JP2019508992A - 空間変調技術およびそれに関連する受信装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも1つの送信アンテナ(EA)から、n個の受信アンテナ(RA)の全部または一部に送信する方法であって、シンボル時間の所定整数kにわたって、n個の受信アンテナ(RA)の各々に向けた集中を停止することを利用することによって、第1の1つの情報を伝送するのに適している少なくとも1つの伝送ステップ、および/または少なくとも1つの送信アンテナ(EA)によって送信された電力を変調して、第2の1つのバイナリ情報を符号化することに寄与する。本発明は、また、前記方法に係る受信に適した受信機−復号機(REC)に関する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線電送を介したデジタル通信に関する。本発明は、さらに詳細には、空間変調を実施するマルチアンテナシステムにおけるチャネルの伝送容量の増加に関する。
無線電気信号の送受信を介した伝送システムを実施するための変調技術が多数存在する。近年、様々な既存の変調の中から空間変調の技術が登場し、この技術では、所定の時間間隔にわたって、1つ以上の送信機を作動させ、その各々が1つ以上の受信機に送信することで、別の変調を用いて運搬できるデータ以外の情報を符号化する(シンボルの伝送)。このような空間変調には、例えばRASK変調(「Receive Antenna Shift keying」の略語)およびRSM(「Receive Spatial Modulation」の略語)などがある。
第2524229号として公開された(France Telecom、2009年12月17日)仏国特許出願第0959152号、発明の名称「PROCEDE DE TRANSMISSION D’UN SIGNAL SOURCE、PROCEDE DE RECEPTION D’UN SIGNAL EMIS、EMETTEUR、RECEPTEUR、SIGNAL ET PROGRAMMES D’ORDINATEUR CORRESPONDANTS」(特許文献1)には、複数のバイナリシーケンスを含むソース信号をNR個の受信アンテナに伝送する方法が記載され、NRは2以上である。この文献に記載されている方法によれば、プレフィルタリングの動作では、ソース信号のバイナリシーケンスに対して、対象アンテナと呼ばれる受信アンテナのうちの少なくとも1つに向けて集中が行われる。さらに、同じくこの方法によれば、対象アンテナおよびそれに関連する集中プレフィルタリングは、送信されるバイナリシーケンスの値に応じて選択される。
仏国特許出願第0959152号
この種の変調では、実施の複雑さとチャネル容量との比があり、これを改善できる。
本発明は、少なくとも1つの送信アンテナから、複数のバイナリシーケンスを含む信号を、n個の受信アンテナの全部または一部に伝送する方法であって、nは2以上の整数である方法を提案することによって、空間変調を実施する電気通信チャネルの少なくとも容量を改善できる伝送方法を提案し、本方法は、ソース信号のバイナリシーケンスのうちの1つを送信するステップの前に、n個の受信アンテナのうちの対象アンテナに向けてバイナリシーケンスを集中することが可能性なプレフィルタリングを実施し、この可能性な関連する集中プレフィルタリングは、第1のバイナリシーケンスの値に応じて選択され、本方法はさらに、
−シンボル時間(持続時間)の所定整数にわたって、n個の受信アンテナの各々に向けた集中を同時に故意に停止することを利用することによって第1の1つの情報(バイナリまたはM−ary方式)を伝送するのに適している、少なくとも1つの伝送ステップ、
−および、任意選択により、少なくとも1つの送信アンテナによって送信された電力を変調して、第2の1つの情報を符号化する(バイナリまたはM−ary方式)ことに寄与するステップと
を含む。
これらのアンテナに向けていずれか1つのビームを有効にしない場合でも(送信電力ゼロ)、有効な全ビームに対して所定の電力閾値を下回る実質的に少ない電力を送信する場合でも、n個の受信アンテナすべてに向けて集中を故意になくしているものとみなす。
本発明の一実施形態によれば、第2の1つのバイナリ情報と第1の1つの情報は共同で、そのままに解釈できる同じただ1つのバイナリ情報を形成する。
有利には、シンボル時間の整数kは、例えば5などの所定数以下である。
有利には、電力の変調は、電力値範囲の所定整数pから、ある特定の電力値範囲を選出することを含む。
本発明の一実施形態によれば、新たなシンボル時間それぞれに対して、(送信状態の)ビームを有効にすることによって対象となった受信アンテナRAnの数は、変動し、0〜nであってよい。
本発明は、複数のバイナリシーケンスを含む信号の少なくとも1つのバイナリシーケンスを受信および復号化するように構成された受信装置にも関連し、シーケンスは、遠隔の送信機によって送信される前に、n個の受信アンテナのうちのどれでもないか1つまたは複数の対象アンテナに向けて集中プレフィルタリングに供され、
