JP2007509515A - ユニタリ時空符号による信号のマルチアンテナ送信方法、受信方法および対応する信号 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術の時空符号と比べて性能が向上した時空符号を用いる信号送信技術を提供する。
【解決手段】 本発明は、送信されるＮ個のシンボルをそれぞれが含む一連のベクトルによって形成される信号を送信し、少なくとも２つの送信アンテナを使用するための方法に関する。
本発明において、前記各アンテナには別個の部分行列が関連付けられ、前記部分行列はユニタリ正方行列の分割によって得られ、前記各アンテナは、前記ベクトルの分割によって得られそれぞれに前記部分行列が掛け合わされる部分ベクトルを送信し、それにより、受信器から見て、前記ベクトルに前記ユニタリ行列を掛け合わせてなる単一の結合信号が形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線デジタル通信の分野に属する。より具体的には、本発明は、ＭＩＭＯ（マルチ入力マルチ出力）またはＭＩＳＯ（マルチ入力単一出力）型マルチアンテナシステムとの関連で、新しいタイプの時空ブロック符号（ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅ）を使用した信号の送信および受信に関する。

そのため、本発明は、特に、送信及び／又は受信において複数（少なくとも２つ）のアンテナを使用する送信システムに適用することができる。したがって、本発明は、Ｎｔ個の送信アンテナおよびＮｒ個の受信アンテナを用いた非直交時空符号のための受信器に十分適している。

本発明は、特に第３世代、第４世代およびその後の世代のシステムのための無線通信の分野において適用できる。

幾つかの送信アンテナを備え且つ時空符号を使用する、幾つかの周知の送信および受信システムは既に存在している。今までに提案された中で最も初期のシステムは全て、直交時空ブロック符号を使用していた。

Ａｌａｍｏｕｔｉは、「Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍ．，１９９８，１６（８），ｐｐ．１４５１−１４５８）において、２つの送信アンテナのためのレート１の直交時空ブロック符号を使用する最初のシステムを提案した（ここで、レートは、送信されるシンボルの数Ｎと、シンボルが送信されている期間であるシンボル時間またはシンボル周期の数Ｌとの間の比率として定義される）。

その後、Ｔａｒｏｋｈら（「Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅｓ ｆｒｏｍ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎｓ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，１９９９，４５，（５），ｐｐ．１４５６−１４６７）は、３つ又は４つの送信アンテナを備えるシステムに対して、直交時空ブロック符号を一般化した。しかしながら、得られたレート値Ｒ＝Ｎ／Ｌは、たった１／２レートまたは３／４レートであった。

次の研究は、非直交時空ブロック符号の使用認識をもたらした。したがって、Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ（「Ａ Ｑｕａｓｉ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍ．，２００１，４９，（１），ｐｐ １−４）およびＴｉｒｋｏｎｎｅｎら（「Ｍｉｎｉｍａｌ ｎｏｎ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ ｒａｔｅ ｏｎｅ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ３＋Ｔｘ ａｎｔｅｎｎａｓ」，ＩＳＳＳＴＡ，２０００，ｐｐ ４２９−４３２）は、４アンテナシステムのためのレート１の非直交時空ブロック符号を見出した。

その後、Ｄａｍｅｎら（「Ｄｉａｇｏｎａｌ Ａｌｇｅｂｒａｉｃ Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅｓ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆ．Ｔｈｅｏｒｙ，２００２，４８，（３），ｐｐ ６２８−６２６）は、符号行列のサイズを個数とするいくつかの送信アンテナを伴う、アダマール構成および他の回転に基づく非直交時空符号の使用を認識した。

その後、Ｘｉｎらは、「Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ−Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｃｏｄｅｓ Ｍａｘｉｍｉｚｉｎｇ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｇａｉｎｓ」，（ＧＬＯＢＥＣＯＭ，Ｓａｎ Ａｎｔｏｎｉｏ，２００１，ｐｐ ４５５−４５９）において、他の回転に基づく時空符号を提案した。

ＡｌａｍｏｕｔｉまたはＴａｒｏｋｈの直交時空符号の１つの欠点は、シンボルが送られている期間であるシンボル周期の数に対応する持続時間Ｌにわたってチャネルを一定にする必要があるという点である。

