JP2010525655A - マルチアンテナ通信システムで信号を送信する方法 - Google Patents

Abstract

マルチアンテナシステムは、アンテナ別の信頼度または時間若しくは周波数位置などを考慮してアンテナ別に不均等比率で信号を送信する。複数個のアンテナを含むＭＩＭＯシステム内における使用のための方法は、不均等比率でマルチアンテナを使用する不均等比率送信技法によって信号を処理し、処理された信号をマルチアンテナを通して送信する段階を含む。

Description

本文書は、多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムに関するものであり、特に、ＭＩＭＯ通信システムにおいて用いられる信号送信方法及び不均等比率伝送技術に関するものである。

図１は、複数の送受信（Ｔ_x／Ｒ_x）アンテナを有するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム(MIMO-OFDM system）のブロック図である。

図１の左側は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの送信端１０００を示す。ここで、送信端１０００は、信号を送信できる構成要素であれば基地局とユーザ端末のいずれにしても良い。送信端１０００において、チャネルエンコーダ１００は、データパケットに冗長ビットを付加し、チャネルまたは雑音による悪影響から情報ビットを保護するマッパー１１０は、データビット情報をデータシンボル情報に変換し、直列／並列（Ｓ／Ｐ）変換器１２０は、直列のデータを並列のデータに変換し、ＭＩＭＯエンコーダ１３０は、データシンボルを時空間信号に変換する役割を果たす。送信端１０００におけるマルチアンテナ１４０は、このような時空間信号をチャネルに伝送する役割を果たす。

図１の右側は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの受信端１５００を示す。ここで、受信端１５００は、信号を受信できる構成要素であれば基地局とユーザ端末のいずれにしても良い。受信アンテナ１５０は、チャネルから信号を受信するためのものである。ＭＩＭＯデコーダ１６０は、受信した時空間信号をそれぞれのデータシンボルに変換し、デマッパー１７０は、データシンボルをビット情報に変換する役割を果たし、Ｐ／Ｓ変換器１８０は、並列信号を直列信号に変換する役割を果たす。チャネルデコーダ１９０ではチャネルコードに対するデコーディングを行い、データ推定１９５を可能にする。

上記ＯＦＤＭシステムにおいて時空間符号(space-time code）は、空間ダイバーシティ利得を最大化するために使用されてきた。送信アンテナの個数及び／または空間多重化率に従って相当なパフォーマンスゲインを提供できる複数のタイプの時空間符号を、下記の表１に表す。

これらの時空間符号のうち、(１)、(２)、(３)の時空間符号は、異なるダイバーシティと多重化のトレードオフを有する２個の送信アンテナに対する時空間符号であり、(４)、(５)、(６)の時空間符号は、４個の送信アンテナに対する時空間符号である。上述した各時空間符号の行と列をそれぞれ状況によって使用することができる。各時空間符号の行は、空間領域（すなわち、送信アンテナ）と見なすことができ、各列は、ＯＦＤＭベースのシステムで時間（すなわち、ＯＦＤＭシンボル）または周波数領域（すなわち、副搬送波）と見なすことができる。

表１の各時空間符号を、時空間ブロック符号（Space-Time Block Code: STBC）または周波数空間ブロック符号（Space-Frequency Block Code: SFBC）で表現することもできる。例えば、上の表１で（５）の時空間符号を、下の式１のように表すことができる。

式１は、時空間符号の各列を時間と見なしているからＳＴＢＣで表現され、式２は、時空間符号の各列を周波数または副搬送波と見なしているからＳＦＢＣで表現される。

上の式１は、時間によって各列を伝送する方式を表す。このような時空間ブロック符号は、時間によってチャネルが大きく変わる高速移動環境ではシンボル間に干渉が大きくなるため、性能低下が発生することがある。

上の式２は、ＯＦＤＭシステムにおいて隣接副搬送波間にはチャネル特性が類似しているという特徴を用いて、副搬送波に対する時空間符号を選択し、選択された時空間符号によって処理されたシンボルを他の送信アンテナに送信する。空間周波数ブロック符号は、式１の方式に比べて、チャネルが速く変わる高速移動環境で高い性能を得ることができる。

式１のＳＴＢＣによる表現と、式２のＳＦＢＣによる表現は、表１のいかなる時空間符号に対しても適用可能である。

したがって、本発明は、関連技術の限界及び短所による一つ以上の問題点を実質的に克服するためのもので、ＭＩＭＯ通信システムで使用するための不均等比率送信方法及び信号送信方法に関する。

本発明の目的は、ＭＩＭＯ通信システムで信号を送信するための方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＭＩＭＯ通信システムで送信アンテナを通して不均等比率を有する信号を送信する方法を提供することにある。

本発明による追加的な利点、目的、及び特徴は、部分的には後述する発明の詳細な説明で説明され、また部分的には本発明の実施から習うことができ、または、部分的には以下の詳細な説明の検討から本技術分野における通常の技術を持つ者に明らかになる。本発明の目的及び他の利点は、添付の図面だけでなく、ここに記述された発明の詳細な説明及び特許請求の範囲で特に指摘された構造により具現されることができる。

本発明の目的を達成するために、ここに概略的に説明されるように、複数個のアンテナを含む多入力多出力（Multiple-Input Multiple-Output: MIMO）システムで信号を送信する方法は、時間／周波数切替送信ダイバーシティ（time/frequency switched transmit diversity）で組み合わせられた時空間／周波数コード（space-time/frequency code）で複数個のシンボルを処理する段階と、一つのサブフレームにおいて、第１の比率及び第２の比率の不均等比率で、前記複数個のアンテナを通して前記処理されたシンボルを送信する段階と、を含み、前記第１の比率は前記第２の比率よりも大きく、前記第１の比率は、前記複数個のアンテナの一部を含む第１のアンテナセットと関連しており、前記第２の比率は、前記複数個のアンテナの他の一部を含む第２のアンテナセットと関連している。

本発明の他の様相において、複数個のアンテナを含む多入力多出力（Multiple-Input Multiple-Output: MIMO）システムで信号を受信する方法は、一つのサブフレームの第１の比率及び第２の比率の不均等比率で、前記複数個のアンテナを通して複数個のシンボルを受信する段階と、時間／周波数切替送信ダイバーシティ（time/frequency switched transmit diversity）で組み合わせられた時空間／周波数コード（space-time/frequency code）で、前記複数個のシンボルを処理する段階と、を含み、前記第１の比率は前記第２の比率よりも大きく、前記第１の比率は、前記複数個のアンテナの一部を含む第１のアンテナセットと関連しており、前記第２の比率は、前記複数個のアンテナの他の一部を含む第２のアンテナセットと関連している。

前記第１の比率及び前記第２の比率を、前記サブフレーム内の時空間／周波数コードの反復回数によって決定することができる。

前記時空間／周波数コードの繰り返し数を、システム状況によって固定したり変更したりすることができる。

前記第１のアンテナセットを、前記サブフレームの前記第１の比率で選択し、前記第２のアンテナセットを、前記サブフレームの前記第２の比率で選択することができる。

前記サブフレーム内の前記第１のアンテナセットには、前記第１の比率で送信電力を割り当てられ、前記サブフレーム内で前記第２のアンテナセットには、前記第２の比率で送信電力を割り当てることができる。

前記第１のアンテナセットは、前記第２のアンテナセットよりも高い信頼度を有してもよい。

前記第１のアンテナセットは、前記サブフレームで前記第２のアンテナセットよりも多くの参照シンボルを伝送することができる。

前記複数個のアンテナまたは前記アンテナセット別に異なる電力調節因子を有する電力調節行列（power-scaling matrix）を用いて送信電力を割り当てることができる。

前記サブフレーム内で一つ以上の参照シンボルを送信するＯＦＤＭシンボルに対して、一つ以上の参照シンボルを送信するアンテナを、各アンテナセット内に含まれた他のアンテナよりも小さい重み値で割り当てることができる。