関連する集中プレフィルタリングは、バイナリシーケンスの値に応じて選択される。
ここで、1つ以上のアンテナに向けた「集中プレフィルタリング」という用語は、シンボル時間にわたって伝送するシーケンスに応じてどの送信ビームを有効にすべきか(またそれによってどのビームを無効にすべきか)を規定することを目的とする一連の動作を意味する。
そのため、プレフィルタリングを実行することで、プレフィルタリング後に有効になるビームが必ずあることにはならないが、シーケンスと対象にするアンテナの組み合わせとの間には互換があり、この組み合わせは、ビーム(対象にするアンテナ)がまったくない場合を含むことがある。
受信装置は、
−シンボル時間の所定整数にわたって、少なくとも1つの遠隔の送信機から伝送され、上記受信機に接続したアンテナすべてに向けた集中を故意に停止することを利用することによって少なくとも部分的に符号化された第1の1つのバイナリ情報を復号化するためのモジュール、
−および/または、少なくとも1つの遠隔の送信アンテナによって送信された電力を変調して符号化された第2の1つのバイナリ情報を復号化するためのモジュール
をさらに備えている。
最後に、本発明は、コンピュータプログラム製品であって、このプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、前述の方法のステップを実行するためのソフトウェアコードの一部を含んでいるコンピュータの内部メモリに直接ロードできる、コンピュータプログラム製品に関する。
以下の説明を読むことで、本発明はよりよく理解され、その他の特徴および利点は明らかになり、説明では以下の添付の図面を参照している。
先行技術に属するRASK技術による無線周波数を介したデータ通信システムを示す図である。 第1のシンボル時間にわたる、本発明の特定の非限定的な実施形態による無線周波数を介したデータの電気通信システムを示す図である。 第2のシンボル時間にわたる、図2に既に示した電気通信システムを示す図である。 第3のシンボル時間にわたる、図2および図3に既に示した電気通信システムを示す図である。
図1〜図4では、図示したモジュールは基本ユニットであり、これらは物理的に識別可能なユニットに対応していることもあれば対応していないこともある。例えば、これらのモジュールまたはその一部は、単一の構成要素の中に一つにまとめられるか、あるいは同じソフトウェアの機能性で構成される。逆に、他の実施形態によれば、特定のモジュールは別々の物理的実体で構成される。
図1は、先行技術に属する技術による無線周波数の通信を介したデータ通信システムを示している。このシステムでは、RASK変調(「Receive Antenna Shift Keying」の略語)を実施する。送信機EAは、1つ以上のビームB1、B2、B3、B4を1つ以上の受信アンテナRA1、RA2、RA3およびRA4に向けて生成するのに適している。送信アンテナEAは、特に、プレフィルタリングモジュールPFによって実施される集中プレフィルタリングに従って動作し、プレフィルタリングモジュールは、伝送される論理ワードに従ってビームB1、B2、B3、B4の各々の有無を制御し、論理ワードは、プレフィルタリングモジュールPFの入力リンクDEから受信される。この技術によれば、常に少なくとも1つの有効なビームがある。アンテナEAから伝送される論理情報(または論理ワード)は、コントローラCTRの制御下でリンクDEを介してプレフィルタリングモジュールPFに順次提供される。コントローラCTRは、リンクDLを通ってデータソースDSから伝送される情報を読み取る。制御要素CTR、プレフィルタリング要素PF、データをリンクに転送する要素DLおよびDEの特徴の全容は、デジタル装置および変調の当業者には公知のことであり、記載した変調システムの理解には有用ではないため、ここではこれ以上説明しない。
コントローラCTR、プレフィルタリングモジュールPFおよび送信アンテナEAは、共同で、RASK空間変調を含むデータを通信する(データの伝送)技術を実施する送信局を形成する。
この技術によれば、バイナリ値の組み合わせ(バイナリワードまたはバイナリワードのフラグメント)と、一連の対象アンテナのうちの1つの対象アンテナとの間に、対応するルックアップテーブル(マッピング)が作成される。
そのため、例えば、最も低いバイナリウェイトに割り当てられたアンテナRA1は、バイナリシーケンス00に該当する。同じく、バイナリシーケンス01はアンテナRA2に割り当てられ、列10および11はそれぞれ、図1のアンテナRA3およびRA4に割り当てられる。ここで、RA4は、最も重みのあるバイナリ成分に関連付けられている。
