JP3768831B2

JP3768831B2 - 周波数選択性フェージングチャネルのための直交周波数分割多重化送信ダイバーシティシステム

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Publication number: JP3768831B2
Application number: JP2001138083A
Authority: JP
Inventors: リーシャオドン; バシルパパディアスコンスタンティノス; ヴィスワナサンハリッシュ
Original assignee: ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: BR0101646A; EP1156598A3; EP1156598B1; DE60138506D1; CA2341808A1; US7020072B1; KR20010104656A; KR100719785B1; EP1156598A2; AU4028701A; CN1323109A; JP2002009735A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤレス通信に関し、より詳細には直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）送信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤレス通信システムにおいてフラットフェージング送信チャネルに対する送信ダイバーシティを実現するための構成が知られている。特に関心あるそのような１つの既存のシステムが、S. M. Alamouti著の論文「A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications」（IEEE Journal On Select Areas In Communications, Vol. 16, No.8, pp. 1451-1458, October 1998）に記載されている。また、Alamouti等に１９９９年３月２５日に発行されたＰＣＴ特許出願ＷＯ９９１４８７１Ａ１も参照されたい。しかしながら、Alamouti等による構成は、周波数選択性フェージングチャネルに直接適用することができない。さらに、Alamouti等による構成は、３本以上の送信アンテナが用いられるとき、伝送速度を損失するようになる。さらに、Alamouti等の構成と同じ考え方に基づく他の空間−時間ブロック符号化構成も、アンテナの数が３本以上になると、速度の損失させるようになる。例えば、そのような空間−時間ブロック符号化に対する、V. Tarokh等著の論文「Space-time block codes from orthogonal designs」（IEEE Transaction on Information Theory, Vol. 45, pp. 1456-1467, July 1999）を参照されたい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ワイヤレス通信において、周波数選択性フェージングチャネルに対して用いることができる直交周波数分割多重化送信ダイバーシティシステムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
周波数選択性フェージングチャネルに対するワイヤレス通信のための送信ダイバーシティ構成の問題および／または制約は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を含む、少なくとも２つのアンテナ送信ダイバーシティ構成を組み合わせたシステムを用いることにより解決される。具体的には、ＯＦＤＭがマルチパスチャネルを、それぞれフラットフェージングを有する複数の狭帯域サブチャネルに変換する。その後、少なくとも２本のアンテナの同じサブチャネル上の信号が、一緒にグループ化される。第１のＯＦＤＭ時間インターバル中の、第１の周波数サブチャネルについて考えてみると、第１の信号および第２の信号が、それぞれ第１のアンテナ（０）および第２のアンテナ（１）から第１の周波数サブチャネル上に送信される。第２のＯＦＤＭ時間インターバル中に、第２の信号の逆符号（−）の共役複素数および第１の信号の共役複素数が、それぞれ第１のアンテナおよび第２のアンテナから送信される。
【０００５】
本発明の特定の実施形態では、第１および第２のＯＦＤＭインターバル中に、適当な信号の１つを送信するために、逆順の共役複素数および逆順で逆符号（−）の共役複素数を用いることにより、かつ処理されるデータ信号を考えて選択することにより、実装形態の複雑性が軽減される。再び、チャネルが２つのＯＦＤＭインターバルを越えて一定のままである場合には、各周波数サブチャネルに対して、ダイバーシティの組み合わせが実現される。
【０００６】