前記サブフレーム内で一つ以上の参照シンボルを送信するＯＦＤＭシンボルに対して、前記複数個のシンボルのうち一つ以上のデータシンボルがパンクチャリングされ、参照シンボルの送信電力を、前記パンクチャリングされたデータシンボルに対する送信電力の量だけ増加することができる。

特定領域の前記処理されたシンボルは、不均等比率で前記複数個のアンテナを通して送信され、前記特定領域は、前記サブフレームから分割された一つ以上の領域に含まれることができる。

前記一つ以上の領域は、参照シンボルが各領域で送信されるか否かによって分割されたものでありうる。

前記一つ以上の領域は、各領域で送信される参照シンボルと関連しているアンテナの個数によって分割されたものでありうる。

本発明の他の態様による方法として、複数個のアンテナを含む多入力多出力（Multiple-Input Multiple-Output: MIMO）システムで信号を送信する方法は、アンテナ別に複数個のシンボルに電力重み値を割り当てる段階と、前記重み値が割り当てられたシンボルを、一つのサブフレームで前記複数個のアンテナを通して送信する段階と、を含み、一つ以上の参照シンボルを送信する一つのアンテナは、前記サブフレームで一つ以上の参照シンボルを送信する時間単位（time unit）に対して、前記複数個のアンテナのうち他のアンテナと関連している重み値よりも小さい重み値で割り当てられる。

本発明の他の態様による方法として、複数個のアンテナを含む多入力多出力（Multiple-Input Multiple-Output: MIMO）システムで信号を送信する方法は、前記ＭＩＭＯシステムの送信単位内に含まれた時間−周波数領域を一つ以上の領域に分割する段階と、それぞれの分割された領域に対する信号送信方式を決定する段階と、前記決定された方式によって前記信号を送信する段階と、を含む。

前記分割された領域を、参照シンボルが存在するか否かによって決定することができる。

前記信号を送信する方法は、前記分割された領域に含まれた参照シンボルの特性を考慮して前記信号送信方式を決定する段階をさらに含むことができる。

前記分割された領域が前記参照シンボルを含む場合、前記分割された領域には不均等比率送信方式を適用し、前記分割された領域が前記参照シンボルのいずれも含まない場合、前記分割された領域には均等比率送信方式を適用することができる。

上述した概括的な説明及び後述する詳細な説明はいずれも例示的で且つ説明のためのものであり、また、請求された本発明の追加的な説明のためのものとして理解すべきである。

このような時空間符号の不均等比率伝送技法を適用すると、マルチアンテナのアンテナ別信頼度が異なる場合、空間チャネルにおけるドップラー周波数（Doppler frequency）にかかわらずに端末機のパフォーマンスを向上させることができる。また、参照シンボルに起因する物理アンテナの不均等電力伝送の問題を解決することができる。

添付の図面は、本発明の理解を助けるためのもので、本発明の原理を説明するために以下に記述される発明の詳細な説明と共に本発明の実施例を示す。
複数の送受信アンテナを有するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム（MIMO-OFDM system）のブロック図である。 本発明の一実施例によってアンテナスイッチング技法に基づく時空間符号の不均等比率伝送技法を適用した例示的な送信システムである。 本発明の一実施例によって送信電力調整技法に基づく時空間符号の不均等比率伝送技法を適用した例示的な送信システムである。 アンテナスイッチングに基づく時空間符号不均等比率伝送技法と送信アンテナ別に送信電力を調整することに基づく時空間符号不均等比率伝送技法を共に適用した例示的な送信システムである。 ＯＦＤＭシステムで使用できる一般化した位相シフトダイバーシティ技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。 ＯＦＤＭシステムで使用できる一般化した位相シフトダイバーシティ技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。 ＯＦＤＭシステムで使用できる一般化した位相シフトダイバーシティ技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。 循回遅延ダイバーシティの一例を説明するための送信端のブロック図である。 本発明の一実施例によって循回遅延ダイバーシティ及び不均等比率伝送技法を適用する送信端のブロック図である。 ４個の送信アンテナを含むＯＦＤＭシステムの参照シンボルを示す図である。 本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法の一例を説明するための図である。 本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法の他の例を説明するための図である。 本発明の一実施例によって時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法のさらに別の例を説明するための図である。 本発明の一実施例によって時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法のさらに別の例を説明するための図である。 本発明の一実施例によって時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法のさらに別の例を説明するための図である。 ３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの４個の送信アンテナのためのパイロット構造を示す図である。 参照シンボルを含む一つのＯＦＤＭシンボルに関する各送信アンテナに対する信号マッピング方式を説明するための図である。 図１７で説明した参照シンボルを含む一つのＯＦＤＭシンボルに関する本実施例による電力調節技法に基づく不均等比率送信方法を説明するための図である。 参照シンボルの割当電力を高めるために一部データをパンクチャリングする場合に本発明の実施例による電力調節技法に基づく不均等比率送信方法を適用する例を説明するための図である。

以下、本発明に係る好ましい実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一の構成部分には可能な限り同一の参照番号を付する。

本発明を説明するに先立ち、本発明の開示に用いられた大部分の用語は、この技術分野でよく知られた一般的な用語であるが、一部の用語は、出願人により選択されたものもあり、このような一部用語は、本発明の詳細な説明により説明される。したがって、出願人により定義された用語は、本発明の文脈の上で理解すべきであろう。

説明の便宜と本発明のより良い理解のために、この技術分野における一般的な構造及び装置は省略されたり、または、ブロック図または順序図で示されることができる。

一般的な多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法は、全ての送信アンテナの信頼度が同一であるという仮定の下に設計された。しかし、実際に具現されたシステムでは、送信アンテナ別に参照シンボルの量によってチャネル推定性能が異なることがある。すなわち、送信アンテナ別に信号検出性能の差が生じることがある。したがって、上述したＭＩＭＯ技法は、送信アンテナ別に信号検出性能の差がある場合、それに対応する形態に変更されなければならない。

また、通信システムまたは通信チャネルの特性に応じて対応するチャネルの参照シンボルを送信するとき、一般のデータ信号を送信する場合よりも高い送信電力を用いることができる。すなわち、送信アンテナ別に送信電力割当に差が生じることがある。上述した参照シンボルをシステムに応じて他の名称（例えば、参照信号（reference signal：RS）、パイロットシンボルまたはパイロット信号）で呼ぶことができる。

本発明の一実施例で提案する時空間符号の不均等比率伝送技法は、ＭＩＭＯシステムにおいて時空間符号を不均等比率でそれぞれの送信アンテナを通して伝送することができる。このような時空間符号の不均等比率伝送技法を適用すると、マルチアンテナのアンテナ別信頼度が異なる場合、ドップラー周波数にかかわらずに受信性能を向上させることができる。また、参照シンボルに起因する物理アンテナの不均等電力伝送の問題を解決することができる。

一般に、時空間符号の不均等比率伝送技法は、アンテナスイッチングに基づいて構成される方法と、送信アンテナ別に送信電力を調整することに基づいて構成される方法とがあり、これら２種類の方法を組み合わせて使用しても良いことは当然である。

第１実施例：アンテナスイッチング技法に基づく時空間符号不均等比率伝送技法
本発明の実施例を説明するに先立ち、マルチアンテナエンコーディング（ＭＩＭＯ符号化方式とも称する。）または空間処理方法で使用可能な時空間符号及び時空間符号に基づくＭＩＭＯ技法（すなわち、アンテナスイッチング方式）を以下で説明する。

２つの送信アンテナのための時空間符号である表１の（１）と（３）がそれぞれ、１及び２の空間多重化率を有する最大ダイバーシティ利得を得ることができる時空間符号である。