したがって、そのような符号は、送信および受信システムにかなりの制約を課すとともに、チャネルのダイバーシティを利用するために使用することができない。

Ｊａｆａｒｋｈａｎｉ、Ｔｉｒｋｏｎｎｅｎ、ＤａｍｅｎまたはＸｉｎによって提案された非直交時空符号の１つの欠点は、期間Ｌ＝Ｎｔにわたってチャネルを一定にする必要があるという点である。ここで、Ｎｔは送信アンテナの数である。これは、特にＤａｍｅｎおよびＸｉｎの符号において当てはまる。

言い換えると、文献で提案された全ての時空符号の主要な欠点は、準静的チャネルとの関連で解決がなされる必要があるという点である。これは、特に限定的であり、チャネルのダイバーシティを利用することができない。

さらに、ＪａｆａｒｋｈａｎｉおよびＴｉｒｋｏｎｎｅｎの符号は、変調の次数（ｏｒｄｅｒ）および符号サイズに伴って、複雑度が急激に増大する最大尤度（ＭＬ）復号化を決定づける。

最後に、アダマール構成に依存するＤａｍｅｎの代数的時空符号の他の欠点は、特定の行列形式で送信されなければならないという点である。したがって、これらは、チャネルの変化にしたがった自由度の高い符号化の選択するために使用することができない。

本発明の目的は、特に、従来技術のこれらの欠点を軽減することである。

より具体的には、本発明の目的は、従来技術の時空符号と比べて性能が向上した時空符号を用いる信号送信技術を提供することである。

本発明の更なる他の目的は、限られた持続時間または与えられた数のシンボル周期にわたるチャネルの不変に関しては特定の条件を必要としない、この種の技術を実施することである。

本発明の更なる他の目的は、ＭＩＭＯ型およびＭＩＳＯ型のアンテナシステムに適応する、この種の技術を提供することである。特に、本発明の目的は、アンテナの数に関わらず、１という一定の符号化レートを与えるこの種の技術を提供することである。

また、本発明の目的は、高い信号対ノイズ比でバイナリエラーレートの性能が、従来技術よりも優れている、この種の技術を実施することである。

本発明の更なる他の目的は、例えばアンテナ数の増加や使用する符号のサイズの増大といった異なるタイプの構成に対して容易に適応できる、この種の技術を提供することである。

本発明の更なる他の目的は、チャネルダイバーシティを従来技術における場合よりも良好に利用でき、自由度の高い符号化が可能なこの種の技術を実施することである。

これらの目的および以下で明らかになる他の目的は、送信するＮ個のシンボルをそれぞれ含む一連のベクトルによって形成される信号を送信し、少なくとも２つの送信アンテナを用いることによって達成できる。

本発明において、前記各アンテナには別個の部分行列が関連付けられ、前記部分行列はユニタリ正方行列の再分割によって得られ、前記アンテナは、それぞれ、前記ベクトルの再分割によって得られ且つそれぞれ前記部分行列が掛け合わされる部分ベクトルを送信し、それにより、受信器から見て、前記ベクトルに前記ユニタリ行列を掛け合わせてなる単一の結合信号が形成される。

したがって、本発明は、マルチアンテナシステムにおいて時空符号を用いる、全体的に新規で進歩的な信号送信方法に依存している。本発明の技術は、チャネルに条件を課さないため特に有利である。すなわち、従来技術と異なり、提案された符号化は、符号の持続時間にわたってチャネルが一定である必要がない。

本発明によって提案される時空符号の特定の形成は、全体的に新規であり、各アンテナにおける直交行列構成またはユニタリ行列構成に依存している。実際に、これらの行列を使用することにより、各アンテナによって送られる信号の分離が可能になる。

したがって、本発明において、システム制約は、従来技術を用いた場合ほど制限されず、また、チャネルダイバーシティを良好に利用できる。高い信号対ノイズ比で得られるバイナリエラーレート性能値は、文献で与えられている性能値も優れている。

また、本発明の方法は、多数のアンテナへと非常に容易に拡張することができる。これは、本発明の方法が、基本的なユニタリ行列または直交行列によって直接得ることができるからである。使用するアンテナの数に関わらず、符号化レートは一定に保持される。

