JP2859513B2 - 複数のアンテナを用いてデジタル信号情報を送る方法および時間ダイバシチを与える無線送信機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概して通信システムの
分野に関し、詳細には、例えばセルラ無線などの無線通
信の分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信システムにおいて、情報信号
は、いくつかの独立した経路からなるチャネルを介して
送信機から受信機へと通信される。これらの経路をマル
チパスと称する。各マルチパスは、情報信号が送信機と
受信機との間を進む時にとり得る別の経路を表す。この
ようなチャネル（マルチチャネル）を介して通信される
情報信号は、受信機において複数のマルチパス信号とし
て、各マルチパスに対し１つの信号が現れる。

【０００３】１つのチャネルの異なるマルチパスを通し
て送信機から受信される信号の振幅および位相は、一般
に、互いに独立している。マルチパス信号が複雑に加わ
るために、受信される信号の強度は、非常に小さい値と
適度に大きな値との間で変化する。マルチパス信号の複
雑な混合により受信信号の強度が変化する現象は、フェ
ージングとして周知である。フェージングの起こる環境
において、非常に低い信号強度の点、即ちフェージング
の深い点は、信号波長の約１／２だけ互いに離れる。

【０００４】無線通信チャネルは、振幅の減衰および位
相の転位のようなチャネルのある特性によって記述する
ことができる。例えば、１つのチャネルのマルチパスに
より、送信機から受信機に通信される情報信号に対し異
なる振幅の減衰および位相の転位が与えられる。これら
の異なる振幅特性および位相特性は、例えば、送信機と
受信機との間の相対的な移動、または移動による送信機
または受信機の局地的な地形の変化によって変化する。
チャネル特性の変化のために、受信機は、強度が時間と
共に変化する信号を受ける可能性がある。この変化は、
振幅および位相が時間的に変化するマルチパス信号の複
雑な混合の現れである。

【０００５】マルチパス・チャネルの特性が緩やかに変
化する場合、深いフェージングを受ける受信機は、長い
期間にわたって弱い信号を観測することになる。例え
ば、送信機と受信機との間の相対運動が緩やかであった
り全く存在しないような屋内無線システム（一方が移動
不可能な基地局で、他方が人的に運ばれる移動装置であ
ることもしばしばある）の場合、長いフェージングは、
一般的でないわけではない。屋内無線システムにおける
深いフェージングの継続期間は、伝達される情報記号の
持続期間に比較して大きいので、（より長い期間にわた
って受信信号強度が弱くなるために）記号エラーの長期
噴出が起こることがある。

【０００６】エラーの噴出のようなフェージングの有害
な影響を緩和するための正統的な技術として空間ダイバ
シチ（space diversity）がある。空間ダイバシチは、
受信機において複数のアンテナを使用することによって
与えられる。受信機のアンテナが数波長以上離れている
場合、受信機の個々のアンテナによって受信されるマル
チパス信号は互いに独立していると言える。受信機で複
数のアンテナを使用する場合、すべてのアンテナの受信
信号が深いフェージングを同時に起こす可能性は小さ
い。このように、複数のアンテナによって受信された信
号を結合して、フェージングの影響を軽減することがで
きる。

【０００７】しかし、空間ダイバシチにも欠点がないわ
けではない。例えば、空間ダイバシチでは、複数の広く
離れたアンテナを用いる必要がある。小さな携帯用受信
機の場合、この必要条件は問題となる。また、空間ダイ
バシチでは、受信機が複雑となり、このため、その費用
が高くなる。

【０００８】フェージングの有害な影響を軽減するため
に用いられてきたもう１つの技術に時間ダイバシチがあ
る。時間ダイバシチは、異なる期間の間に情報信号の複
数のコピーを送信することによって達成される。受信さ
れる信号が独立してフェージングを受けるように、これ
らの送信期間を時間的に分離しなければならない。複数
の信号コピーを受信機で受信すると、それらのフェージ
ングの独立性により、フェージングの有害な影響を回避
し易くなる。

【０００９】空間ダイバシチ同様、時間ダイバシチにも
欠点がある。時間ダイバシチは、異なる時刻に同一信号
の伝送という概念に基づいている。しかしながら、情報
信号の複数のコピーを受信するのに要する時間により、
通信過程において許容不可能ではないにしても望ましか
らぬ遅れが生じる。