前述した時空間符号である表１の（１）と（３）は、送信アンテナの個数が２個より多くなると、必要に応じてアンテナスイッチング技法と組み合わせて使用することができる。式１と式２がその例である。式１及び２のように、２個の送信アンテナのための時空間符号がアンテナスイッチング技法と組み合わされる場合、各アンテナに同じ回数で信号が伝送され、その結果ダイバーシティ利得が最大となる。

アンテナスイッチング技法を時空間符号を用いて適用する方法について説明する。

式３は、４個の送信アンテナを有する通信システムで時間ごとに１個の送信アンテナを選択して伝送を行う方法を表す。すなわち、式３は、空間多重化率が１である場合といえる。

そして、式４は、４個の送信アンテナを有する通信システムで時間ごとに２個の送信アンテナを選択して伝送を行う方法である。すなわち、式４は、空間多重化率が２である場合といえる。

また、式３及び式４はいずれも、上述したＴＳＴＤ技法で時間ごとに一定のパターンで送信アンテナを選択してデータを伝送することによって空間ダイバーシティ利得を得ることができる。

式３及び式４の方式をＯＦＤＭシステムにおいて副搬送波領域に拡張すると、それぞれ式５及び式６のようになる。

式５は、４個の送信アンテナを有する通信システムにおいて副搬送波別に１個の送信アンテナを選択して伝送を行う方法を表す。すなわち、式５は、空間多重化率１の場合と見なすことができる。

そして、式６は、４個の送信アンテナを有する通信システムにおいて副搬送波別に２個の送信アンテナを選択して伝送を行う方法である。すなわち、式６は、空間多重化率２の場合と見なすことができる。

また、式５及び式６はいずれも、上述したＦＳＴＤ技法に従って周波数または副搬送波に対して一定のパターンで送信アンテナを選択して伝送を行うことによって空間ダイバーシティ利得を得ることができる。

上の式３〜式６は、ＴＳＴＤ技法とＦＳＴＤ技法の例を示しており、少なくとも２つの任意の列で継続的に反復されるので、全てのアンテナが同じ比率で信号を伝送することが確認できる。全てのアンテナで同じ比率で信号が伝送される方式を、均等比率伝送技法と呼ぶことができる。

図２は、本発明の一実施例によるアンテナスイッチング技法に基づく時空間符号の不均等比率伝送技法を適用した送信システムの一例を示す。

図２は、通信システムの送信端の一例を示す図であり、図１で説明した送信端と類似な構造からなることができる。以下、本発明の一実施例によって特徴的な構成を中心に図２の送信端について説明する。

図２を参照すると、通信システムの送信端は、空間処理ブロック（spatial processing block）２１を含み、追加的に不均等比率アンテナ切替部（unequal ratio antenna switching）２２を含むことができる。ここで、空間処理ブロック２１は、図１のＭＩＭＯエンコーダに代替可能である。

Ｒ個のデータストリーム２０が空間処理ブロック２１に入力されると、空間処理ブロック２１で空間処理によってＭ個の信号に変換される。そして、Ｍ個の信号は、本実施例による不均等比率アンテナ切替部２２に入力され、時空間符号不均等比率伝送技法によってＮ_t個の送信アンテナ２３を通して受信端に伝送される。すなわち、Ｒは、空間多重化率を表し、Ｍは空間処理を経た後の結果値と見なすことができ、Ｎ_tは送信アンテナの個数を表す。

上述した全ての空間処理技法を図２の空間処理ブロック２１に適用可能である。また、不均等比率アンテナスイッチング部２２は、送信アンテナ別に適切な比率で空間処理された信号を送ることによって、不均等比率送信器の役割を果たす。

アンテナスイッチング技法は、Ｎ_t個の送信アンテナのうちからＭ個の送信アンテナを特定時間領域または特定周波数領域で選択してデータを伝送する方法である。この時、Ｎ_sとＮ_tは、下の式７の条件を満たす。

このようなアンテナスイッチング技法において、時間によって特定アンテナを切り替える方式を時間切り替え送信ダイバーシティ（Time-Switched Transmit Diversity：TSTD）技法といい、周波数領域によって特定アンテナを切り替える方式を周波数切り替え送信ダイバーシティ（Frequency-Switched Transmit Diversity：FSTD）技法という。

ここで、アンテナスイッチング技法が適用されるアンテナ切替部２２は、図２に示すように、空間処理ブロック２１と別にすることもでき、アンテナ切替部２２を省いても同じ結果を奏する時空間符号を用いることで空間処理ブロック２１でアンテナ切替が行なわれるように構成することもできる。

以下、本実施例による不均等比率伝送技法を、下記の時空間符号を用いて説明する。下記の式８は、不均等比率伝送技法を適用できる時空間符号の一例である。

上の式８は、４個の送信アンテナを有するシステムにおいて１の空間多重化率を有するＴＳＴＤ技法またはＦＳＴＤ技法を適用した例である。式８に示すように、一つのタイムスロットまたは副搬送波に含まれる一つのシンボルが、４個の送信アンテナのうち１個の送信アンテナによって選択され、伝送される。

上述したパターンが連続的に繰り返えされて時間領域または周波数領域に伝送されると、第１及び第２のアンテナに伝送されるデータシンボルは、第３及び第４のアンテナに伝送されるデータシンボルの２倍であると考えることができる。

式８の場合、第１及び第２の送信アンテナの信頼度が第３及び第４の送信アンテナに比べて高い場合、性能利得が達成される。特定ＯＦＤＭシンボルに第３及び第４の送信アンテナの参照シンボルが用いられる場合、各物理アンテナの電力を同一に合わせるために式８を使用しても良い。さらなる例として、第１及び第２の送信アンテナにデータシンボルをより多く送る場合を、式９で表す。

上の式９では、第１及び第２の送信アンテナに伝送されるデータシンボルの比率が第３及び第４の送信アンテナに伝送されるデータシンボルに比べて３倍も高い場合を示している。したがって、式９は、式８に比べて、第１及び第２の送信アンテナに伝送されるデータシンボルの比率をより高めたものと見なすことができる。このような方法は、空間多重化率が増加しても容易に適用することができる。

４個の送信アンテナを有するシステムにおいて、上記空間処理ブロックに表１の（１）のような時空間符号を使用すると、下の式１０で表現することができる。

上の式１０では、第１及び第２の送信アンテナに伝送される信号の比率は、第３及び第４の送信アンテナを通して伝送する信号に比べて大きく、この比率はサイクルによって変わることができる。

上の式１０で、５サイクル（cycle）に含まれる１０列を一つのパターンとして使用すると、（１，２）の送信アンテナと（３，４）の送信アンテナの信号伝送比率が３：２となる。

そして、上の式１０で、３サイクルに含まれる６列を一つのパターンとして使用すると、２：１の比率になる。

例えば、端末機の移動速度が増加するにつれて（１，２）の送信アンテナと（３，４）の送信アンテナの信頼度の差が増加する特定のシステムの場合、状況に応じてサイクルを変更し、変更されたサイクルを一つのパターンとして使用することによって、システムの性能を最適化することができる。

また、（１，２）の送信アンテナ及び（３，４）の送信アンテナがＴＳＴＤまたはＦＳＴＤのために交互に使用される時に、上述した式３〜６を参照すると、（１，２）の送信アンテナ及び（３，４）の送信アンテナの信号伝送比は、サブフレーム内の時空間／周波数コードの繰り返し数によって変えることができる。例えば、サブフレーム内の時空間／周波数コードの繰り返し数が奇数であれば、（１，２）の送信アンテナの信号伝送比は（３，４）の送信アンテナの信号伝送比よりも高い。

また、一つの実施例として、式１１〜１３のような形態の不均等時空間信号を伝送することができる。

式１１〜式１３の時空間信号の伝送順序が一つのサイクルとなる場合、（１，２）の送信アンテナと（３，４）の送信アンテナの信号伝送比率が１：３となる。

上の式８〜式１３からわかるように、時空間符号の直交性が維持される限度内で不均等信号伝送比率が維持されるように使用すると、いかなる形態の伝送にしても構わない。

第２実施例：電力調節技法に基づく時空間符号不均等比率伝送技法
図３は、本発明の一実施例によって電力調節技法を基盤とする時空間符号の不均等比率伝送技法を適用した送信システムの一例である。