Ｎｔ個のアンテナを使用した、このような送信方法を用いる場合、前記部分行列は、それぞれ、（Ｎ／Ｎｔ）×Ｎのサイズを有することが有益である。

実際に、本発明の方法は、異なる構成に対して、特にアンテナの数Ｎｔの増加に対して容易に適応できる。Ｎｔ個の異なる行列に再分割されるＮ×Ｎサイズの主行列から、（Ｎ／Ｎｔ）×Ｎサイズの異なる行列が得られる。

Ｎ／Ｎｔは２以上であることが好ましい。

前記ユニタリ行列は完全行列であることが有益である。すなわち、行列の各要素はゼロではない。

前記ユニタリ行列は、
実アダマール行列と、
複素アダマール行列と、
フーリエ行列と、
実回転行列と、
複素回転行列と、
を含むグループに属することが好ましい。

異なる行列は、互いに何ら関係を持っていない。しかしながら、これらの行列は全て、実行列の場合には直交行列であり、複素行列の場合にはユニタリ行列であるという共通の特徴を有する。

本発明の第１の有利な変形例によると、このような方法は、２つの送信アンテナを使用するとともに、前記部分行列が［１ １］および［１ −１］に等しい。

本発明の第２の有利な変形例によると、このような方法は、２つの送信アンテナを使用するとともに、前記部分行列が

および

の値を有する。

したがって、本発明のこの好ましい実施形態においては、ユーザ毎に幾つかの符号が使用される。言い換えると、各ユーザに対して、各部分行列は少なくとも２つの行を有する。

本発明の第３の有利な変形例によると、このような方法は、４つの送信アンテナを使用するとともに、前記部分行列が［１ １ １ １］、［１ −１ １ −１］、［１ １ −１ −１］および［１ −１ −１ １］の値を有する。

また、本発明は、前述の送信方法にしたがって送られた信号を受信し、少なくとも１つの受信アンテナを使用して、前記受信アンテナのそれぞれにより前記単一の結合信号を受信するとともに、前記ユニタリ行列の共役転置行列に対応する復号化行列により前記単一の結合信号を復号化する方法に関する。

最大尤度復号化は、前記共役転置行列による積から得られるデータに対して適用することが好ましい。

また、他のあまり複雑でない復号器を使用することもでき、したがって、例えば球面復号化（ｓｐｈｅｒｅ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）またはＱＲ分解復号化を行なうことができる。なお、実際に、任意のエルミート行列がＱＲ形式で分解されてもよい。ここで、Ｑはユニタリ行列であり、Ｒは上三角行列である。この種のＱＲ分解は、Ｏ³の複雑度を有し、したがって、Ｏ^Lの複雑度を有する最大尤度復号化よりも複雑度が低い。

したがって、本発明は、前述の送信方法にしたがって送られ、前記送信アンテナのそれぞれの寄与度（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の組み合わせに対応し、前記各アンテナには別個の部分行列が関連付けられ、前記部分行列がユニタリ正方行列の分割によって得られる信号に関する。前記各アンテナは、前記部分行列によりそれぞれ掛け合わされる前記ベクトルを分割することによって得られる、部分ベクトルを送信する。このような信号は、受信器から見て、前記ベクトルに前記ユニタリ行列を掛け合わせてなる単一の結合信号を形成する。

本発明の他の特徴および利点は、単に例示的で網羅的ではない実施例として与えられる好ましい実施形態の以下の説明と、添付図面とから、より明確になる。

本発明の一般的な原理は、マルチアンテナシステムにおける新規なタイプの時空符号に依存している。これらの符号の特定の形成は、各送信アンテナにおける直交行列またはユニタリ行列の構成に依存し、これらの行列の使用により、各アンテナによって送られる信号の分離が可能になる。

図１は、本発明にしたがって信号の送受信中に実施される様々なステップを示す。

符号化において、Ｘは、送信されるＮ個のシンボルを含むＮサイズのベクトルであると見なされる。Ｎｔ個の送信アンテナを備えるシステムも考慮される。本発明によって提案された新規な時空符号は以下のように考えられる。