【００１０】当分野で周知のインタリーバ／デインタリ
ーバの対と関連つけてチャネル符号を用いた場合も、時
間ダイバシチを効率的に得ることができる。インタリー
バは、送信のためにチャネル符号化された連続的なデー
タ記号の集合を受信して、例えば疑似乱数的に配列し直
す。一般に、その集合の記号数は、緩やかな深いフェー
ジングの持続期間より長い期間にわたる。再配列した記
号を単一のアンテナを備えた受信機にチャネルを介して
送信する。この伝送のために、一連の記号は同様のフェ
ージングを受ける。しかしながら、これらの一連の送信
記号は元の順次とは異なるので、デインタリーバを備え
た受信機で、記号を元の順序に再配列する。送信順序の
無秩序性のために、デインタリーバによりチャネル復号
器に与えられるデータ記号は、本質的に独立したフェー
ジングを受けている。インタリーバ／デインタリーバの
対によって与えられる独立した記号フェージングを用い
て、フェージングの有害な影響を避ける。

【００１１】しかしながら、前記の第１の時間ダイバー
シチの技術を用いた場合のように、この方法でも伝送の
遅延が生じる。この遅れは、インタリーバの大きさに正
比例する。伝送遅延を許容可能にするために、インタリ
ーバの大きさに制限が加えられる。しかし、フェージン
グを効率的に処理するためには、加えられた制限を超え
る大きさのインタリーバが、必要となることもある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題は、マルチパス通信チャネルの特性を効率的に変
化させて、遅延の影響を軽減しながら時間ダイバシチを
与えることによって、フェージングの有害な影響を緩和
する方法および装置を与えることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の説明に役立つ第
１の実施例では、マルチパス・チャネルのフェージング
の速度を高めることにより時間ダイバシチを与える。さ
らに、この実施例により、チャネル符号の使用により情
報の冗長性を与える。フェージング速度を高めることに
より、フェージングの持続時間が短くなるので、長い時
間のエラーの噴出を避け易くなる。チャネル符号により
導入される冗長性は、フェージングによって発生するエ
ラーを緩和するのに役立つ。実施例では、チャネル符号
をデジタル情報信号に適用するチャネル符号器を与え
る。チャネル符号器により１つ以上の符号化された情報
記号を生成し、これをコンステレーション・マッパーで
処理する。そして、各記号のコピーを複数のＭ乗算器に
与える。各乗算器は、Ｍ個のアンテナの中の１つに関係
付けられる。乗算器では、Ｍ個の異なる時間変化関数に
よって記号のコピーに重みを加える。つまり、これらの
時間変化関数により、それぞれ異なる位相オフセットを
記号のコピーに与える。各乗算器の出力が、受信機の送
信するためにそれぞれに関係付けられたアンテナに与え
られる。記号の個別に加重された多数のコピーが、ほぼ
同時に送信される。この実施例に関して使用される受信
機は、それらの加重された記号を受信する単一のアンテ
ナ、およびチャネル符号器と補完的なチャネル復号器を
備えている。

【００１４】本発明を実証する第２の実施例では、ブロ
ック符号と称する特定の種類のチャネル符号を用いる。
第１の実施例のように、この実施例では、ブロック符号
化された記号のＭ個のコピーにそれぞれ重りを付けるた
めに前記のものと同様の乗算器を使用するが、この場合
は、異なる離散的な位相転位を伴う乗算器を用いる。加
重された各コピーが、受信機への送信のためにアンテナ
によって与えられる。第１の実施例の場合と同様に、こ
の実施例に使用する受信機は、加重された記号を受信す
る単一のアンテナおよびチャネル符号器と補完的なチャ
ネル復号器を備えている。

【００１５】

【実施例】説明のための実施例の導入 本発明を実証する実施例は、屋内無線通信システム、セ
ルラ・システムまたは個人通信システムなどの無線通信
システムに関する。このようなシステムにおいて、一般
に基地局は、送信信号を受信するためのアンテナを複数
個（例えば、２個）使用する。この複数のアンテナが基
地局に空間ダイバシチを与える。本発明の原理によれ
ば、基地局における複数のアンテナは、移動（可能な）
ユニットへの信号の送信に使用するものである。基地局
の受信のために使用される複数のアンテナは、移動ユニ
ットへの送信のためにも使用することができるので、都
合がよい。これらの移動ユニットは、アンテナを１つし
か使用しない。

【００１６】例えば、チャネル符号化された信号を送信
する２つのアンテナＴ1およびＴ2を有する基地局、レイ
リー（Rayleigh）フェージング・チャネル（つまり、送
信機と受信機との間に見通し線路が無いチャネル）、お
よび移動可能な受信機からなる屋内無線システムを考察
する。このようなシステムでは、受信されたマルチパス
の記号の間に広がる一般的な遅れは、数ナノ秒程度であ
り、チャネル符号の記号の持続時間に比較して非常に小
さな広がりである。