図３は、通信システムの送信端の一例を示す図である。図３の送信端を、図１で説明した送信端と類似な構造にすることができる。以下、本発明の一実施例による特徴的な構成のみに基づいて図３の送信端について説明する。

図３を参照すると、通信システムの送信端は、空間処理ブロック（spatial processing block）３１を含み、不均等比率電力分配器（unequal ratio Power scaling）３２をさらに含むことができる。ここで、空間処理ブロック３１は、図１のマルチアンテナエンコーダに代替可能である。

Ｒ個のデータストリーム３０が空間処理ブロック３１に入力されると、それは、空間処理ブロック３１で空間処理が行われ、Ｍ個の信号に変換される。そして、Ｍ個の信号は、本実施例による不均等比率電力分配器３２に入力され、時空間符号不均等比率伝送技法によってＮ_t個の送信アンテナ３３を通して受信端に伝送される。すなわち、Ｒは、空間多重化率を表し、Ｍは空間処理を経た後の結果値を表し、Ｎ_tは送信アンテナの個数を表す。

図３の空間処理ブロック３１では、上述した空間処理技法を適用可能である。また、不均等比率電力分配器３２は、適切な電力比率で空間処理された信号を送信アンテナ別に送ることによって、不均等比率伝送器の役割を果たす。例えば、送信アンテナ別信頼度が異なる場合、信頼度の低い送信アンテナを減少して伝送することができる。

なお、送信アンテナ別の電力値は、全体アンテナを通して送信される電力が最大送信電力以下となるようにする値に決定することが好ましい。

上記条件の下では、送信アンテナ別の電力値が、全体アンテナを通して送信される電力が最大送信電力以下となるようにする値に決定される場合、式１４は、各送信アンテナ別の電力を決定できる電力因子が満足すべき基準の一例を表す。特に、式１４は、４個の送信アンテナを使用する場合に適用可能な一例を表す。

以下、本実施例による不均等比率伝送技法について、下記の時空間符号を用いて説明する。上述した送信電力調整技法に基づく時空間符号の不均等比率伝送技法は、他の様々な空間処理技法に適用することができる。下の式１６は、不均等比率伝送技法を適用できる時空間符号の一例を表す。

上の式１６の時空間符号は変形可能であり、下の式１７は追加的な例を示している。

下の式１８及び式１９のそれぞれは、不均等比率伝送技法を適用できる時空間符号の他の一例を表す。

式１８は、上述した式３及び式５の一例に不均等比率伝送技法を適用したものを表す。そして、式１９は、式４及び式６の一例に不均等比率伝送技法を適用したものを表す。

式１８は、４個の送信アンテナを有する通信システムにおいて、時間別に１個の送信アンテナを選択して伝送する方法を表す。すなわち、１の空間多重化率の場合と見なすことができる。

そして、式１９は、４個の送信アンテナを有する通信システムにおいて、各時間別に２個の送信アンテナを選択して伝送する方法である。すなわち、２の空間多重化率の場合と見なすことができる。

第３実施例：アンテナスイッチング及び送信アンテナ別に送信電力を調整することに基づく時空間符号不均等比率伝送技法
図４は、アンテナスイッチングに基づく時空間符号不均等比率伝送技法と送信アンテナ別に送信電力を調整することに基づく時空間符号不均等比率伝送技法を共に適用した送信システムの一例である。

時空間符号の不均等比率伝送技法は、上述した通り、アンテナスイッチングに基づいて構成される方法と送信アンテナ別に送信電力を調整することに基づいて構成される方法をそれぞれ使用しても良く、これらの２つの方法を混合して使用することもできる。図４は、これら２つの方法を混合して使用する例を示すものであり、各構成及び動作は、図２及び図３で説明したのと略同様である。

第４実施例：一般化した位相シフトダイバーシティ技法及び／または一般化した循回遅延ダイバーシティ技法が適用された時空間符号不均等比率伝送技法

一般化した位相シフトダイバーシティ技法
以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、ＭＩＭＯ技法の一例として一般化した位相シフトダイバーシティ（generalized phase shift diversity：GPSD）技法を説明する。

図５は、ＯＦＤＭシステムで使用可能な一般化した位相シフトダイバーシティ技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。

図５を参照して説明するＧＰＳＤ技法は、空間多重化率と送信アンテナの個数に関らずにダイバーシティ利得とビームフォーミング利得を得ることができる技法である。

送信データは、ＯＦＤＭシステムにおいて送受信されるためにいくつかのデータ単位に分割される。すなわち、図５に示すように、送信データは、一つ以上のＯＦＤＭシンボル５０または一つ以上のストリーム（stream）を含むことができる。各ＯＦＤＭシンボル５０は、空間処理ブロック５１に入力される。空間処理ブロック５１は、受信したＯＦＤＭシンボル５０に対して空間処理を行う。

この場合、空間処理ブロック５１は、ＧＰＳＤ技法を適用して各ＯＦＤＭシンボル５０を処理する。すなわち、各ＯＦＤＭシンボル５０に送信アンテナ別に位相シフト値を適用し、各送信アンテナ別に時空間処理された信号を構成する。具体的なＧＰＳＤ技法は、下記の時空間符号などを用いて説明する。

このように空間処理ブロック５１で空間処理が行なわれた信号はそれぞれ、送信アンテナ別にＩＦＦＴモジュール５２で時間ドメイン信号に変換される。循回プレフィック（CP；Cyclic Prefix）が、ＩＦＦＴモジュール５２から生成された時間ドメイン信号に付加され、送信アンテナ別に循回前処理部付加器５３でシンボル間干渉を解決でき、チャネル間干渉を防止する。そして、最終的に得られた信号が、各送信アンテナ５４を通して受信端に伝送される。

図５で示しているＧＰＳＤ技法は、下の式２０のように表現することができる。

下の式２１は、開ループ（open-loop）ＭＩＭＯシステムのチャネル容量を表す。

一般化した循回遅延ダイバーシティ技法

また、本発明の実施例を説明するに先立ち、ＭＩＭＯ技法の一例として、一般化した循回遅延ダイバーシティ（Generalized Cyclic Delay Diversity: GCDD）技法について説明する。

マルチコードワード（ＭＣＷ（multi codeword））に基づくＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて通信性能の向上のための様々なマルチアンテナ技法が紹介されており、なかでも、コードワード間のチャネルを正規化するレイヤー順列技法（layer permutation scheme）としてＧＣＤＤ技法を挙げることができる。

ＧＣＤＤ技法は、プリコーディング行列の特性を副搬送波別に異なって設定することによって、レイヤー間のチャネルを正規化する。

すなわち、ＧＣＤＤ技法は、伝送しようとする全てのストリームをアンテナ全体を通して伝送するものであり、それぞれ異なる位相のシーケンスを乗算して伝送する。ＧＣＤＤ技法の一例に対する式の表現は、上述したＧＰＳＤに対する一例である式２４と同一にすることができる。

上述の一般化した循回遅延ダイバーシティ技法と一般化した循回遅延ダイバーシティ技法を同時に適用でき、これは下の式２８で表される。

図６は、本発明の他の実施例によるＯＦＤＭシステムで使用可能な一般化した位相シフトダイバーシティ技法が適用された時空間符号不均等比率伝送技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。

図６の送信端は、図５で説明したＯＦＤＭシステムで使用可能な一般化した位相シフトダイバーシティ技法が適用される送信端の構造に似ている。したがって、本発明の特徴的な構成部のみに基づいて図６の送信端を説明する。