第１のステップでは、送信されるシンボルを含むベクトルＸが、Ｎ／ＮｔサイズのＮｔ個の部分ベクトルに分割される。

その後、ステップ２において、Ｎ／Ｎｔサイズの各部分ベクトルは、（Ｎ／Ｎｔ）×Ｎサイズの異なる行列によって分割される。これらの行列は、実アダマール行列、複素アダマール行列またはフーリエ行列から得られ、また、任意の実回転行列または複素回転行列から得られる。これらの行列は互いに関係を有していないが、共通の特徴を有する。実際に、これらの行列は、それぞれ、実行列である場合には直交行列であり、複素行列である場合にはユニタリ行列である。

さらに、これらの行列は、それぞれ、完全行列でなければならない。すなわち、これらの行列の各要素はゼロであってはならない。したがって、（Ｎ／Ｎｔ）×Ｎサイズの異なる行列は、Ｎｔ個の異なる行列に分割されるＮ×Ｎサイズの主行列から得られる。

その後、ステップ３において、Ｎｔ個の各アンテナにおいて符合化される異なる部分ベクトルが送信される。各シンボル周期の間、異なる送信アンテナと受信アンテナとの間に存在する各送信チャネルは、送信される信号に影響を及ぼす（ステップ７）。

ステップ４の間に各受信アンテナによって受信された信号は、任意の時点でそれ自体のチャネルにより影響される各アンテナによって送信された異なる信号の合計に一致する。

復号化においては、均等化ステップ５が行なわれる。このステップは、再結合された伝送行列の逆復号化（ｒｅｖｅｒｓｅ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）に関連している。この行列は、Ｎ×Ｎサイズの伝送行列の共役転置行列である。この共役転置行列の要素は、符号Ｎの持続時間における送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネルの均等化フィルタである。

その後、最大尤度復号化ステップ６が行なわれる。例えば球面復号化（ｓｐｈｅｒｅ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）またはＱＲ分解復号化を行なうためには、使用する復号器はあまり複雑なものでなくてもよい。この復号化ステップ６は、ステップ４の実行中に受信したユークリッド信号と、送信アンテナから送信された全ての信号との間の距離を計算することにより行なわれる。したがって、受信した、ノイズのない仮想的な受信信号は、再形成され、送信チャネルを通過（ステップ７）している最中にノイズがあった実際の受信信号と直接に比較される。そのため、この復号化は、行なわれる符号化に対して適応することが必要であり、使用する各時空符号器において異なっている。最大尤度復号化の場合には、Ｍが変調度を表す文字であり、Ｎが使用する行列のサイズであるとすると、Ｍ^N回の比較を行なうことによって送られる信号に関して徹底調査を行なわなければならない。すなわち、これは、複雑度の点から見るとコストがかかり、そのため、他のあまり複雑でない復号化方法を使用するのが有益である。

図１のフローチャートの異なるステップを、以下の例で具体的に示す。

ベクトルＸのサイズを１０とし、アンテナの数をＮｔ＝２とする。

ステップ１の間に、ベクトルＸが、Ｎ／ＮｔサイズのＮｔ個の部分ベクトルに分割され、それにより、サイズ５の部分ベクトルが２つ得られる。

ステップ２の間、サイズ５の各部分ベクトルには異なる行列が掛け合わされる。１０×１０サイズの既知の行列は、フーリエ行列である。この１０×１０サイズの行列は、５×１０サイズの２つの行列に分割される。したがって、サイズ５の各部分ベクトルには２つの行列５×１０のうちの一方が掛け合わされる。この演算後、２つのアンテナに対応する２つの部分ベクトルは、送信のために使用する時空符号に対応する。

ステップ３の間、２つの各送信アンテナで、符号化された２つの異なる部分ベクトルが送信される。

送信チャネルによる伝搬（ステップ７）および受信（ステップ４）の後、復号化時に均等化ステップ５が行なわれる。この均等化ステップ５は、再結合された伝送行列の逆復号化に関連している。この行列は、１０×１０の伝送フーリエ行列の共役転置行列である。

ステップ６では、最大類似（ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｓｅｍｂｌａｎｃｅ）復号化、または球面タイプのあまり複雑でない復号化、またはＱＲ分解復号化が行なわれる。最大尤度復号化を用いると、Ｍが変調度である場合、Ｍ¹⁰回の比較を行なうことにより送られる信号に関して徹底調査を行なわなければならない。