【００１７】図１において、信号Ｓ1およびＳ2は、例え
ば、レイリーの振幅および一様な位相で独立かつ一様に
分布する。さらに、フェイザ（phasor）Ｓ1およびＳ2が
伝達されるチャネルの特性は、緩やかに変化するので、
図１に表される深いフェージングは、本質的に静的であ
る。図１の１Ａに対応する位置における深いフェージン
グは、基地局の２つのアンテナからの信号の破壊的な加
算によって発生する。図１の１Ｂに示した深いフェージ
ングは、個々のアンテナＴ1およびＴ2からそれぞれ受信
される信号エネルギーが弱いために発生する。

【００１８】本発明の第１の実施例において、アンテナ
Ｔ1およびＴ2で送信された信号に対し、時間的に変化す
る非常に小さな位相オフセットθ1（ｎ）およびθ2
（ｎ）をそれぞれ導入する。これらのオフセットは、フ
ェイザＳ1およびＳ2の緩やかな回転を意味する。θ1
（ｎ）およびθ2（ｎ）が異なる値をとる場合、Ｓ1およ
びＳ2は、僅かな時間だけ互いに打ち消し合うように干
渉する。チャネル符号を用いた場合、この方法を用い
て、図１の１Ａに示した深いフェージングを軽減するこ
とができる。

【００１９】第１の実施例を拡張して、図１の１Ｂに示
した深いフェージングを処理こともできる。必要なこと
は、受信信号強度を補足するために付加的な送信アンテ
ナを使用することだけである。以下の実施例の説明は、
送信アンテナの数Ｍの全てにに対してあてはまる。

【００２０】第１の実施例と同様に、第２の実施例にお
いても、信号の送信の前に位相のオフセットを導入す
る。第２の実施例では、特定の種類のチャネル符号、即
ちブロック符号を使用する。この符号を用いるものとす
ると、基地局のアンテナから送信される信号の位相は、
アンテナの数Ｍおよびブロック符号の符号語の長さＮに
依存する離散値の集合をとるようにシフトされる。

【００２１】第１の実施例の場合と同様に、この実施例
は、多数の送信アンテナに拡張することにより図１の１
Ｂに示した深いフェージングにも使用可能となり、図１
に示した両方の種類の深いフェージングに有効である。
この実施例の開示も、与えられたアンテナの数Ｍおよび
符号語における記号の数Ｎの全てにあてはまる。説明が
明確になるように、本発明の説明のための実施例を個々
の機能ブロックからなるものとして提示する。これらの
ブロックが表す機能は、ソフトウェアを実行することが
可能なハードウェアには限らないがこれを含む共用また
は専用のハードウェアを用いることによって与えられ
る。説明のための実施例は、例えばＡＴ＆ＴのＤＳＰ１
６またはＤＳＰ３２Ｃなどのデジタル信号プロセッサ
（ＤＳＰ）ハードウェア、および後述の動作を行うソフ
トウェアからなる。本発明の超大規模集積回路（ＶＬＳ
Ｉ）ハードウェアによる実施例のほか、ＤＳＰ／ＶＬＳ
Ｉの混合による実施例も可能である。

【００２２】第１の実施例 図２の実施例は、例えばセルラ無線および別の種類の個
人通信システムにおいて使用するための無線通信システ
ム基地局送信機である。この送信機は、チャネル符号器
２０、ＤＰＳＫ変調器３０、複数の乗算回路５０、送信
回路５２（通常の搬送回路、パルス整形回路、および電
力増幅回路からなる）、および複数の送信アンテナ５５
からなる。

【００２３】チャネル符号器２０は、当分野において周
知である通常のチャネル符号器の何れでもよい。これに
は、例えば、割合１／２記憶３畳み込み符号などの畳み
込み符号またはブロック符号が含まれる。符号器２０に
より、例えば音声を表すパルス符号変調されたデジタル
情報信号ｘ（ｉ）にチャネル符号を与える。信号ｘ
（ｉ）は、移動可能な受信機に送信されるべき信号を与
える基地局の送信機に接続された普通の電話網か、ある
いは更に単純にマイクロフォン、音声フロント・エンド
回路およびアナログ／デジタル変換器の組み合わせのよ
うな通常の情報源１０によって与えられる。当業者には
明白であるように、この実施例は、デジタル・データを
与えるか、またはデジタル・データを与えるように適合
可能な何れの情報源についても使用することができる。