図６の送信端は、不均等比率アンテナ切替器（unequal ratio antenna switching）６２をさらに含む。
各ＯＦＤＭシンボル６０が、ＧＰＳＤに基づく空間処理ブロック６１に入力されると、空間処理ブロック６１は、受信したＯＦＤＭシンボル上で空間処理を行い、送信アンテナ別の信号が構成される。そして、空間処理された信号は、本実施例による不均等比率アンテナ切替器６２に送信され、時空間符号不均等比率伝送技法によって選択されるアンテナ別にＩＦＦＴモジュール６３で時間ドメイン信号に変換され、ＣＰ加算器（以下、「ＣＰ加算」とも称する。）６４でＣＰが各時間ドメイン信号に挿入され、最終的に得られる信号が、各送信アンテナ６５を通して受信端に伝送される。

上述した不均等比率アンテナ切替器６２は、図２で説明した通り、送信アンテナ別に適切な比率で空間処理された信号を送ることによって、不均等比率伝送器の役割を果たす。この場合に、空間処理された信号はそれぞれの送信アンテナに対して適切な比率で処理されるということを理解できる。

ここで、アンテナスイッチング技法が適用されるアンテナ切替器６２は、図６に示すように、一般化した位相シフトダイバーシティ技法が適用される空間処理ブロック６１と別の構成として含まれてもよく、アンテナ切替器６２を省いても同じ結果を出すような時空間符号を用いて空間処理ブロック６１で一般化した位相シフトダイバーシティ技法が適用されるアンテナ切替が行なわれるように構成することもできる。

図７は、本発明の他の実施例によるＯＦＤＭシステムで使用可能な一般化した位相シフトダイバーシティ技法が適用された時空間符号不均等比率伝送技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。

図７の送信端は、図５で説明したＯＦＤＭシステムで使用可能な一般化した位相シフトダイバーシティ技法と時空間符号不均等比率伝送技法が適用される送信端の構造と似ている。したがって、本発明の特徴的な構成部のみに基づいて図７の送信端を説明する。

図７の送信端は、不均等比率アンテナ切替器７１を含み、不均等比率電力分配器７４を含む。

各ＯＦＤＭシンボル７０が、ＧＰＳＤに基づく空間処理ブロック７１に入力されると、空間処理ブロック７１は、受信したＯＦＤＭシンボル７０に対して空間処理を行なうことによって各送信アンテナに対する信号を構成する。そして、空間処理された信号は、送信アンテナ別にＩＦＦＴモジュール７２によって時間ドメイン信号に変換され、ＣＰ加算器（「加算ＣＰ」とも称する）７３によって各時間ドメイン信号にＣＰが挿入されて、最終的に得られる信号が各送信アンテナ７５を通して受信端に伝送される。

図３で説明した通り、上述した不均等比率電力分配器７４は、空間処理された信号を送信アンテナ別に送ることによって、不均等比率伝送器の役割を果たす。この場合、空間的に処理された信号は、各送信アンテナに適切な比率で処理される。例えば、送信アンテナ別に信頼度が異なる場合、信頼度の低い送信アンテナを減少して伝送することができる。

また、図７の送信端は、説明のために示したに過ぎず、不均等比率電力分配器７４を、空間処理部と同一位置または空間処理部の後方に配置することができる。そして、不均等比率電力分配器７２を、送信アンテナを通してデータや信号が送信される以前に位置した他の地点に配置することもできる。

さらに、一般化した位相シフトダイバーシティ技法と不均等比率伝送技法を共に適用できる行列の一例を表す。

上の式２９の位相シフト行列に対して位相角または時間遅延値を０と仮定すれば、下の式３０のように表現することができる。

アンテナの一部を切り替えまたは送信アンテナの電力を調節することによって上述したＧＰＳＤ技法に不均等比率伝送技法を適用する方法は、ＧＣＤＤ技法を使用する場合及びＧＰＳＤ技法とＧＣＤＤ技法とを同時に使用する場合にも同一または類似な方法で適用可能である。

また、当然ながら、アンテナ切替技法と送信電力調節技法の両方とも考慮して上述した一般化した位相シフトダイバーシティ技法に不均等比率伝送技法を適用することもできる。

第５実施例：循回遅延ダイバーシティ技法が適用されたシステムに対する時空間符号不均等比率伝送技法を組み合わせた時空間符号
以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、ＭＩＭＯ技法の一例としての循回遅延ダイバーシティ技法について説明する。

図８は、本発明による循回遅延ダイバーシティ技法の一例を説明するための送信端のブロック図である。

２個の送信アンテナのための時空間符号を、２個以上の送信アンテナを有するＭＩＭＯシステムに拡張する場合、２個の送信アンテナ以外の残り送信アンテナに循回遅延ダイバーシティ技法が用いられ、上述した時空間コードをＭＩＭＯシステムに拡張することができる。

図８は、ＭＩＭＯ環境で表１の時空間符号（１）に循回遅延ダイバーシティ技法を適用したものを示す。図８に示すように、２個の送信アンテナに対する時空間符号を、２個以上の送信アンテナを有するＭＩＭＯシステムに拡張する場合、２個の送信アンテナ以外の残り送信アンテナに位相シフトシーケンスを適用すると、上述した循回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）効果を得ることができる。図８で説明した循回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法を式で表現すると、下の式３１の通りになる。

図９は、本発明によって循回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法及び不均等比率伝送技法が適用される送信端のブロック図である。

図９を参照すると、循回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法が適用された各信号に送信アンテナ別に電力因子を乗算することによって、送信電力を調整することができる。循回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法についての説明は、図８で説明した通りである。ただし、図９のＣＤＤ技法によれば、図８のＣＤＤ技法とは異なり（１，２）の送信アンテナを通して送信される符号の反復値は、（３，４）の送信アンテナを通じて送信される。

この時、信頼度の高い送信アンテナに高い送信電力を割り当て、信頼度の低い送信アンテナには低い送信電力を割り当てるように電力因子を調節することができる。このように、送信アンテナ別に送信電力を不均等に適用することによって、受信機の性能を向上させることができる。

図９で説明したＣＤＤ技法に基づく不均等比率伝送技法を数式で表現すると、下の数式３２のようになる。

第６実施例：時間及び周波数リソースの位置情報に基づいて不均等比率伝送技法を組み合わせた時空間符号
送信アンテナの信頼度が異なる場合、上述した実施例は、それぞれ異なる信号伝送の比率（すなわち、不均等伝送率）または信号電力比率（すなわち、不均等電力比率）を使用して受信機の受信性能を高める種々の方法を開示した。

しかし、各送信アンテナの信頼度は、送信アンテナ別のパイロットの分布または端末機の移動速度による影響を受ける。各送信アンテナの信頼度は、ＯＦＤＭシステムの時間及び周波数のリソース位置によっても変わることもある。したがって、以下では、時間または周波数のリソース位置によって送信アンテナ別に不均等比率を異なって適用する方法について説明する。

図１０は、４個の送信アンテナを含むＯＦＤＭシステムの参照シンボルの構造を示す。

図１０を参照すると、無線通信システム環境では、マルチパスフェージングが発生する。フェージングによる急激な環境変化によって生じる信号の歪を補償することで伝送信号を復元する処理をチャネル処理という。チャネル推定を行うために、送信機と受信機との間で互いに知られている参照シンボル（Reference Symbol）を利用する。

一般的な参照シンボルのマッピング中に、データの伝送量を増大させるために、データまたは制御情報に対して副搬送波間に参照シンボルが割り当てられる。チャネル推定を容易にするために、参照シンボルのパワーをデータまたは制御情報のパワーよりも上げるのが好ましい。

例えば、各参照シンボルを含む一つのシンボルが有するパワーの和を１と仮定し、４個のアンテナでパンクチャリング（Puncturing）を用いて参照シンボルを３ｄＢ上げる場合、第１のアンテナと第２のアンテナに対する参照シンボルＲ１とＲ２のパワーは８／１２によって表される。