バイナリシーケンス「00101101」が、コントローラCTRの制御下でデータソースDSから来て送信アンテナEAから送信される場合、集中プレフィルタリングモジュールPFによって、所定のルックアップテーブルに従って(ワード「00」に対して)伝送ビームB1、次に(ワード「10」に対して)B3、次に(ワード「11」に対して)B4、最後に(ワード「01」に対して)を順に生成できる。
プレフィルタリングPFはこのように、空間集中技術(事前符号化とも呼ばれる)を実施する。
この技術はさらに、1つ以上の受信アンテナRAjに伝送する複数の送信アンテナEAiに適用されることが知られている。
この技術は、バイナリ値(バイナリワード、バイナリワードのフラグメント)とその値に関連付けられたそれぞれの対象アンテナとの所定の対応関係に基づいている。
図2は、本発明の特定の非限定的な実施形態による無線周波数を介したデータの電気通信システムを示している。本発明によるシステムは、1つ以上のビームB1、B2、B3を1つ以上の受信アンテナRA1、RA2およびRA3に向けて生成するのに適している送信機EAを備えている。送信アンテナEAは、特に、プレフィルタリングモジュールPFによって実施される集中プレフィルタリングに従って動作し、プレフィルタリングモジュールは、伝送される論理ワードに従ってビームB1、B2(図示せず)およびB3の各々の有無を制御し、論理ワードは、プレフィルタリング機能の入力リンクDEから受信される。アンテナEAから伝送される論理情報(または論理ワード)は、コントローラCTRの制御下で、リンクDEを介してプレフィルタリングモジュールPFに順次提供される。コントローラCTRは、リンクDLを通ってデータソースDSから伝送される情報を読み取る。制御要素CTR、プレフィルタリング要素PF、データをリンクに転送する要素DLおよびDEの特徴の全容は、当業者には公知のことであり、本発明の理解には有用ではないため、ここではこれ以上説明しない。
コントローラCTR、プレフィルタリングモジュールPFおよび送信アンテナEAは、共同で、新たな空間変調を含むデータを通信する(データの伝送)技術を実施する本発明による送信局を形成する。
巧妙なことに、用いた空間変調によって、1つ以上のシンボル時間にわたって前述のn個の受信アンテナRAに向けた集中を停止することを利用して、第1の1つのバイナリ情報SEQ1を伝送することが可能になる。
実際、本発明の好適な実施形態による空間変調技術は、以下の原理に基づいている:各々の受信アンテナRAnに対して、ビーム(の存在)を検出すれば、受信したバイナリ成分の値を表し、検出したビームがなければ、同じ成分に対して可能な他のバイナリ値を表す。そのため、受信アンテナにビームがあれば、論理「1」に相当する可能性があり、なければ論理「0」に相当する可能性があり、あるいはこの逆の可能性もある。
有利には、1つ以上のシンボル時間にわって、使用されていて有効にできる可能性があるチャネルのビームB1、B2およびB3がすべてなければ、そのチャネルに伝送され得る1つの情報を符号化することに寄与する。これは先行技術による空間変調では不可能なことである。
したがって、EAと3つのアンテナRA1、RA2およびRA3との間の伝送チャネルの容量は、
C=nであり、式中nは受信アンテナの数である。
つまり、記載した例ではC=3である。
有利には、本発明による空間変調技術に使用するアンテナの数は、先行技術(例えばRASK)による空間変調で実施される公知の原理とは異なり、必ずしも2の冪乗ではない。
例えば送信機と3つの受信アンテナとの間の伝送チャネルの容量は、RASKでは、
RASK=Lognである。
つまり、送信機が1つで受信アンテナが3つの場合、RASK変調を用いた場合のチャネルの容量は1.584963になる。
そのため、本発明による空間変調技術を実施すると、実施の複雑さと使用する電気通信(伝送)チャネルの容量との比を有利に改善することが可能になる。
ここで、「シンボル時間」および「シンボル持続時間」という用語は、使用する伝送チャネルを介して伝送できる識別可能なシンボル各々の伝送に関連する伝送の基本的な持続時間を意味する。
図2は、第1のシンボル時間TS1にわたってバイナリシーケンスSEQ1(値が「101000111」)のフラグメント(3列)「101」を伝送する様子を示している。前述の原理によれば、集中プレフィルタリングモジュールは、シンボル時間TS1にわたって伝送ビームB1およびB3を有効にし、かつ伝送ビームB2を停止することを実行する。そのため、有効になったビームB1は論理「1」を符号化し、無効になったビームB2は論理「0」を符号化し、残りの伝送ビームB3は論理「1」を符号化する。アンテナRA1、RA2およびRA3によって受信されたバイナリ成分(「0」または「1」)の3列は、受信後に、伝送されたシーケンスSEQ1を再構成する論理列「101」を符号化する。
同じ原理によれば、図3は、TS1に続くシンボル時間TS2にわたって、シーケンスSEQ1のバイナリ成分の連続するフラグメント(3列)を送信する様子を示している。このシーケンスの場合、その値は「000」であり、集中プレフィルタリングモジュールは、3つの伝送ビームB1、B2およびB3を同時に無効にする。(シンボル時間TS2にわたる)この伝送のステップは、SEQ1のシーケンス部分「000」の受信に相当する。