【００２４】チャネル符号器２０からの出力は、複素デ
ータ記号ａ（ｎ）である。ここで、ｎは離散的な時間イ
ンデックスであり、ａ（ｎ）＝ａr（ｎ）＋ｊａi（ｎ）
である。例えば、ａr（ｎ）およびａi（ｎ）は｛−１，
１｝に属する（以降、このような関係を「ａr（ｎ），
ａi（ｎ）ε｛−１，１｝」のように表し、「ε」をそ
の左辺がその右辺に属することを意味する関係演算子の
代用とする。尚、情報ビットに対する離散的な時間イン
デックスとチャネル符号化された記号とが一致しない可
能性があると言う事実を反映するために、時間インデッ
クスｉをｎに変更してある。）。このような記号ａ
（ｎ）をそれぞれ通常の４−ＤＰＳＫコンステレーショ
ン・マッパー３０（当分野において周知である）に与え
る。コンステレーション・マッパー３０は、通常のグレ
イ符号化４−ＰＳＫコンステレーション・マッパー、乗
算器３５、および単位遅延レジスタ３７からなる。当業
者には明白なことであるが、これらの実施例には、如何
なるコンステレーション・マッパーを用いても、または
一切用いなくてもよい。

【００２５】４−ＤＰＳＫコンステレーション・マッパ
ー３０は、チャネル符号器２０から受信した複素データ
記号ａ（ｎ）を次のように処理する。

【数１】 グレイ符号化４−ＰＳＫ複素記号α（ｎ）が、乗算回路
３５に与えられ、そこで、単位遅延レジスタ３７の出力
によって次のように乗算される。 ｕ（ｎ）＝α（ｎ）ｕ（ｎ−１） （２）

【００２６】乗算回路３５および遅延レジスタ３７の動
作結果は、複素数の４−ＤＰＳＫ符号化記号ｕ（ｎ）で
ある。この実施例では、チャネル符号器２０によって与
えられる各複素記号ａ（ｎ）に対し、複素４−ＤＰＳＫ
記号ｕ（ｎ）が１つ与えられる。このような各記号ｕ
（ｎ）は、複数Ｍ個の乗算回路５０、送信回路５２、お
よび送信アンテナ５５に並列に与えられる。例えば、Ｍ
＝２である。

【００２７】各乗算回路５０において、コンステレーシ
ョン・マッパー３０によって与えられる複素記号ｕ
（ｎ）に

【数２】 の形式の時間変化複素関数が掛けられる。ただし、ｍ
は、複数Ｍ個のアンテナのインデックスであり、Ａm
（ｎ）は、ｍ番目のアンテナに対する振幅の重みであ
り、かつθm（ｎ）は、ｍ番目のアンテナに対する位相
オフセットである。例えば、

【数３】 ただし、ｆm＝ｆΔ［（ｍ−１）−（Ｍ−１）／２］
（以降、ｆの右下に添え字として小さい「Δ」を付けた
ものを便宜上「ｆΔ」と表す。）であり、Ｔdは、送信
される記号データの速度の逆数であり、ｆΔは、送信さ
れる記号のデータ速度の僅かな部分、例えば記号データ
速度の２％である。したがって、例えば、データデータ
記号速度が８Ｋ記号／秒の場合、Ｔd＝０．１２５ｍ
ｓ、かつｆΔ＝１６０Ｈｚ（記号／秒）である。

【００２８】乗算器５０の動作の結果、複数の複素記号
ｃm（ｎ）が生成され、各々が通常の送信回路５２およ
びアンテナ５５に与えられる。記号ｃm（ｎ）を反映す
る信号が、アンテナ５５によって、（チャネル符号器２
０と補完的な）チャネル復号器を備えた通常の単一アン
テナ受信機に向けてほぼ同時に送信される。したがっ
て、第１の実施例は、複数Ｍ個のアンテナによるデータ
記号の並列送信に備えたものであり、各記号が送信に先
立ち固有の複素関数で乗じられる。

【００２９】図３において、受信機は、アンテナ６０、
および送信アンテナ５５からの送信信号ｓ（ｎ）を受信
するための通常のフロント・エンド受信器回路６２（こ
れは、例えば低雑音増幅器、ＲＦ／ＩＦ帯域通過フィル
タ、および整合フィルタなどからなる）を備えている。
信号ｓ（ｎ）は、次の式によって与えられる。

【数４】 ただし、Ｍは送信アンテナ５５の総数であり、Ａm
（ｎ）およびθm（ｎ）は前述の通りであり、βm（ｎ）
はＭ個のマルチパス・チャネルのそれぞれの複素フェー
ジングを表し、ｕ（ｎ）は前述の通りであり、ｖ（ｎ）
は付加される複素数の白色ガウス雑音成分である（勿
論、式（４）は、受信器によって実際に受信される信号
のモデルであり、本発明の目的のためには式（４）の計
算の必要は全くない）。