ここで、残りのデータ副搬送波に割り当てられるパワーの場合残りの量は、４／１２によって表される。第１のアンテナと第２のアンテナにはそれぞれ５／１２のパワーが割り当てられ、第３のアンテナと第４のアンテナにはそれぞれ１／１２のパワーが割り当てられる。これによって深刻なパワーの不均衡が発生する。

図１０に示すように、一送信単位において、（１，２）の送信アンテナの参照シンボルの数が、（３，４）の送信アンテナの参照シンボルの数に比べて多く使用されていることがわかる。高速環境では（１，２）の送信アンテナのチャネル推定性能が（３，４）の送信アンテナより良い傾向がある。しかし、（３，４）の参照シンボルが位置しているＯＦＤＭシンボルは、比較的良いチャネル推定性能を得るのが困難である。以上の参照シンボルは、参照信号（Reference Signal：RS）、パイロットシンボルなど、様々な名称で呼ぶことができる。

以下では、本発明による時間及び周波数の位置を考慮して不均等比率伝送技法を適用する方法について具体的に説明する。特に、本発明による不均等比率伝送技法は、上述した参照シンボルに起因する物理アンテナの不均等電力伝送問題を解決するために適用すると、より有利な効果が期待される。

その理由は、ＯＦＤＭシンボル内にどの送信アンテナに対する参照シンボルが含まれるかによってチャネル推定性能またはシステム性能に差が発生するからである。

本実施例によれば、一送信単位内に含まれる伝送リソース、例えばサブフレームを一つ以上のリソース領域に分割し、一つ以上のリソース領域に時空間符号を異なって適用する。

ここで、リソース領域を分割する基準には様々なものがあり、例えば、参照シンボルが送信される送信アンテナ数をリソース領域別に異なって分割する方法、参照シンボルが送信される領域と参照シンボル無しにデータシンボルのみ送信される領域など、任意の様々な方法が使用可能である。

そして、領域別に時空間符号を異なって適用する方法にも様々なものがある。例えば、参照シンボルが送信される送信アンテナ数によって領域別に時空間符号を異なって適用する方法、参照シンボルが送信される送信アンテナによって領域別に時空間符号を異なって適用する方法、対応する領域を通して参照シンボルが送信されるか否かによって領域別に時空間符号を異なって適用する方法など、任意の様々な方法を適用することができる。

図１１は、本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法の一例を示す図である。

特に、図１１には、４個の送信アンテナを含むＯＦＤＭシステムの参照シンボル構造を考慮して不均等比率伝送技法を適用する例を示す。

まず、一送信単位内に含まれる伝送リソースを、一つ以上のリソース領域に分割する。図１１を参照すると、（１，２，３，４）の送信アンテナのための参照シンボルが全て含まれるＯＦＤＭシンボル時間領域と、（１，２）の送信アンテナのための参照シンボルのみ含まれるＯＦＤＭシンボル時間領域とに分割した例を確認することができる。

図１０で説明したように、一送信単位内で、（１，２）の送信アンテナに対する参照シンボルが、（３，４）の送信アンテナに対する参照シンボルに比べて多く使われる場合、高速環境では（１，２）の送信アンテナのチャネル推定性能が良い傾向がある。しかし、（３，４）の参照シンボルが位置しているＯＦＤＭシンボルの場合、比較的良いチャネル推定性能を期待することができない。すなわち、アンテナ別性能の不均等が予想される。

したがって、（１，２，３，４）の送信アンテナのための参照シンボルが全て位置したＯＦＤＭシンボル時間領域には、４個の送信アンテナのためのダイバーシティ技法（4Tx diversity scheme）を適用し、それ以外の部分には、２個の送信アンテナのためのダイバーシティ技法（2Tx diversity scheme）を適用する。すなわち、領域別にダイバーシティ技法、伝送技法または時空間符号などをそれぞれ適用する。

送信アンテナ別参照シンボルの量が異なる場合、該当の送信アンテナの参照シンボルが多く位置している領域で、主として該当の送信アンテナに適切なマルチアンテナ技法を適用している。本実施例を適用すると、高速移動環境でも受信性能を向上させることができる。図１１の方式は、他のパイロット構造においても使用できることは当然であり、一般的に送信アンテナのパイロットシンボルが使用される時間領域で該当のマルチアンテナ技法を使用すると、高速移動環境においても良い性能が得られる。

図１２は、本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法の他の例を表示す図である。特に、図１２には、４個の送信アンテナを含むＯＦＤＭシステムの参照シンボル構造を考慮して不均等比率伝送技法を適用する例を示す。

図１１がＯＦＤＭシンボル時間領域で分割した場合を示すのに対して、図１２による実施例は、副搬送波周波数領域で分割した場合を示す。図１２に示すように、周波数領域を基準に２個以上の領域に分割する。そして、分割される領域別にダイバーシティ技法、伝送技法または時空間符号などを決定して適用する。この時に決定される時空間符号は、各領域内に送信される参照シンボルまたはデータシンボルなどを考慮して決定することができる。

これについての追加的な例として、以下、図１３及び図１４に基づいて参照シンボルが存在する領域と参照シンボルが存在しない領域でそれぞれ適切な形態の時空間信号処理技法を適用する方法を説明する。

図１３は、本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づいた不均等比率伝送技法のさらに別の例を示す図である。特に、図１３には、４個の送信アンテナを含むＯＦＤＭシステムの参照シンボル構造を考慮して不均等比率伝送技法を適用する例を示す。

まず、一送信単位内に含まれる伝送リソースを一つ以上のリソース領域に分割する。図１３を参照すると、（１，２，３，４）の送信アンテナのうち一つ以上のための参照シンボルが全て含まれるＯＦＤＭシンボル時間領域と、データシンボルのみ含まれるＯＦＤＭシンボル時間領域とに分割した例が確認できる。

そして、図１３のように、参照シンボルが含まれるＯＦＤＭシンボル領域とデータシンボルのみ含まれるＯＦＤＭシンボル領域別に異なる伝送技法または時空間符号などを適用する。例えば、参照シンボルが含まれるＯＦＤＭシンボル領域には不均等比率伝送技法を適用し、データシンボルのみ含まれるＯＦＤＭシンボル領域には均等比率伝送技法を適用できる。

参照シンボルが使われるＯＦＤＭシンボル領域に不均等比率伝送技法を適用すると、参照シンボルによる各物理アンテナの伝送電力の不均等問題を解決することができ、それぞれの参照シンボルの伝送電力が増加する。

図１４は、本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法のさらに別の例を示す図である。特に、図１４には、４個の送信アンテナを含むＯＦＤＭシステムの参照シンボル構造を考慮して不均等比率伝送技法を適用する例を示す。

まず、一送信単位内に含まれる伝送リソースを一つ以上のリソース領域に分割する。図１４を参照すると、（１，２，３，４）の送信アンテナのうち一つ以上のための参照シンボルが全て含まれる副搬送波領域とデータシンボルのみ含まれる副搬送波領域とに分割した例が確認できる。

図１４においても、参照シンボルが含まれる副搬送波領域とデータシンボルのみ含まれる副搬送波領域別に異なる伝送技法または時空間符号などを適用する。例えば、参照シンボルが含まれる副搬送波領域には不均等比率伝送技法を適用し、データシンボルのみ含まれる副搬送波領域には均等比率伝送技法を適用することができる。

参照シンボルを含む第１のＯＦＤＭシンボル時間領域に不均等比率伝送技法が適用されるとすれば、それぞれの物理アンテナ間の伝送電力における不均等問題を解決することができ、それぞれの参照シンボルの伝送電力が増加する。

図１５は、本発明の一実施例による時間及び周波数位置に基づく不均等比率伝送技法のさらに別の例を示す図である。

本実施例では、不均等比率伝送技法が使用される領域内でＯＦＤＭシンボル領域または副搬送波領域に異なる形態の不均等信号伝送技法を適用する方法を説明する。

例えば、図１３において、参照シンボルが使用されるＯＦＤＭシンボルでは不均等比率伝送技法を使用するが、この場合、各ＯＦＤＭシンボルでどのアンテナの参照シンボルが使われるかによって異なる形態の不均等信号伝送技法を使用することができる。