本発明の別の実施形態では、速度の損失を招くことなく、能力を高めた送信ダイバーシティを実現するために、ＯＦＤＭ周波数サブチャネル信号を時間的に対にするとともに、アンテナグループホッピングが用いられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１のＡは、ＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいて、第１のアンテナ（アンテナ０）から送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を図式的に示す。具体的には、^＊が共役複素数を示すものとすると、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行う前の縦方向の時間軸に沿った信号成分ｘ_０（０）および−ｘ_１ ^＊（０）が示される。
【０００８】
同様に、図１のＢは、ＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいて、第２のアンテナ（アンテナ１）から送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を図式的に示す。具体的には、^＊が共役複素数を示すものとすると、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行う前の縦方向の時間軸に沿った信号成分ｘ_１（０）およびｘ_０ ^＊（０）が示される。
【０００９】
従って、第１のＯＦＤＭインターバルでは、信号の対形成は、信号成分ｘ_０（０）がアンテナ０から送信され、信号成分ｘ_１（０）がアンテナ１から送信されるようになされ、第２のＯＦＤＭインターバルでは、信号の対形成は、信号成分−ｘ_１ ^＊（０）がアンテナ０から送信され、信号成分ｘ_０ ^＊（０）がアンテナ１から送信されるようになされる。再び、^＊は信号の共役複素数を示す。
【００１０】
図２は、本発明の一実施形態の細部を簡略化して示したブロック図である。具体的には、送信される長さＮの信号ベクトルＸ_０＝［ｘ_０（０），ｘ_０（１），…，ｘ_０（Ｎ−１）］が、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット２０１および共役複素数ユニット２０２に供給される。信号Ｘ_０は、既に符号化され、例えば位相変調（ＰＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）等を用いて変調されているデジタル信号であることに留意されたい。ＩＦＦＴユニット２０１は、よく知られている方法で、信号Ｘ_０の逆高速フーリエ変換を求め、Ｙ_０を生成する。この例では、Ｙ_０＝［ｙ_０（０），ｙ_０（１），…，ｙ_０（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_０）であり、これはＸ_０のＮポイントＩＦＦＴであり、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数７】

である。さらに、Ｙ_０は制御式セレクタ２０５の第１の入力に供給される。
【００１１】
同様に、送信される長さＮの信号ベクトルＸ_１＝［ｘ_１（０），ｘ_１（１），…，ｘ_１（Ｎ−１）］も、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット２０３および逆符号（−）共役複素数ユニット２０４に供給される。信号Ｘ_１も、既に符号化され、例えばＰＳＫ、ＱＡＭ等を用いて変調されているデジタル信号であることに留意されたい。ＩＦＦＴユニット２０３は、よく知られている方法で、信号Ｘ_１の逆高速フーリエ変換を求め、Ｙ_１を生成する。この例では、Ｙ_１＝［ｙ_１（０），ｙ_１（１），…，ｙ_１（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_１）であり、これはＸ_１のＮポイントＩＦＦＴであり、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数８】

である。さらに、Ｙ_１は制御式セレクタ２０６の第１の入力に供給される。
【００１２】
共役複素数ユニット２０３からの出力は、Ｘ_０ ^＊＝［ｘ_０ ^＊（０），ｘ_０ ^＊（１），…，ｘ_０ ^＊（Ｎ−１）］である。再び、「^＊」は共役複素数を示す。その後、送信される信号Ｘ_０ ^＊は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット２０７に供給される。ＩＦＦＴユニット２０７は、よく知られている方法で、Ｘ_０ ^＊の逆高速フーリエ変換、すなわち、Ｙ_０ ^′＝［ｙ_０ ^′（０），ｙ_０ ^′（１），…，ｙ_０ ^′（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_０ ^＊）を生成する。ここで、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数９】

である。さらに、Ｙ_０ ^′は制御式セレクタ２０６の第２の入力に供給される。
【００１３】