【００３０】信号ｓ（ｎ）は４−ＤＰＳＫ復調器６５に
与えられる。４−ＤＰＳＫ復調器６５の出力ａ^（ｎ）
は、送信機のチャネル符号器２０の出力の推定値である
（以降、「ａ」に推定値を示す「＾」を冠した表現を便
宜上「ａ^」なる表記で代用する）。復調器６５は、次
の式によりａ^（ｎ）を与える。

【数５】 ただし、ｓ*はｓの複素共役を示す。次に、複素記号ａ^
（ｎ）が、復号された情報信号推定値ｘ^（ｉ）を与え
る通常のチャネル復号器７０（チャネル符号器２０と補
完性がある）に与えられる。情報信号推定値ｘ^（ｉ）
は、例えば、デジタル／アナログ変換、増幅、拡声器の
ようなエネルギー変換器への適用など所望の要領で情報
を利用する情報のはけ先７５に与えられる。

【００３１】本発明の第１の実施例は、通常のインタリ
ーバ／デインタリーバの対を含めるように拡張すること
ができる。図４の４Ａおよび４Ｂが参考になる。前述の
ように、通常の緩慢にフェージングするシステムにおい
てインタリーバ／デインタリーバの対を使用すると、大
きな伝送遅延を招く。これは、インタリーバが有用であ
るためには多くの記号（即ち、記号のデータ速度を乗じ
たときに、予測されるフェージング期間を遥かに超える
期間を与える程度に多くの記号）に対して作用しなけれ
ばならないからである。例えば、畳み込みチャネル符号
を仮定すると、インタリーバは、予測されるフェージン
グ期間の１０倍に等しい数の標本に動作する。したがっ
て、通常のデインタリーバは、そのような記号が全て受
信されるまで待機して、はじめてデインタリーブ処理を
行うことができる。このため遅延が生じる。

【００３２】本発明の第１の実施例によって与えられる
更に早いフェージングにより、更に小さいインタリーバ
／デインタリーバの対を用いて、緩慢なフェージング・
チャネルに関係付けられた遅れより短い遅れで更に高い
性能を得ることができる。

【００３３】本発明の第１の実施例は、空間（またはア
ンテナ）ダイバシチを与える通常の多アンテナ受信機と
組み合わせることができるので好都合である。この受信
機にとって必要なことは、送信機で使用されるものと補
完性のあるチャネル復号器をその受信機が使用すること
だけである。

【００３４】第２の実施例 図５において、本発明の第１の実施例の場合と同様に、
受信機への送信のために情報源１０からデジタル情報信
号ｘ（ｉ）が出される。チャネル符号器８５により、例
えば、ブロック長Ｎ＝２で１／２の割合の通常の反復符
号などのブロック符号を与える。チャネル符号器８５に
よって与えられる反復符号により、符号の記号ｄ（ｎ）
（ただし、ｄ（ｎ）ε｛−１，１｝）が生成される。こ
の記号は、時刻ｎにおける符号器８５からの出力が２つ
の記号ａ1（ｎ）およびａ2（ｎ）からなり、且つこれら
の両方とも記号ｄ（ｎ）に等しくなるように、繰り返さ
れる。

【００３５】グレイ符号器９０を用いて、符号化された
記号ａ1（ｎ）およびａ2（ｎ）を４−ＤＰＳＫコンステ
レーションに割り当てる。グレイ符号器９０は、次の表
現によって与えられる。

【数６】

【００３６】この出力α（ｎ）は、乗算器３５に供給さ
れ、そこで、２記号単位の遅延レジスタ９５の出力によ
って重み付けされる。この重み付けにより、次の表現に
したがう４−ＤＰＳＫコンステレーション写像（９７）
が与えられる。 ｕ（ｎ）＝α（ｎ）ｕ（ｎ−２） （８） ４−ＤＰＳＫコンステレーション写像ｕ（ｎ）の結果
は、複数（Ｍ＝２）の乗算器５０、送信回路５２、およ
び関係付けられたアンテナ５５に供給される。

