 厦门大学 多级码移位差分混沌移位键控系统的参考分集设计算法
CN112631595B (zh) * 2019-10-09 2024-03-01 安徽寒武纪信息科技有限公司 混洗方法、装置、计算机设备及可读存储介质
KR102467175B1 (ko) * 2019-12-27 2022-11-16 중앙대학교 산학협력단 다중 시공간 선 부호화 및 복호화를 이용한 데이터 송수신 방법 및 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1195937A1 (en) * 2000-10-03 2002-04-10 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Space-time coding with orthogonal transformations
US8290098B2 (en) * 2001-03-30 2012-10-16 Texas Instruments Incorporated Closed loop multiple transmit, multiple receive antenna wireless communication system
US7778355B2 (en) * 2001-05-01 2010-08-17 Texas Instruments Incorporated Space-time transmit diversity
US7298717B2 (en) * 2002-02-15 2007-11-20 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for providing transmit diversity with adaptive basis
US7295624B2 (en) * 2002-03-06 2007-11-13 Texas Instruments Incorporated Wireless system with hybrid automatic retransmission request in interference-limited communications
KR100539854B1 (ko) * 2003-01-09 2005-12-28 삼성전자주식회사 시공간 트렐리스 코드를 사용하는 이동 통신 시스템에서다중화 이득과 다이버시티 이득을 동시에 획득하기 위한데이터 송수신 장치 및 방법

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006101180A1 (ja) * 2005-03-24 2008-09-04 松下電器産業株式会社 マルチユーザダウンリンクにおける時空間ブロックプレコーディング方法
WO2006101180A1 (ja) * 2005-03-24 2006-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. マルチユーザダウンリンクにおける時空間ブロックプレコーディング方法
JP4709209B2 (ja) * 2005-03-24 2011-06-22 パナソニック株式会社 マルチユーザダウンリンクにおける時空間ブロックプレコーディング方法
KR101276191B1 (ko) * 2005-04-01 2013-06-19 가부시키가이샤 엔티티 도코모 송신장치, 송신방법, 수신장치 및 수신방법
JP2006287756A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Ntt Docomo Inc 送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法
US8477706B2 (en) 2005-04-01 2013-07-02 Ntt Docomo, Inc. Transmission apparatus, transmission method, reception apparatus and reception method
US9621251B2 (en) 2006-01-11 2017-04-11 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for implementing space time processing
JP2012065335A (ja) * 2006-01-11 2012-03-29 Interdigital Technol Corp 同等でない変調方式及び符号化率を使って時空間処理を実施する方法及び装置
JP2014233077A (ja) * 2006-01-11 2014-12-11 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション 同等でない変調方式及び符号化率を使って時空間処理を実施する方法及び装置
JP2009523361A (ja) * 2006-01-11 2009-06-18 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション 同等でない変調方式及び符号化率を使って時空間処理を実施する方法及び装置
US9991992B2 (en) 2006-01-11 2018-06-05 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for implementing space time processing
US10560223B2 (en) 2006-01-11 2020-02-11 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for implementing space time processing with unequal modulation and coding schemes
US11258542B2 (en) 2006-01-11 2022-02-22 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for implementing space time processing with unequal modulation and coding schemes
JP2009273180A (ja) * 2009-08-20 2009-11-19 Ntt Docomo Inc 送信装置、送信方法、受信装置及び受信方法
JP2015080027A (ja) * 2013-10-15 2015-04-23 日本放送協会 デジタル放送システム、受信装置及びチップ
JP2015080037A (ja) * 2013-10-15 2015-04-23 日本放送協会 送信装置、受信装置、デジタル放送システム及びチップ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050015731A (ko) 2005-02-21
CN1581725A (zh) 2005-02-16
US20050031062A1 (en) 2005-02-10
EP1505758A1 (en) 2005-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005057779A (ja) 二重時空間送信ダイバシティシステムで最小信号対雑音比を用いたシャッフリングパターン決定方法及び装置
RU2291570C2 (ru) Пространственно-временное разнесение при передаче (пврп) для множественных антенн в радиосвязи
TWI516047B (zh) 以專用參考信號模式爲基礎傳送及解碼資源塊結構之mimo無線通信方法及裝置
US7907912B2 (en) Apparatus and method for eliminating multi-user interference
KR101381130B1 (ko) 다중 사용자 프리코딩 및 스케줄링 방법 및 이를 구현하는 기지국
USRE42098E1 (en) Adaptive transmission and receiving method and device in wireless communication system with multiple antennas
CN100589597C (zh) 用于确定信号矢量的方法和系统
US7397874B2 (en) Method and device for detecting vertical bell laboratories layered space-time codes
EP2208293B1 (en) Wireless receiver with receive diversity
KR101001541B1 (ko) 다중 입출력 무선통신 시스템에서 큐알분해 기반의 신호검출 장치 및 방법
KR100943610B1 (ko) 다중 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 다중 입력 다중 출력 시스템에서 안테나 셔플링 정보 피드백 장치 및 방법
KR100626654B1 (ko) 연판정 구복호 방법
US20080285686A1 (en) Antenna Selection Apparatus and Methods
KR101124338B1 (ko) 다중입출력 통신 시스템을 위한 데이터 전송 방법
CA2597386A1 (en) Signal separation techniques to provide robust spread spectrum signal decoding
WO2006095829A1 (ja) 基地局、通信端末装置及びmimo方式におけるデータ検出方法
US7835458B2 (en) Method of decoding a spatially multiplexed signal and its corresponding receiver
KR100651432B1 (ko) 다중 안테나를 사용하는 이동통신 시스템에서 간섭신호 제거 장치 및 방법
Tseng Sequential detection for multiuser MIMO CDMA systems with single spreading code per user
JP5339865B2 (ja) 無線受信方法、及び無線受信装置
KR101673778B1 (ko) 다중안테나 시스템에서 조인트 검출 신뢰도 순서화 방법 및 시스템
Karnani et al. Enhancement of Oversampling Scheme to Achieve Diversity Gain in Wireless Communication by Feedback Equalization Algorithm
WO2007000745A1 (en) A method and apparatus for spatial channel decoding

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070313

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070807