逆符号（−）共役複素数ユニット２０５からの出力は、−Ｘ_１ ^＊＝［−ｘ_１ ^＊（０），−ｘ_１ ^＊（１），…，−ｘ_１ ^＊（Ｎ−１）］である。その後、送信される信号−Ｘ_１ ^＊は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット２０８に供給される。ＩＦＦＴユニット２０８は、よく知られている方法で、−Ｘ_１ ^＊の逆高速フーリエ変換、すなわち、Ｙ_１ ^′＝［ｙ_１ ^′（０），ｙ_１ ^′（１），…，ｙ_１ ^′（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_１ ^＊）を生成する。ここで、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数１０】

である。さらに、Ｙ_１ ^′は制御式セレクタ２０５の第２の入力に供給される。
【００１４】
信号Ｘ_０、Ｘ_１、Ｘ_０ ^＊および−Ｘ_１ ^＊は周波数領域の信号であり、信号Ｙ_０、Ｙ_１、Ｙ_０ ^′およびＹ_１ ^′は時間領域の信号であることに留意されたい。
【００１５】
制御式セレクタ２０５は、選択入力２１７の制御により、第１、例えば、偶数のＯＦＤＭインターバル中にＹ_０を、そして第２、例えば、奇数のＯＦＤＭインターバル中にＹ_１ ^′を、サイクリックプレフィクスユニット２０９に供給される出力として供給する。さらに、サイクリックプレフィクスユニット２０９は、各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。サイクリックプレフィクスは、チャネル応答、および送信機内で用いられるパルス整形フィルタ（図示せず）によって導入される分散を補償するために用いられる。サイクリックプレフィクスは、ＯＦＤＭ送信機において用いられるトーンに対してのみ付加されることに留意されたい。ここに記載する送信機は主に基地局において用いることを意図しているので、サイクリックプレフィクスは、利用可能な直交トーンの全てに対して付加される。しかしながら、その送信機が、１つのＯＦＤＭトーンのみを用いる移動局において用いられる場合、サイクリックプレフィクスは、その移動局によって用いられている特定の１つのトーンのみを用いる。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＹ_０およびＹ_１ ^′信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２１０を介してアナログ形式に変換され、アンテナ２１２、すなわちアンテナ０を介して送信するために、ＲＦ送信機２１１に供給される。ＲＦ送信機２１１は、送信するためのＯＦＤＭ信号の従来通りのベースバンド−通過帯域変換を実行することに留意されたい。
【００１６】
同様に、制御式セレクタ２０６は、選択入力２１８の制御により、第１、例えば、偶数のＯＦＤＭインターバル中にＹ_１を、そして第２、例えば、奇数のＯＦＤＭインターバル中にＹ_０ ^′を、サイクリックプレフィクスユニット２１３への出力として供給する。さらに、サイクリックプレフィクスユニット２１３は、各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。サイクリックプレフィクスは、チャネル応答、および送信機内で用いられるパルス整形フィルタ（図示せず）によって導入される分散を補償するために用いられる。サイクリックプレフィクスは、ＯＦＤＭ送信機において用いられるトーンに対してのみ付加されることに留意されたい。ここに記載する送信機は主に基地局において用いることを意図しているので、サイクリックプレフィクスは、利用可能な直交トーンの全てに対して付加される。しかしながら、その送信機が、１つのＯＦＤＭトーンのみを用いる移動局において用いらる場合、サイクリックプレフィクスは、その移動局によって用いられている特定の１つのトーンのみを用いる。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＹ_１およびＹ_０ ^′信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２１４を介してアナログ形式に変換され、アンテナ２１６、すなわちアンテナ１を介して送信するために、ＲＦ送信機２１５に供給される。
【００１７】
図３は本発明によるＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムの複雑性を軽減した実装形態の細部を簡略化して示したブロック図である。具体的には、送信される長さＮの信号ベクトルＸ_０＝［ｘ_０（０），ｘ_０（１），…，ｘ_０（Ｎ−１）］が、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット３０１に供給され、ＩＦＦＴユニット３０１は、よく知られている方法で、信号Ｘ_０の逆高速フーリエ変換を求め、Ｙ_０を生成する。この例では、Ｙ_０＝［ｙ_０（０），ｙ_０（１），…，ｙ_０（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_０）であり、これはＸ_０のＮポイントＩＦＦＴであり、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数１１】