ここで図２を参照すると、２×２行列時空符号を使用する２アンテナ（１０、１１）送信システムの場合における本発明の一実施形態が示されている。

図２は、アンテナ毎に長さが２のアダマール符号シーケンスを用いた本発明の送信システムを示す。この符号は、１／２の符号化レートを有し、あるいは、レートＲがシンボルの数Ｎをシンボル送信中のシンボル周期の数Ｌで割った数に等しいと見なされる場合には、１の時空符号化レートを有する。

図２において、ｘ₁、ｘ₂は送信されるシンボルを表わし、ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₄は、例えば、２つの送信アンテナ１０、１１に関連付けられるフラットレイリー（ｆｌａｔ Ｒａｙｌｅｉｇｈ）伝搬チャネルであり、ｙ₁およびｙ₂は、図１のステップ５で得られる均等化されたシンボルである。

送信アンテナ１０に関連付けられた部分行列［１ １］を部分ベクトルに掛け合わせた後、このアンテナは部分ベクトル［ｘ₁ ｘ₁］を送信する。同様に、送信アンテナ１１は、［ｘ₂］に部分行列［１ −１］を掛け合わせることにより得られる部分ベクトル［ｘ₂ −ｘ₂］を送信する。

アンテナ間の非相関性および適合したインタリービングを考えると、チャネルは全てのシンボル周期で変化する。受信時に、対応するチャネルによって影響される第１のアンテナ１０の寄与度（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）および第２のアンテナ１１の寄与度が、受信アンテナ１２で受信される。ここで、この寄与度は行列形式［ｈ₁ｘ₁＋ｈ₂ｘ₂ ｈ₃ｘ₁−ｈ₄ｘ₂］と表される。その後、復号化および均等化ステップでは、送信されたユニタリ行列の共役転置（ｔｒａｎｓｃｏｎｊｕｇａｔｅ）行列

が適用され、一方、同時に、均等化が行なわれる。その結果、送信ステップに寄与した様々なチャネルが考慮される。その後、ＭＬ（または最大尤度）復号化を行なうことができる。この復号化は、送られる可能性が最も高かったワードを求める。これを行なうため、全てのベクトル

に関して図２に示されている測定基準（ｍｅｔｒｉｃ）

が計算され、それにより、最も送られる可能性が高い符号ワードが決定される。

図３は、４×４行列時空符号を使用する、図２の２アンテナ送信システムに類似する２アンテナ送信システム１０、１１を示している。

図３のシステムは、より具体的には、アンテナ毎に長さが４のアダマール符号シーケンスを用いている。アダマール行列のサイズの増大も考慮することができ、したがって、２つのアンテナに対して長さがＬの符号を得ることができる。

この場合も同様に、ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄は送信されるシンボルを表わし、ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₄、ｈ₅、ｈ₆、ｈ₇、ｈ₈は、２つの送信アンテナ１０、１１に関連付けられるフラットレイリー伝搬チャネルである。奇数の添字は第１の送信アンテナ１０を示し、偶数の添字は第２のアンテナ１１を示す。ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃、ｙ₄は、図１のステップ５の最後に受信アンテナ１２で得られる均等化されたシンボルである。

送信アンテナ１０は、部分ベクトル［ｘ₁ ｘ₂］に部分行列

を掛け合わせることにより得られる部分ベクトルを送信する。同様に、送信アンテナ１１は、［ｘ₃ ｘ₄］に部分行列

を掛け合わせることにより得られる部分ベクトルを送信する。

受信時に、対応するチャネル（［ｒ₁ ｒ₂ ｒ₃ ｒ₄］）によって影響される第１のアンテナ１０の寄与度および第２のアンテナ１１の寄与度が、受信アンテナ１２で受信される。その後、受信信号の復号化および均等化のためのステップでは、送信ユニタリ行列の共役転置（ｔｒａｎｓｃｏｎｊｕｇａｔｅ）行列

が適用され、一方で、同時に、均等化が行なわれる。

その後、最も送られる可能性が高い符号ワードを求めるために全てのベクトル

に関して図３に示されている測定基準（ｍｅｔｒｉｃ）

が計算される。

本発明のシステムは、送信アンテナの数を限定しない。図４に示されているように、最小の行列サイズＬ＝４である４つの送信アンテナ１０、１１、１３、１４を用いて時空符号を形成することができる。