【００３７】一般的な事柄として、各符号語がＮ個の記
号（時間インデックスが、n,n+1,...,n+N-1によって与
えられる）からなるブロック符号の場合、各乗算器は、
ｍ番目のアンテナで送信される信号に対する位相シフト
θmを与える。符号語の最初のＭ記号までは、ｍ番目の
乗算器によって適用される位相シフトθmは、次のとお
りである。 θm（ｌ）＝（２π／Ｍ）（ｍ−１）（ｌ−ｎ） （９ ） ただし、ｎ ≦ ｌ ≦ ｎ＋Ｍ−１ 符号語のＭを超える（即ち、Ｍ＜Ｎ）記号に対しては、
ｍ番目の乗算器によって適用される位相シフトθmは、
次のとおりである。 θm（ｌ）＝（２π／ｋＭ）（ｍ−１）（ｌ−Ｍ−ｎ＋ｎ'＋１） （１０ ） ただし、ｎ＋Ｍ ≦ ｌ ≦ ｎ＋Ｎ−１ ここで、ｌは時間インデックスであり、ｋおよびｎ'は
次の表現を満足する整数である。 （ｋ−１）Ｍ＋１ ≦ Ｎ ≦ ｋＭ かつ、ｎ'（ｋ−１）＜（ｌ−Ｍ−ｎ＋１）≦（ｎ'＋
１）（ｋ−１） （１１）

【００３８】この位相シフト技術では、Ｍ個の相関のな
い記号、およびＮ−Ｍ個の部分的に相関を解いた記号を
与える。本発明の第１の実施例に場合のように、この実
施例も通常のインタリーバ／デインタリーバの対によっ
て拡張することができる。この場合、インタリーバ／デ
インタリーバの対は、Ｎ−Ｍ個の部分的に相関を解かれ
て送信される記号の相関をさらに解くように動作する。

【００３９】前記の第２の実施例の場合、第１の乗算器
５０で位相シフトθ1（ｎ）＝θ1（ｎ＋１）＝０を与え
る一方、第２の乗算器５０で位相シフトθ2（ｎ）＝０
およびθ2（ｎ＋１）＝πを与える。これらの乗算器
は、それぞれ単位の振幅Ａm（ｌ）を与える。受信機に
よって与えられる信号ｓは、次の形式となる。ｓ（ｎ）
＝（β1（ｎ）＋β2（ｎ））ｕ（ｎ）＋ｖ（ｎ）ｓ（ｎ
＋１）＝（β1（ｎ＋１）＋β2（ｎ＋１））ｕ（ｎ＋
１）＋ｖ（ｎ＋１） （１２）ただし、
β1（ｎ）およびβ2（ｎ）は複素フェージング係数、ω
cは搬送周波数、Ｔは標本化周期、そしてｖ（ｎ）は付
加される白色ガウス雑音成分である。フェージング係数
β1（ｎ）およびβ2（ｎ）は、平均がゼロに等しく、独
立かつ一様に分布する複素ガウス確率変数である。

【００４０】受信信号ｓの複素包絡線は、次のとおりで
ある。

【数７】 この実施例の場合、値ｒ（ｎ）およびｒ（ｎ＋１）は、
完全に非相関である。

【００４１】図６の受信機は、送信アンテナ５５から送
信された信号ｓ（ｎ）を受信するためにアンテナ６０お
よび通常のフロント・エンド受信回路６２を備えてい
る。信号ｓ（ｎ）は式（１２）によって与えられる。

【００４２】信号ｓ（ｎ）は、４−ＤＰＳＫ復調器１０
０に与えられる。４−ＤＰＳＫ復調器１００の出力ａ^
1,2（ｎ）は、送信機のチャネル符号器８５の出力の推
定値である（「^」は推定値を示す）。復調器１００
は、次の表現にしたがうｚ（ｎ）を与える。

【数８】 ただし、ｓ*は、ｓの複素共役である。複素記号ｚ
（ｎ）は、さらに復調器１００によって処理され、ａ^
1,2（ｎ）に対する値を次のように与える。 ａ^1（ｎ）＝Ｒｅ｛ｚ（ｎ）｝ ａ^1（ｎ＋１）＝Ｉｍ｛ｚ（ｎ）｝ ａ^2（ｎ）＝Ｒｅ｛ｚ（ｎ＋１）｝ ａ^2（ｎ＋１）＝Ｉｍ｛ｚ（ｎ＋１）｝ 次に、ａ^1,2（ｎ）の値が、（チャネル符号器８５と補
完性がある）チャネル復号器１１０に与えられる。チャ
ネル復号器１１０は、復号された情報信号推定値ｘ^
（ｉ）を与えるために、（ｉ）値Ｕ（ｎ）＝ａ^1（ｎ）
＋ａ^2（ｎ）を形成し、（ii）次のようにａ^（ｎ）を
決定し、 Ｕ（ｎ）＞０ ｄ^（ｎ）＝１ Ｕ（ｎ）＜０ ｄ^（ｎ）＝−１ さらに、（iii）通常どおりｄ^（ｎ）を復号する。情報
信号推定値ｘ^（ｉ）は、情報のはけ先７５に供給さ
れ、所望の様態で利用される。