である。さらにＹ_０は、制御式セレクタ３０２の第１の入力、および逆順共役複素数ユニット３０３に供給される。信号ベクトルＸ_０は、既に符号化され、例えばＰＳＫ、ＱＡＭ等を用いて変調されているデジタル信号であることに留意されたい。
【００１８】
同様に、送信される長さＮの信号ベクトルＸ_１＝［ｘ_１（０），ｘ_１（１），…，ｘ_１（Ｎ−１）］が、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット３０４に供給され、ＩＦＦＴユニット３０４は、よく知られている方法で、信号Ｘ_１の逆高速フーリエ変換を求め、Ｙ_１を生成する。この例では、Ｙ_１＝［ｙ_１（０），ｙ_１（１），…，ｙ_１（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_１）であり、これはＸ_１のＮポイントＩＦＦＴであり、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数１２】

である。さらに、Ｙ_１は制御式セレクタ３０５の第１の入力、および逆順、逆符号（−）共役複素数ユニット３０６に供給される。信号ベクトルＸ_１も、既に符号化され、例えばＰＳＫ、ＱＡＭ等を用いて変調されているデジタル信号であることに留意されたい。
【００１９】
逆順共役複素数ユニット３０３は、Ｙ_０からＸ_０ ^＊の逆フーリエ変換、すなわちＹ_０ ^′＝［ｙ_０ ^′（０），ｙ_０ ^′（１），…，ｙ_０ ^′（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_０ ^＊）を生成する。ここで、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数１３】

であり、^＊は共役複素数を示す。逆順の場合、ｙ_０ ^′（０）＝ｙ_０ ^＊（Ｎ）＝ｙ_０ ^＊（０）、ｙ_０ ^′（１）＝ｙ_０ ^＊（Ｎ−１）、…、ｙ_０ ^′（Ｎ−１）＝ｙ_０ ^＊（１）であることに留意されたい。さらに、Ｙ_０ ^′は制御式セレクタ３０５の第２の入力に供給される。制御式セレクタ３０５は、制御入力３１４に供給される信号を介して制御され、出力として、その第１の入力に供給される信号か、あるいはその第２の入力に供給される信号のいずれか、すなわちそれぞれＹ_１あるいはＹ_０ ^′のいずれかを選択することに留意されたい。
【００２０】
同様に、逆順、逆符号（−）共役複素数ユニット３０６は、Ｙ_１からＸ_１ ^＊の逆符号（−）、逆順フーリエ変換、すなわちＹ_１ ^′＝［ｙ_１ ^′（０），ｙ_１ ^′（１），…，ｙ_１ ^′（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_１ ^＊）を生成する。ここで、ｎ＝０、…、Ｎ−１の場合に、
【数１４】

であり、^＊は共役複素数を示す。逆順の場合、ｙ_１ ^′（０）＝−ｙ_１ ^＊（Ｎ）＝−ｙ_１ ^＊（０）、ｙ_１ ^′（１）＝−ｙ_１ ^＊（Ｎ−１）、…、ｙ_１ ^′（Ｎ−１）＝−ｙ_１ ^＊（１）であることに留意されたい。さらに、Ｙ_１ ^′は制御式セレクタ３０２の第２の入力に供給される。制御式セレクタ３０２も、制御入力３１３に供給される信号を介して制御され、出力として、その第１の入力に供給される信号か、あるいはその第２の入力に供給される信号のいずれか、すなわちそれぞれＹ_０あるいはＹ_１ ^′のいずれかを選択することに留意されたい。
【００２１】
制御式セレクタ３０２からの出力は、サイクリックプレフィクスユニット３０７に供給され、サイクリックプレフィクスユニット３０７は各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。サイクリックプレフィクスは、チャネル応答、および送信機において用いられるパルス整形フィルタ（図示せず）によって導入される分散を補償するために用いられる。サイクリックプレフィクスは、ＯＦＤＭ送信機において用いられるトーンに対してのみ付加されることに留意されたい。ここに記載する送信機は主に基地局において用いることを意図しているので、サイクリックプレフィクスは、利用可能な直交トーンの全てに対して付加される。しかしながら、その送信機が、１つのＯＦＤＭトーンのみを用いる移動局において用いられる場合、サイクリックプレフィクスは、その移動局によって用いられている特定の１つのトーンのみを用いる。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＹ_０およびＹ_１ ^′信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ３０８を介してアナログ形式に変換され、アンテナ３１０、すなわちアンテナ０を介して送信するために、ＲＦ送信機３０９に供給される。
【００２２】