図１５に示すように、不均等比率伝送技法が適用されるＯＦＤＭシンボル時間領域内で一つ以上の伝送技法を適用することができる。言い換えると、図１５では、（１，２）の送信アンテナのための参照シンボルを使用するＯＦＤＭシンボルと（３，４）の送信アンテナのための参照シンボルを使用するＯＦＤＭシンボルでそれぞれ異なる形態の不均等比率伝送技法を使用する例を示している。

図１５において、２種類の不均等比率伝送技法が使われるが、第１の不均等比率伝送技法（Scheme 1）は、（１，２）の送信アンテナのための参照シンボルが使われたＯＦＤＭシンボルで使用され、パイロットシンボルの電力増大のために（３，４）の送信アンテナに信号を多く伝送する形態の時空間信号伝送技法とすることができ、逆に、第２の不均等比率伝送技法（Scheme 2）は、（３、４）の送信アンテナのための参照シンボルが使われたＯＦＤＭシンボルで使用され、（１，２）の送信アンテナに信号を多く伝送する形態の時空間信号伝送技法とすることができる。

以下、式３３〜式３６を用いてアンテナスイッチング技法を利用する例を表す。

式３３及び式３４はそれぞれ、第１の不均等比率伝送技法（Scheme 1）による時空間符号の例を表す。すなわち、式３３及び式３４は、パイロットシンボルの電力増大のために（３，４）の送信アンテナに信号を多く伝送する形態の時空間信号伝送技法を示し、（１，２）の送信アンテナのための参照シンボルが使われたＯＦＤＭシンボルで時空間符号を使用することが好ましい。

そして、式３５及び式３６はそれぞれ、第２の不均等比率伝送技法（Scheme 2）による時空間符号の例を表す。式３５及び式３６は、パイロットシンボルの電力増大のために（１，２）の送信アンテナに信号を多く伝送する形態の時空間信号伝送技法を示し、（３，４）の送信アンテナのための参照シンボルが使われたＯＦＤＭシンボルで時空間符号を使用することが好ましい。

式３３〜式３６で表した不均等比率伝送技法の比率は、いずれの形態にも変形可能であり、時空間符号も既存のいずれの技法も適用可能である。

また、下の式３７〜式４０を用いて電力調節技法を適用する例を表す。

式３７及び式３８はそれぞれ、第１の不均等比率伝送技法（Scheme 1）による時空間符号の例を表す。すなわち、式３７及び式３８は、パイロットシンボルの電力増大のために（３，４）の送信アンテナへより多くの電力を割り当てて伝送する形態の時空間信号伝送技法を示し、（１、２）の送信アンテナのための参照シンボルが使われたＯＦＤＭシンボルで時空間符号を使用することが好ましい。

式３９及び式４０はそれぞれ、第２の不均等比率伝送技法（Scheme 2）による時空間符号の例を表す。式３９及び式４０は、パイロットシンボルの電力増大のために（１，２）の送信アンテナへより多くの電力を割り当てて伝送する形態の時空間信号伝送技法を示し、（３，４）の送信アンテナのための参照シンボルが使われたＯＦＤＭシンボルで時空間符号が使用することが好ましい。

なお、図１５に示すように、第１の不均等比率伝送技法（Scheme 1）と第２の不均等比率伝送技法（Scheme 2）は固定して使用しながら、参照シンボルを含まないＯＦＤＭシンボルには、各使用者の状況に見合うＭＩＭＯ技法を適応的に使用することができる。

図１２〜図１５に基づいて説明した不均等比率伝送技法は、他のパイロット構造においても使用することができることは当然であり、一般的に送信アンテナの参照シンボルが使われる時間領域で対応するＭＩＭＯ技法を使用すると、高速移動環境においても良い性能を得ることができる。

なお、式３７〜式４０で示された技法を、異なる周波数領域で同時に使用することができるが、この時、各技法に対する電力調節行列の電力調節因子値を異なって使用することができる。これについてより詳細に説明すると、下記の通りである。

図１６は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの４個の送信アンテナのための参照構造を示す図である。

図１６において、時間リソース単位をＯＦＤＭシンボルとし、周波数リソース単位を副搬送波とすることができる。そして、図１６は、基本的なリソース単位である一つのリソースブロック（RB：resource block）が１２個の副搬送波で構成される場合を示す。

ここで、ＯＦＤＭシンボルが参照シンボルを含んでいるとしても、参照シンボルは、全ての送信アンテナに対する参照シンボルを含むのではなく、一部の送信アンテナ、例えば、（１，２）の送信アンテナまたは（３，４）の送信アンテナの参照シンボルを含む。したがって、参照シンボルを含んでいるＯＦＤＭシンボルでは、データを伝送する副搬送波に不均等比率伝送技法を適用することによって、アンテナ別の送信電力を同一に合わせることが好ましい。

この時、リソースブロック別に異なる不均等比率伝送技法を適用できる。例えば、電力調節技法に基づく不均等比率伝送技法を使用する場合には、リソースブロック別に異なる電力調節因子値を決定して使用することができる。

図１７は、参照シンボルを含む一つのＯＦＤＭシンボルに対する送信アンテナ別の信号マッピング方式を説明するための図である。

図１７には、右上段と右下段においてそれぞれ、ｎ番目のＲＢで（１，２）の送信アンテナのためのパイロットシンボルを含むＯＦＤＭシンボルと（３，４）の送信アンテナのためのパイロットシンボルを含むＯＦＤＭシンボルに対する送信アンテナ別の信号マッピング方式が示されている。

図１８は、図１７で説明した参照シンボルを含む一つのＯＦＤＭシンボルに対する本発明による電力調節技法に基づく不均等比率送信方法を説明するための図である。

特に、図１８は、電力調節技法として上述した式３７及び式３９の実施例を適用した場合における各送信アンテナ別信号マッピング方式を示している。

図１８において、各参照シンボルの電力が４ａであると仮定すれば、（１，２）の送信アンテナのパイロットシンボルを含むＯＦＤＭシンボルの場合、式３７の電力調節行列を利用し、この時の電力調節因子は、下の式４１で表現することができる。

そして、各パイロットシンボルの電力が４ａであると仮定すれば、（３，４）の送信アンテナの参照シンボルを含む他のＯＦＤＭシンボルは、式３９の電力調節行列を利用し、この時の電力調節因子を、式４２で表現することができる。

すなわち、式３７と式４１、式３９と式４２を考慮して図１８のように信号マッピングをすれば、送信アンテナ別の送信電力は一つのＲＢで同一値１２ａに設定され、各副搬送波の送信エネルギーは特定値４ａを有することができる。

すなわち、送信アンテナ別の送信電力を同一値に設定し、上述した関係を維持する範囲で参照シンボルの電力を上げたり下げたりすることができ、参照シンボルの電力によって電力調節因子の比率も異なってくる。

また、参照シンボルの電力を上げるための他の方法として、特定データの副搬送波をパンクチャリング（puncturing）することができ、この場合も、電力調節技法に基づく不均等比率送信方法を適用することができる。

図１９は、参照シンボルの割当電力を上げるために一部のデータをパンクチャリングする場合に本発明によって電力調節技法に基づく不均等比率送信方法を適用する例を説明するための図である。

図１９は、参照シンボルに割り当てられる送信電力を上げる目的で一部のデータ副搬送波をパンクチャリングする例を示す。すなわち、例えば、図１９で、第２、第３、第５及び第６の副搬送波に配置されるデータは、パンクチャリングされる。当然、これは一実施例にすぎず、パンクチャリング位置と個数は状況に応じて適宜変更可能である。