【００４３】以上の第２の実施例の説明には、Ｎ，Ｍ＝
２の場合の例も含まれる。Ｎ＞Ｍの場合、式（９）〜
（１１）の一般性がさらに見られる。例えば、Ｎ＝４か
つＭ＝２と仮定すると、第１の乗算器５０は位相シフト
を与えず（即ち、ｕ（ｎ）には１が乗じられる）、第２
の乗算器はθ2（ｎ）＝０、θ2（ｎ＋１）＝π、θ2
（ｎ＋２）＝π／２、およびθ2（ｎ）＝３π／２の各
ブロックに対して位相シフトを与える。この場合、受信
機によって受信される信号ｓは、次の形式となる。 ｓ（ｎ）＝（β1（ｎ）＋β2（ｎ））ｕ（ｎ）＋ｖ（ｎ） ｓ（ｎ＋１）＝（β1（ｎ＋１）−β2（ｎ＋１））ｕ（ｎ＋１） ＋ｖ（ｎ＋１） ｓ（ｎ＋２）＝（β1（ｎ＋２）＋ｊβ2（ｎ＋２））ｕ（ｎ＋２） ＋ｖ（ｎ＋２） ｓ（ｎ＋３）＝（β1（ｎ＋３）−ｊβ2（ｎ＋３））ｕ（ｎ＋３） ＋ｖ（ｎ＋３） （１７ ）受信信号の複素包絡線は、次のとおりである。

【数９】 この実施例によれば（Ｎ＝４かつＭ＝２の場合）、ｒ
（ｎ）およびｒ（ｎ＋１）は、ｒ（ｎ＋２）およびｒ
（ｎ＋３）と同様に、相関関係がない。値ｒ（ｎ＋２）
およびｒ（ｎ＋３）は、ｒ（ｎ）およびｒ（ｎ＋１）か
ら部分的に相関が解かれている。通常のインタリーバ／
デイタリーバの対を用いることによって、これらの値の
４つ全てが、ほぼ非相関関係になる。本発明によって与
えられる位相変化のない非常に緩慢なフェージング・チ
ャネルでは、これらの値の４つ、ｒ（ｎ）、ｒ（ｎ＋
１）、ｒ（ｎ＋２）およびｒ（ｎ＋３）の全てが、高い
相関関係になり、高次元のインタリーバが必要となる。
本発明を用いることにより、４つの値のうち２つだけ
が、インタリーバの作用による非相関化が必要となるに
過ぎない。このように、インタリーブ処理による遅れ
は、半分以上減らすことができる。

【００４４】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発明の技
術的範囲に包含される。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、マ
ルチパス通信チャネルの特性を効率的に変化させて、遅
延の影響を軽減しながら時間ダイバシチを与えることに
よって、フェージングの有害な影響を緩和することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空間において深いフェージングが起こる特定の
点において２つの送信アンテナから受信した２つの信号
フェイザ（phasor）を表す図である。

【図２】本発明を実証する第１の実施例の図である。

【図３】第１の実施例に関して使用する受信機の図であ
る。

【図４】４Ａおよび４Ｂは、インタリーバ／デインタリ
ーバの対をそれぞれ含めるように拡張した図２および３
の実施例を表す図である。

【図５】本発明を実証する第２の実施例の図である。

【図６】第２の実施例に関して使用する受信機の図であ
る。

【符号の説明】

１０ 情報源 ２０ チャネル符号器 ２５ インタリーバ ３０、９７ ＤＰＳＫ変調器（４−ＰＳＫコンステレーション・マッ
パー） ３２、９０ グレイ符号器 ３５ 乗算器 ３７ 単位遅延レジスタ ５０ 乗算回路 ５２ 送信回路 ５５ 送信アンテナ ６０ 受信アンテナ ６２ 受信回路 ６５、１００ ４−ＤＰＳＫ復調器 ６８ デインタリーバ ７０、１１０ チャネル復号器 ７５ 情報のはけ先 ８５ チャネル符号器 ９５ ２単位の遅延レジスタ