同様に、制御式セレクタ３０５からの出力は、サイクリックプレフィクスユニット３１１に供給され、サイクリックプレフィクスユニット３１１は各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。再び、サイクリックプレフィクスは、チャネル応答、および送信機において用いられるパルス整形フィルタ（図示せず）によって導入される分散を補償するために用いられる。サイクリックプレフィクスは、ＯＦＤＭ送信機において用いられるトーンに対してのみ付加されることに留意されたい。ここに記載する送信機は主に基地局において用いることを意図しているので、サイクリックプレフィクスは、利用可能な直交トーンの全てに対して付加される。しかしながら、その送信機が、１つのＯＦＤＭトーンのみを用いる移動局において用いられる場合、サイクリックプレフィクスは、その移動局によって用いられている特定の１つのトーンのみを用いる。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＹ_１およびＹ_０ ^′信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ３１２を介してアナログ形式に変換され、アンテナ３１４、すなわちアンテナ１を介して送信するために、ＲＦ送信機３１３に供給される。
【００２３】
従って、第１の、例えば偶数のＯＦＤＭインターバルでは、制御式セレクタ３０２および３０５はそれぞれ信号ベクトルＹ_０およびＹ_１を選択し、そして第２の、例えば奇数のＯＦＤＭインターバルでは、制御式セレクタはそれぞれ信号ベクトルＹ_１ ^′およびＹ_０ ^′を選択する。それゆえ、第１のＯＦＤＭインターバルでは、サイクリックプレフィクスが前置され、その後Ｄ／Ａ変換された後の信号ベクトルＹ_０が、送信するためにアンテナ（０）３１０に供給され、サイクリックプレフィクスが前置され、その後Ｄ／Ａ変換された後の信号ベクトルＹ_１が、送信するためにアンテナ（１）３１４に供給される。第２の、すなわち奇数のＯＦＤＭインターバルでは、サイクリックプレフィクスが前置され、その後Ｄ／Ａ変換された後の信号ベクトルＹ_１ ^′が、送信するためにアンテナ（０）３１０に供給され、サイクリックプレフィクスが前置され、その後Ｄ／Ａ変換された後の信号ベクトルＹ_０ ^′が、送信するためにアンテナ（１）３１４に供給される。
【００２４】
それゆえ、ＯＦＤＭにおいて、図２に示される実装形態よりも著しく複雑性が軽減された実装形態を用いることにより、送信ダイバーシティが実現されることがわかる。
【００２５】
本発明の別の実施形態では、送信ダイバーシティを実現するために、３本以上のアンテナが有利に用いられる。各周波数サブチャネルでは、アンテナのうちの２本が一緒にグループ化され、図１のＡおよび図１のＢに示される信号パターンを用いる。グループ化するパターン、すなわち各周波数サブチャネルのためのアンテナの選択は変化する場合があることに留意されたい。
【００２６】
さらに、以下に記載する例は４本のアンテナを用いるが、３本以上の任意の数のアンテナが用いられる場合があることに留意されたい。さらに、これ以降「周波数サブチャネル」は、単に「サブチャネル」と呼ばれる。
【００２７】
図４のＡは、アンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいて、第１のアンテナ、この例ではアンテナ０から送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を図式的に示す。従って、図のように、第１のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは信号成分ｘ_０（０）を含み、第２のサブチャネルは０を含み、第３のサブチャネルは信号成分ｘ_０（２）を含み、第４のサブチャネルは０を含み、以下同様である。第２のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは信号成分−ｘ_１ ^＊（０）を含み、第２のサブチャネルは０を含み、第３のサブチャネルは信号成分−ｘ_１ ^＊（２）を含み、第４のサブチャネルは０を含み、以下同様である。
【００２８】
図４のＢは、アンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいて、第２のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を図式的に示す。従って、図のように、第１のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは信号成分ｘ_１（０）を含み、第２のサブチャネルは０を含み、第３のサブチャネルは０を含み、第４のサブチャネルは信号成分ｘ_０（３）を含み、以下同様である。第２のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは信号成分ｘ_０ ^＊（０）を含み、第２のサブチャネルは０を含み、第３のサブチャネルは０を含み、第４のサブチャネルは信号成分−ｘ_１ ^＊（３）を含み、以下同様である。
【００２９】