図４において、ｘ₁，ｘ₂，ｘ₃，ｘ₄は、送信されるシンボルである。ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₄、ｈ₅、ｈ₆、ｈ₇、ｈ₈、ｈ₉、ｈ₁₀、ｈ₁₁、ｈ₁₂、ｈ₁₃、ｈ₁₄、ｈ₁₅、ｈ₁₆は、図４に示されている４つのアンテナ１０、１１、１３、１４のそれぞれに関連付けられるフラットレイリー伝搬チャネルであり、ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃、ｙ₄は、受信アンテナ１２による受信後に均等化されるシンボルである。その後、全ての可能なベクトル

に関して図４に示されているメトリック

が計算され、それにより、最も送られる可能性が高い符号ワードが決定される。

各送信アンテナによる部分ベクトルの送信原理は、図中の参照番号１０、１１、１３、１４を参照しながら前述した原理に類似している。したがって、簡単のため、ここではこれ以上詳しく説明しない。

なお、図２〜図４を参照して前述した実施例において、考慮される時空符号は、簡単なアダマール行列を使用することにより形成された。しかしながら、任意のユニタリ行列、複素アダマール行列またはフーリエ行列を使用することができる。より一般的には、本発明の送信システムにおいては、任意のユニタリ行列を使用することができる。

図５および図６は、ＭＬ（最大類似）復号器を用いて時空符号を復号化する際における、本発明にしたがって得られた性能値を示している。

図５は、ＱＰＳＫ変調との関連で、２つの送信アンテナおよび１つの受信アンテナにおける異なるレート１の時空符号の性能値の比較を示している。より具体的には、図５は、符号化行列サイズがＬ＝２、Ｌ＝４、Ｌ＝８における本発明の時空符号の性能、およびＡｌａｍｏｕｔｉ符号の性能を示している。

図５に示されているように、符号化行列のサイズＬが増大すると、本発明の符号の性能値は、高い信号対ノイズ比という点において良好である。実際に、２つの送信アンテナおよび１つの受信アンテナの場合、符号化行列Ｌ＝８を利用すると、本発明の符号の性能値は、ビット／エネルギーノイズ比Ｅｂ／Ｎ０＞１０ｄＢにおいて、Ａｌａｍｏｕｔｉ符号化の基準曲線の性能値を上回る（「Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ Ｃｏｍｍ．，１９９８，１６（８），ｐｐ．１４５１−１４５８）。

より具体的には、符号の行列のサイズが大きくなればなるほど、より多くの信号が高い次数のチャネルダイバーシティを伴って検出されるといったことが実現され得る。これは、図５の性能曲線の傾きによって表わされている。すなわち、傾きが顕著であればあるほど、チャネルダイバーシティの次数も大きくなり、それにより、図５の曲線ＡＷＧＮにより示されているガウス関係（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ）に漸近的に到達する。

これらの結果は、従来技術の性能値よりも満足できる性能値を維持しつつ、最大類似復号化ほど複雑ではない復号化演算を、本発明にしたがって実行できることを示している。

したがって、ＤＦＥ（デジタルフィードバックイコライザ）に対応するＱＲ復号化、あるいは、Ｖｉｔｅｒｂｉ復号化システムを使用することができる。別のアプローチとして「干渉消去器」を使用することができる。実際に、Ｍがサイズを表す文字であり、Ｌが符号の行列のサイズである場合、最大尤度復号器はＭ^L個のワードを徹底的に比較しなければならず、実施が特に複雑となる。

図６は、ＱＰＳＫ変調との関連で、４つの送信アンテナおよび１つの受信アンテナにおける異なるレート１の時空符号の性能値の比較を示している。より具体的には、図６は、符号化行列サイズがＬ＝４、Ｌ＝８およびＱＰＳＫ型変調における本発明の時空符号の性能値、および、１６ＱＡＭ変調におけるＴａｒｏｋｈ符号Ｇ４の性能値を示している。図６の曲線ＡＷＧＮは、ホワイトノイズに関連するガウス関係を表わしている。