最後に、空間変調の同じ原理によれば、図4は、TS2に続くシンボル時間TS3にわたってシーケンスSEQ1の3列「111」を伝送する様子を示している。このシンボル時間TS3の間、3つのビームB1、B2およびB3は、集中プレフィルタリングモジュールPFによって同時に有効になる。
図2、図3および図4は共同で、値「101000111」を有する図示したシーケンスSEQ1をフラグメント(3列)ごとに伝送する様子を示している。
当然ながら、同じ原理によれば、どのようなバイナリシーケンスSEQでも、kの整数倍であるシンボル時間を含む期間にわたって送信することが可能である。
引き続き同じ原理によれば、複数の送信機EAnを複数の受信アンテナRAnに向けて実装している伝送チャネルに対してバイナリシーケンスSEQを伝送することが可能である。
本発明の第2の実施形態によれば、伝送システムは、ビームB1、B2およびB3の各々に対して電力変調を実行する。そのため、各々のビームの電力は、シンボル時間にわたって伝送されるバイナリシーケンスに応じて、所定の電力値域(範囲)の多重度pから選択される。
第2の実施形態によれば、1つ以上のアンテナRAnに接続されている1つ以上の受信/復号化モジュールは、使用する様々な電力レベルを識別するのに適しており、シンボル時間にわたって伝送されたバイナリシーケンスSEQの符号化に寄与する。このようにするために、受信/復号化モジュールは、受信した電力レベルを検出する1つ以上のシステムを備えている。
有利には、第1の1つのバイナリ情報および第2の1つのバイナリ情報(バイナリシーケンス)を伝送するために記載し使用した、それぞれ対応する第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせることができる。この場合、第1の1つの情報および第2の1つの情報は、記載した好適な実施形態(上記の第1の実施形態)に従い、かつさらに第2の実施形態で前述した電力変調を用いて、空間変調によって伝送した1つの情報を形成する。
記載した空間変調の原理に従って伝送されたシーケンスSEQの再構成では、少なくともこのバイナリシーケンスSEQを受信して復号化するのに適している受信機RECを使用する。
受信機RECに伝送され、この受信機で受信されたシーケンスSEQは、遠隔のEAのn個のアンテナRAnのうちの1つ以上の対象アンテナに向けて送信される前に、PFによる集中プレフィルタリングに供され、場合によってはビームBnを介して伝送された電力変調に供される。
そのため、受信/復号機RECは、シーケンスの再構成を実行するために、
−シンボル時間の所定整数kにわたって、少なくとも1つの遠隔の送信機から伝送され、上記受信機RECに接続したアンテナのいずれか1つに向けた集中を故意に停止する(またはすべて向けて停止する)ことを利用することによって少なくとも部分的に符号化された第1のバイナリ情報を復号化するためのモジュールDEC1、
−および/または、少なくとも1つの遠隔の送信アンテナEAから送信された電力を変調して符号化された第2のバイナリ情報を復号化するためのモジュールDEC2
を備えている。
実施形態の代替案によれば、モジュールDEC1とDEC2は同じであり得る。
本発明は、上記の実施形態に係るだけではなく、さらに広義には、1つ以上のシンボル時間にわたって、受信用に使用するアンテナの各々に向けた伝送ビームを同時に停止することによって、さらに場合によってはすべてまたは一部のビームに対して電力変調を用いて、情報の全体または一部の符号化を実行できるどのような空間変調にも係る。

Claims (12)

  1. 少なくとも1つの送信アンテナ(EA)から、複数のバイナリシーケンス(SEQn)を含むソース信号をn個の受信アンテナ(RA)の全部または一部に伝送する方法であって、nは2以上の整数であり、前記方法は、前記ソース信号の前記バイナリシーケンス(SEQ)のうちの1つを送信するステップの前に、前記n個の受信アンテナ(RA)のうちの1つの対象アンテナに向けて前記バイナリシーケンス(SEQ)を集中するプレフィルタリングを実施し、関連する集中プレフィルタリングは、第1のバイナリシーケンスの値に応じて選択され、前記方法は、
    −シンボル時間の所定整数kにわたって、前記n個の受信アンテナ(RA)の各々に向けた集中を同時に停止することを利用することによって、第1の1つの情報を伝送するのに適している少なくとも1つの伝送ステップ、
    −および/または前記少なくとも1つの送信アンテナ(EA)によって送信された電力を変調して、第2の1つのバイナリ情報を符号化することに寄与するステップ
    をさらに含むことを特徴とする、方法。
  2. 前記第2の1つのバイナリ情報は、前記第1の1つのバイナリ情報と同じであることを特徴とする、請求項1に記載の伝送方法。