図４のＣは、アンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいて、第３のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を図式的に示す。従って、図のように、第１のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは０を含み、第２のサブチャネルは信号成分ｘ_０（１）を含み、第３のサブチャネルは信号成分ｘ_１（２）を含み、第４のサブチャネルは０を含み、以下同様である。第２のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは０を含み、第２のサブチャネルは信号成分−ｘ_１ ^＊（１）を含み、第３のサブチャネルは信号成分ｘ_０ ^＊（２）を含み、第４のサブチャネルは０を含み、以下同様である。
【００３０】
図４のＤは、アンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいて、第４のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を図式的に示す。従って、図のように、第１のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは０を含み、第２のサブチャネルは信号成分ｘ_１（１）を含み、、第３のサブチャネルは０を含み、第４のサブチャネルは信号成分ｘ_１（３）を含み、以下同様である。第２のＯＦＤＭ時間インターバルでは、第１のサブチャネルは０を含み、第２のサブチャネルは信号成分ｘ_０ ^＊（１）を含み、第３のサブチャネルは０を含み、第４のサブチャネルは信号成分ｘ_０ ^＊（３）を含み、以下同様である。
【００３１】
図のように、２本のアンテナからなる各グループでは、信号成分は、各サブチャネル上で時間的に対を形成する。この例では、アンテナのグループ化は、サブチャネル間で変化する。第１のサブチャネルでは、アンテナ０および１が一緒にグループ化され、第２のサブチャネルでは、アンテナ２および３が一緒にグループ化され、第３のサブチャネルでは、アンテナ０および２が一緒にグループ化され、第４のサブチャネルでは、アンテナ１および３が一緒にグループ化される、等となる。
【００３２】
図５は、ＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいてアンテナグループホッピングを達成する際に用いるための本発明の一実施形態の細部を簡略化して示すブロック図である。具体的には、送信される長さＮの信号ベクトルＸ_０＝［ｘ_０（０），ｘ_０（１），…，ｘ_０（Ｎ−１）］が、「信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ」５０１に供給される。同様に、送信される長さＮの信号ベクトルＸ_１＝［ｘ_１（０），ｘ_１（１），…，ｘ_１（Ｎ−１）］も、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１に供給される。本発明の図２の実施形態に関連して上に示したように、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１は、信号ベクトルＸ_０の共役複素数、すなわちＸ_０ ^＊＝［ｘ_０ ^＊（０），ｘ_０ ^＊（１），…，ｘ_０ ^＊（Ｎ−１）］と、信号ベクトルＸ_１の逆符号（−）共役複素数、すなわち−Ｘ_１ ^＊＝［−ｘ_１ ^＊（０），−ｘ_１ ^＊（１），…，−ｘ_１ ^＊（Ｎ−１）］とを生成するように動作する。信号成分Ｘ_０、Ｘ_１、Ｘ_０ ^＊および−Ｘ_１ ^＊から、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１は、この例では、図６に示されるような信号の行列を生成する。具体的には、Ｘ_０ ^′、Ｘ_１ ^′、Ｘ_２ ^′、Ｘ_３ ^′、Ｘ_４ ^′、Ｘ_５ ^′、Ｘ_６ ^′およびＸ_７ ^′によって表されるような信号が生成される。図６に示されるように、
【数１５】

ただし「^＊」は共役複素数を示す。
【００３３】
その後、Ｘ_０ ^′はＩＦＦＴユニット５０２に供給され、ＩＦＦＴユニット５０２は、本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_０′＝Ｆ^−１Ｘ_０′を生成する。Ｚ_０′は制御式セレクタ５０３の第１の入力に供給される。
【００３４】
同様に、Ｘ_１ ^′はＩＦＦＴユニット５０４に供給され、ＩＦＦＴユニット５０４は、やはり本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_１′＝Ｆ^−１Ｘ_１′を生成する。Ｚ_１′は制御式セレクタ５０３の第２の入力に供給される。制御式セレクタ５０３は、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１によって生成され、選択バス５１４から端子５１５に供給される制御信号に応答し、１つ置きのＯＦＤＭ時間インターバル、例えば偶数および奇数インターバル中に信号成分の選択をする。
【００３５】