Ｌ＝４における本発明の時空符号と、１６ＱＡＭ（直交振幅変調）変調を使用するＴａｒｏｋｈのＧ４符号（「Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅｓ ｆｒｏｍ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎｓ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｆｏｒａｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，１９９９，４５，（５），ｐｐ．１４５６−１４６７）との間の差は小さく、Ｌが増大すると、かなり大きな利益が期待できる。したがって、Ｌ＝８の場合には、かなり大きな利益が得られる。２つの曲線は平行である。なぜなら、これら２つの符号は、４という同じ次数のダイバーシティを得るからである。違いは、Ｌ＝４という本発明の符号の場合において、僅かに大きい干渉によってもたらされる。しかしながら、Ｌ＝８の場合、現時点では、本発明の符号の性能値が、ＴａｒｏｋｈのＧ４符号の性能値よりも高いと言える。

繰り返しになるが、本発明の技術は、ＭＩＭＯ型であろうとＭＩＳＯ型であろうと、任意のマルチアンテナシステムに対して適用することができる。ＯＦＤＭ型の変調およびＭＣ−ＣＤＭＡシステムは、特に、本発明で提案されたシステムに十分適している。

本発明の時空符号により符号化された信号のための送受信において実施される、様々なステップを示すフローチャートである。 本発明に係る２×２行列時空符号を使用する２アンテナシステムを示す。 ４×４行列時空符号を使用する、図２の２アンテナシステムに類似した２アンテナシステムを示す。 ４×４行列時空符号を使用する、４アンテナシステムを示す。 ２つの送信アンテナおよび１つの受信アンテナを使用する場合の、従来技術と本発明における異なるレート１の時空符号の性能値の比較を示す。 ４つの送信アンテナおよび１つの受信アンテナを使用する場合の、従来技術と本発明における異なるレート１の時空符号の性能値の比較を示す。

Claims (11)

1. 少なくとも２つの送信アンテナを使用し、送信されるＮ個のシンボルをそれぞれ含む一連のベクトルによって形成される信号を送信する方法であって、
   前記送信アンテナにそれぞれ別個の部分行列が関連付けられ、前記部分行列はユニタリ正方行列の分割によって得られ、前記送信アンテナは、それぞれ、前記ベクトルの分割によって得られ、前記部分行列が掛け合わされる部分ベクトルを送信することを特徴とし、
   それにより、受信器から見て、前記ベクトルに前記ユニタリ行列を掛け合わせてなる単一の結合信号を形成する送信方法。
2. Ｎｔ個のアンテナを使用し、前記部分行列が、それぞれ、（Ｎ／Ｎｔ）×Ｎのサイズを有することを特徴とする、請求項１に記載の送信方法。
3. Ｎ／Ｎｔが２以上であることを特徴とする、請求項２に記載の送信方法。
4. 前記ユニタリ行列が完全行列であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の送信方法。
5. 前記ユニタリ行列は、
   実アダマール行列と、
   複素アダマール行列と、
   フーリエ行列と、
   実回転行列と、
   複素回転行列と
   を含むグループに属することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の送信方法。
6. ２つの送信アンテナを使用し、前記部分行列が［１ １］および［１ −１］の値を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信方法。
7. ２つの送信アンテナを使用し、前記部分行列が、
   

   

   および
   

   

   の値を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信方法。
8. ４つの送信アンテナを使用し、前記部分行列が、［１ １ １ １］、［１ −１ １ −１］、［１ １ −１ −１］、［１ −１ −１ １］の値を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の送信方法にしたがって送られた信号を受信する方法であって、少なくとも１つの受信アンテナを使用し、前記受信アンテナのそれぞれにより前記単一の結合信号を受信し、前記ユニタリ行列の共役転置行列に対応する復号化行列により前記単一の結合信号を復号化することを特徴とする受信方法。
10. 前記共役転置行列の掛け合わせることにより得られるデータに対して、最大尤度復号化を適用することを特徴とする、請求項９に記載の受信方法。
11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の送信方法にしたがって送られる信号であって、前記送信アンテナのそれぞれの寄与度の組み合わせに対応し、
    各アンテナには別個の部分行列が関連付けられ、前記部分行列はユニタリ正方行列の分割によって得られ、前記各アンテナは、前記ベクトルの分割によって得られ、それぞれに前記部分行列が掛け合わされる部分ベクトルを送信し、
    それにより、受信器から見て、前記ベクトルに前記ユニタリ行列を掛け合わせてなる単一の結合信号を形成することを特徴とする信号。

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