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数（Ｍ個）のアンテナを用いてデジタ
   ル信号情報を受信機に送る方法において、 記号を生成するためにデジタル信号にチャネル符号を適
   用するステップと、 記号のコピーをＭ個生成するステップと、 Ｍ個の前記コピーの各々にＭ個の異なる時間変化関数を
   用いて重みを付けるステップと、 Ｍの信号をＭの異なるアンテナによってほぼ同時に送信
   し、送信される各信号が前記Ｍ個の加重されたコピーの
   １つひとつを元にしたものであるようにするステップと
   を備えることを特徴とする複数のアンテナを用いてデジ
   タル信号情報を送る方法。
2. 【請求項２】 前記のチャネル符号を適用するステップ
   が、畳み込み符号を適用するステップを含むことを特徴
   とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記のチャネル符号を適用するステップ
   が、ブロック符号を適用するステップを含むことを特徴
   とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 各時間変化関数が、記号に振幅利得を与
   えることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記振幅利得が、Ｍの平方根の逆数に等
   しいことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 各時間変化関数が、記号に位相シフトを
   与えることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 記号に適用される前記位相シフトが、送
   信される記号のデータ速度に基づくことを特徴とする請
   求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 ｍ番目のアンテナに対するｎ番目の記号
   に適用される位相シフトが、２πｆΔ［（ｍ−１）−
   （Ｍ−１）／２］ｎＴdであることを特徴とする請求項
   ６記載の方法。
9. 【請求項９】 ｍ番目のアンテナに対するｎ番目の記号
   に適用される位相シフトθm（ｌ）が、 ｎ ≦ ｌ ≦ ｎ＋Ｍ−１のとき、 θm（ｌ）＝（２π／Ｍ）（ｍ−１）（ｌ−ｎ）であ
   り、 ｎ＋Ｍ ≦ ｌ ≦ ｎ＋Ｎ−１のとき、 θm（ｌ）＝（２π／ｋＭ）（ｍ−１）（ｌ−Ｍ−ｎ＋ｎ'＋１） であり、ここで、ｋおよびｎ'が、 （ｋ−１）Ｍ＋１ ≦ Ｎ ≦ ｋＭ かつ、ｎ'（ｋ−１）＜（ｌ−Ｍ−ｎ＋１）≦（ｎ'＋
   １）（ｋ−１）を満足する整数であることを特徴とする
   請求項６記載の方法。
10. 【請求項１０】 複数の記号をインタリーバによって処
    理するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項
    １記載の方法。
11. 【請求項１１】 記号をコンステレーション・マッパー
    によって処理するステップをさらに備えたことを特徴と
    する請求項１記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記コンステレーション・マッパー
    が、ＤＰＳＫコンステレーション・マッパーからなるこ
    とを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記コンステレーション・マッパー
    が、ＰＳＫコンステレーション・マッパーからなること
    を特徴とする請求項１１記載の方法。
14. 【請求項１４】 無線通信システムにおいて信号を受信
    機に送る無線送信機において、 デジタル情報信号を受信し、この信号に基づいて、記号
    を生成するチャネル符号器と、 前記チャネル符号器に接続され、異なる時間変化関数に
    よって各記号にそれぞれ重みを付ける複数Ｍ個の情報記
    号加重手段と、 前記の記号加重手段にそれぞれ接続され、加重された記
    号に基づいてＭ個の信号をほぼ同時に送信する複数Ｍ個
    のアンテナとを備えたことを特徴とする時間ダイバシチ
    を与える無線送信機。
15. 【請求項１５】 受信機に送信するための信号が、電話
    網からなる情報源によって供給されることを特徴とする
    請求項１４記載の無線送信機。
16. 【請求項１６】 前記チャネル符号器が、畳み込みチャ
    ネル符号器からなることを特徴とする請求項１４記載の
    無線送信機。
17. 【請求項１７】 前記チャネル符号器が、ブロック符号
    チャネル符号器からなることを特徴とする請求項１４記
    載の無線送信機。
18. 【請求項１８】 前記の記号加重手段のうちの１つ以上
    が、時間変化関数を適用する乗算器を備えたことを特徴
    とする請求項１４記載の無線送信機。
19. 【請求項１９】 前記の異なる時間変化関数が、それぞ
    れ記号に振幅利得を与えることを特徴とする請求項１４
    記載の無線送信機。
20. 【請求項２０】 記号を受信して、割り当てられた記号
    を前記複数の加重手段に与えるように結合されたコンス
    テレーション・マッパーをさらに備えたことを特徴とす
    る請求項１４記載の無線送信機。
21. 【請求項２１】 前記チャネル符号器に接続され、複数
    のインタリーブ処理された記号を与えるインタリーバを
    さらに備えたことを特徴とする請求項１４記載の無線送
    信機。