制御式セレクタ５０３からの出力はサイクリックプレフィクスユニット５１６に供給され、サイクリックプレフィクスユニット５１６は、上記のように、各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＺ_０′あるいはＺ_１′信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ５１７を介してアナログ形式に変換され、アンテナ５１９、すなわちアンテナ０を介して送信するためにＲＦ送信機５１８に供給される。
【００３６】
Ｘ_２ ^′はＩＦＦＴユニット５０５に供給され、ＩＦＦＴユニット５０５は、本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_２′＝Ｆ^−１Ｘ_２′を生成する。Ｚ_２′は制御式セレクタ５０６の第１の入力に供給される。
【００３７】
同様に、Ｘ_３ ^′はＩＦＦＴユニット５０７に供給され、ＩＦＦＴユニット５０７は、やはり本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_３′＝Ｆ^−１Ｘ_３′を生成する。Ｚ_３′は制御式セレクタ５０６の第２の入力に供給される。制御式セレクタ５０６は、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１によって生成され、選択バス５１４から端子５２０に供給される制御信号に応答し、１つ置きのＯＦＤＭ時間インターバル、例えば偶数および奇数インターバル中に信号成分の選択をする。
【００３８】
制御式セレクタ５０６からの出力はサイクリックプレフィクスユニット５２１に供給され、サイクリックプレフィクスユニット５２１は、上記のように、各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＺ_２′あるいはＺ_３′は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ５２２を介してアナログ形式に変換され、アンテナ５２４、すなわちアンテナ１を介して送信するためにＲＦ送信機５２３に供給される。
【００３９】
Ｘ_４ ^′はＩＦＦＴユニット５０８に供給され、ＩＦＦＴユニット５０８は、本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_４′＝Ｆ^−１Ｘ_４′を生成する。Ｚ_４′は制御式セレクタ５０９の第１の入力に供給される。
【００４０】
同様に、Ｘ_５ ^′はＩＦＦＴユニット５１０に供給され、ＩＦＦＴユニット５１０は、やはり本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_５′＝Ｆ^−１Ｘ_５′を生成する。Ｚ_５′は制御式セレクタ５０９の第２の入力に供給される。制御式セレクタ５０９は、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１によって生成され、選択バス５１４から端子５２５に供給される制御信号に応答し、１つ置きのＯＦＤＭ時間インターバル、例えば偶数および奇数インターバル中に信号成分の選択をする。
【００４１】
制御式セレクタ５０９からの出力はサイクリックプレフィクスユニット５２６に供給され、サイクリックプレフィクスユニット５２６は、上記のように、各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＺ_４′あるいはＺ_５′は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ５２７を介してアナログ形式に変換され、アンテナ５２９、すなわちアンテナ２を介して送信するためにＲＦ送信機５２８に供給される。
【００４２】
Ｘ_６ ^′はＩＦＦＴユニット５１１に供給され、ＩＦＦＴユニット５１１は、本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_６′＝Ｆ^−１Ｘ_６′を生成する。Ｚ_６′は制御式セレクタ５１２の第１の入力に供給される。
【００４３】
同様に、Ｘ_７ ^′はＩＦＦＴユニット５１３に供給され、ＩＦＦＴユニット５１３は、やはり本発明の図２の実施形態に関連して上に示したのと同じようにして、その逆高速フーリエ変換、すなわちＺ_７′＝Ｆ^−１Ｘ_７′を生成する。Ｚ_７′は制御式セレクタ５１２の第２の入力に供給される。制御式セレクタ５１２は、信号および選択プロセッサ並びにディストリビュータ５０１によって生成され、選択バス５１４から端子５３０に供給される制御信号に応答し、１つ置きのＯＦＤＭ時間インターバル、例えば偶数および奇数インターバル中に信号成分の選択をする。
【００４４】
制御式セレクタ５１２からの出力はサイクリックプレフィクスユニット５３１に供給され、サイクリックプレフィクスユニット５３１は、上記のように、各ＯＦＤＭインターバル、すなわち各シンボル周期にサイクリックプレフィクスを前置する。その後、サイクリックプレフィクスを前置されたＺ_６′あるいはＺ_７′信号は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ５３２を介してアナログ形式に変換され、アンテナ５３４、すなわちアンテナ３を介して送信するためにＲＦ送信機５３３に供給される。