  3. 前記シンボル時間の整数kは、xxx以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記電力の変調は、電力値範囲の所定整数pから、ある特定の電力値範囲を選出することを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 複数のバイナリシーケンス(SEQn)を含む信号の少なくとも1つのバイナリシーケンス(SEQ)を受信および復号化するのに適している受信機(REC)であって、前記シーケンス(SEQ)は、遠隔の送信機によって送信される前に、n個の受信アンテナ(RA)のうちの1つの対象アンテナに向けて集中するプレフィルタリングに供され、
    関連する集中プレフィルタリングは、前記バイナリシーケンス(SEQ)の値に応じて選択され、前記受信機(REC)は、
    −シンボル時間の所定整数kにわたって、少なくとも1つの遠隔の送信機から伝送され、前記受信機(REC)に接続したアンテナすべてに向けた集中を故意に停止することを利用することによって少なくとも部分的に符号化された第1の1つのバイナリ情報を復号化するためのモジュール(DEC1)
    −および/または、少なくとも1つの遠隔の送信アンテナ(EA)によって送信された電力を変調および符号化された第2の1つのバイナリ情報を復号化するためのモジュール(DEC2)
    をさらに備えていることを特徴とする、受信機。
  6. コンピュータプログラム製品であって、プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するためのソフトウェアコードの一部を含んでいるコンピュータの内部メモリに直接ロードできる、コンピュータプログラム製品。
  7. 少なくとも1つの送信アンテナ(EA)から、複数のバイナリシーケンス(SEQn)を含むソース信号をn個の受信アンテナ(RA)の全部または一部に伝送する方法であって、nは2以上の整数であり、前記方法は、前記ソース信号の前記バイナリシーケンス(SEQ)のうちの1つを送信するステップの前に、前記n個の受信アンテナ(RA)のうちの1つの対象アンテナに向けて前記バイナリシーケンス(SEQ)を集中するプレフィルタリングを実施し、関連する集中プレフィルタリングは、第1のバイナリシーケンスの値に応じて選択され、前記方法は、
    −シンボル時間の所定整数kにわたって、前記n個の受信アンテナ(RA)のいずれか1つに向けた集中を停止することを利用することによって、第1の1つの情報を伝送するのに適している少なくとも1つの伝送ステップ、
    −および/または前記少なくとも1つの送信アンテナ(EA)によって送信された電力を変調して、第2の1つのバイナリ情報を符号化することに寄与するステップ
    をさらに含むことを特徴とする、方法。
  8. 前記第2の1つのバイナリ情報は、前記第1の1つのバイナリ情報と同じであることを特徴とする、請求項1に記載の伝送方法。
  9. 前記シンボル時間の整数kは、4以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  10. 前記電力の変調は、電力値範囲の所定整数pから、ある特定の電力値範囲を選出することを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  11. 複数のバイナリシーケンス(SEQn)を含む信号(SIG)の少なくとも1つのバイナリシーケンス(SEQ)を受信および復号化するのに適している受信機(REC)であって、前記シーケンス(SEQ)は、遠隔の送信機によって送信される前に、n個の受信アンテナ(RA)のうちの1つの対象アンテナに向けて集中するプレフィルタリングに供され、
    関連する集中プレフィルタリングは、前記バイナリシーケンス(SEQ)の値に応じて選択され、前記受信機(REC)は、
    −シンボル時間の所定整数kにわたって、少なくとも1つの遠隔の送信機から伝送され、前記受信機(REC)に接続した1つのアンテナに向けた集中を故意に停止することを利用することによって少なくとも部分的に符号化された第1の1つのバイナリ情報を復号化するためのモジュール(DEC1)
    −および/または、少なくとも1つの遠隔の送信アンテナによって送信された電力を変調することによって符号化された第2の1つのバイナリ情報を復号化するためのモジュール(DEC2)
    さらに備えていることを特徴とする、受信機。
  12. コンピュータプログラム製品であって、プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するためのソフトウェアコードの一部を含んでいるコンピュータの内部メモリに直接ロードできる、コンピュータプログラム製品。
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