この場合、上述した式４１及び式４２によって電力調節因子値を決定すると、大きさａの電力が割り当てられる二つのデータユニットがパンクチャリングされ、２ａだけ参照シンボルの電力を上げることができる。

しかし、このようにパンクチャリングして参照シンボルの電力を増加させる場合、電力調節因子の比率が変わり、各データ副搬送波の送信エネルギーも変わることがある。そこで、本発明では、一つのＯＦＤＭシンボルにおいて参照シンボルが伝送される送信アンテナと参照シンボルが伝送されない送信アンテナに対する電力調節因子の比率を異なって適用する方法を提案する。この場合、電力調節因子の比率を様々な値に決定することができる。パンクチャリングの場合は、パンクチャリングを行なわない場合よりも高い電力調節因子の比率を有することができる。

上述した各実施例が、上りデータパケット伝送のために利用可能な周波数ホッピング方式を開示したが、本発明は下りデータパケット伝送にも適用することができる。

本発明で使用した大部分の用語は、本発明の機能を考慮して定義されたものであり、当該技術分野における平均の技術を有する者の意図によって他の用語が使用されることも可能である。したがって、上述した用語は、本発明で開示した全般的な内容に基づいて理解されるべきである。

以上開示された本発明の好ましい実施形態についての詳細な説明は、当業者が本発明を具現して実施できるように提供された。以上では本発明の好ましい実施形態に上げて本発明を説明したが、当該技術分野における熟練した当業者にとっては、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更できるということが明らかである。以上の実施例では上リデータパケットを伝送する場合に適用可能な周波数ホッピング方式について説明したが、それ以外に下リデータパケットを伝送する場合などにも本明細書内に記述された送信方法と同一または類似な方法を使用できるということは自明である。

すなわち、本特許は、ここに開示された実施形態に制限されるものではなく、ここに開示された原理及び特徴と一致する最も広い範囲に対する権利を受けるためのものである。

上述したように、本発明は、時空間符号の不均等比率伝送技法を提供する。複数のアンテナが異なる信頼性を提供しても、上記の不均等比率伝送技法により端末の移動速度にかかわらずに受信性能を増加させることができる。また、該不均等比率伝送技法は、参照シンボルに起因する物理アンテナ不均等電力伝送の問題を解決することができる。

本発明は、移動通信システム、多重搬送波システム、ＭＩＭＯシステム、ＭＩＭＯ及び多重搬送波システムのような様々なシステムに適用されることができる。

本発明の好ましい実施例が本発明の例示のために開示されたが、当該技術分野における平均的な技術を有する者にとっては、添付の特許請求の範囲に開示された本発明の思想及び範囲内で、様々な変形、追加、置換などが可能である。

Claims (19)

1. 複数個のアンテナを含む多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて信号を送信する方法であって、
   時間／周波数切替送信ダイバーシティで組み合わせられた時空間／周波数符号で複数個のシンボルを処理する段階と、
   一つのサブフレームにおいて、第１の比率及び第２の比率の不均等比率で、前記複数個のアンテナを通じて、前記処理されたシンボルを送信する段階と、
   を含み、
   前記第１の比率は、前記第２の比率よりも大きく、前記第１の比率は、前記複数個のアンテナの一部を含む第１のアンテナセットと関連し、前記第２の比率は、前記複数個のアンテナの他の部分を含む第２のアンテナセットと関連する、信号送信方法。
2. 前記第１の比率及び前記第２の比率は、前記サブフレーム内の時空間／周波数符号の繰り返し数によって決定される、請求項１に記載の信号送信方法。
3. 前記時空間／周波数符号の繰り返し数は、システム状況に応じて固定されまたは変更される、請求項２に記載の信号送信方法。
4. 前記第１のアンテナセットは、前記サブフレームの前記第１の比率で選択され、前記第２のアンテナセットは、前記サブフレームの前記第２の比率で選択される、請求項１に記載の信号送信方法。
5. 前記第１のアンテナセットには前記サブフレームの前記第１の比率で伝送電力が割り当てられ、前記第２のアンテナセットには前記サブフレームの前記第２の比率で伝送電力が割り当てられる、請求項１に記載の信号送信方法。
6. 前記第１のアンテナセットは、前記第２のアンテナセットよりも高い信頼度を有する、請求項４または５に記載の信号送信方法。
7. 前記サブフレームで前記第１のアンテナセットは前記第２のアンテナセットよりも多くの参照シンボルを伝送する、請求項４または５に記載の信号送信方法。
8. 前記複数個のアンテナまたは前記アンテナセット別に異なる電力調節因子を有する電力調節行列を用いて送信電力が割り当てられる、請求項５に記載の信号送信方法。
9. 前記サブフレーム内で一つ以上の参照シンボルを送信するＯＦＤＭシンボルに対して、一つ以上の参照シンボルを送信するアンテナは、各アンテナセット内に含まれた他のアンテナよりも小さい重み値が割り当てられる、請求項１に記載の信号送信方法。
10. 前記サブフレーム内で一つ以上の参照シンボルを送信するＯＦＤＭシンボルに対して、前記複数個のシンボルのうち一つ以上のデータシンボルがパンクチャリングされ、参照シンボルの送信電力は、前記パンクチャリングされたデータシンボルに対する送信電力の量だけ増加する、請求項７に記載の信号送信方法。
11. 特定領域の前記処理されたシンボルは、不均等比率で前記複数個のアンテナを通じて送信され、前記特定領域は、前記サブフレームから分割された一つ以上の領域に含まれる、請求項１に記載の信号送信方法。
12. 前記一つ以上の領域は、参照シンボルが各領域で送信されるか否かによって分割される、請求項１１に記載の信号送信方法。
13. 前記一つ以上の領域は、各領域で送信される参照シンボルと関連しているアンテナの個数によって分割される、請求項１１に記載の信号送信方法。
14. 複数個のアンテナを含む多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて信号を受信する方法であって、
    一つのサブフレームにおいて、第１の比率及び第２の比率の不均等比率で、前記複数個のアンテナを通じて、複数個のシンボルを受信する段階と、
    時間／周波数切替送信ダイバーシティで組み合わせられた時空間／周波数符号で前記複数個のシンボルを処理する段階と、
    を含み、
    前記第１の比率は、前記第２の比率よりも大きく、前記第１の比率は、前記複数個のアンテナの一部を含む第１のアンテナセットと関連し、前記第２の比率は、前記複数個のアンテナの他の部分を含む第２のアンテナセットと関連する、信号受信方法。
15. 複数個のアンテナを含む多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて信号を送信する方法であって、
    アンテナ別に複数個のシンボルに電力重み値を割り当てる段階と、
    前記重み値が割り当てられたシンボルを、一つのサブフレーム内で前記複数個のアンテナを通じて送信する段階と、
    を含み、
    前記サブフレーム内で一つ以上の参照シンボルを送信する時間単位に対して、一つ以上の参照シンボルを送信する一つのアンテナと関連している重み値は、前記複数個のアンテナのうち他のアンテナと関連している重み値よりも小さい、信号送信方法。
16. 複数個のアンテナを含む多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムにおいて信号を送信する方法であって、
    前記ＭＩＭＯシステムの送信単位内に含まれた時間−周波数領域を一つ以上の領域に分割する段階と、
    それぞれの分割された領域のために信号送信方式を決定する段階と、
    前記決定された方式によって前記信号を送信する段階と、
    を含む、信号送信方法。
17. 前記分割された領域は、参照シンボルが存在しているか否かによって決定される、請求項１６に記載の信号送信方法。
18. 前記分割された領域に含まれた参照シンボルの特性を考慮して前記信号送信方式を決定する段階をさらに含む、請求項１６に記載の信号送信方法。
19. 前記分割された領域が前記参照シンボルを含む場合、前記分割された領域には不均等比率送信方式が適用され、
    前記分割された領域が前記参照シンボルのいずれも含まない場合、前記分割された領域には均等比率送信方式が適用される、請求項１８に記載の信号送信方法。

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