【００４５】
アンテナのグループ化は、トーン毎ではなく、トーンのクラスタにおいて行うことができることにもさらに留意されたい。実際に、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の特定のアンテナグループ化パターンを容易に達成することができる。１つのクラスタ化されたＯＦＤＭ通信システムについては、１９９９年６月２２日に発行された米国特許第５，９１４，９３３号を参照されたい。
【００４６】
当然、上記の実施形態は、本発明の原理の単なる例示にすぎない。実際には、多数の他の方法あるいは装置が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって考案されることができよう。具体的には、本発明は、時間的に対を形成する信号に関して記載されたが、それらは同じように周波数的に対を形成するか、時間および周波数の両方において対を形成することができることに留意されたい。さらにサンプリングされる信号より多くの信号を用いることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、ワイヤレス通信において、周波数選択性フェージングチャネルに対して用いることができる直交周波数分割多重化送信ダイバーシティシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡおよびＢよりなり、ＡはＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステム内の第１のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を示す図であり、ＢはＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステム内の第２のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の細部を簡略化したブロック図である。
【図３】本発明によるＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムの複雑性を軽減した実装形態の細部の簡略化したブロック図である。
【図４】ＡないしＤよりなり、ＡはアンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステム内の第１のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を示す図であり、ＢはアンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステム内の第２のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を示す図であり、ＣはアンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステム内の第３のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を示す図であり、ＤはアンテナグループホッピングＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステム内の第４のアンテナから送信する際に、本発明の一実施形態において用いるための時間的に対を形成する信号を示す図である。
【図５】ＯＦＤＭ送信ダイバーシティシステムにおいてアンテナグループホッピングを達成する際に用いるための本発明の一実施形態の細部を簡略化したブロック図である。
【図６】図５に示される本発明の実施形態において有利に用いられる場合があるＯＦＤＭ信号の行列の一例を示す図である。
【符号の説明】
２０２共役複素数
２０４逆符号（−）共役複素数
２０５、２０６セレクタ
２１７、２１８選択
２０９、２１３サイクリックプレフィクス
２１１、２１５ＲＦ送信機
２１２、２１６アンテナ

Claims

送信される第１および第２の周波数領域信号を含み、送信ダイバーシティを実現するために無線通信システムにおいて用いられる装置であって、
該第１の周波数領域信号の共役複素数を表す第３の周波数領域信号を発生するよう機能する手段、
該第２の周波数領域の逆符号（−）の共役複素数を表す第４の周波数領域信号を発生するよう機能する手段、
該第１ないし第４の周波数領域信号をそれぞれ表す第１ないし第４の時間領域信号を発生するよう機能する手段、
送信のための所定の時間インターバルにおいて該第１ないし第４の時間領域信号の選択された成分の対を形成して、該無線通信システムにおける周波数フェージングチャネルに対して送信ダイバーシティを提供するよう機能する対形成手段、および
前記時間領域信号を送信する第１のアンテナおよび少なくとも第２のアンテナ
からなり、
前記対形成手段は、少なくとも、第１の時間インターバルの間に前記第１のアンテナでの送信のための前記第１の時間領域信号の信号成分を制御可能に選択するとともに、第２の時間インターバルの間に前記第１のアンテナでの送信のための前記第４の時間領域信号の信号成分を制御可能に選択する第１の制御可能セレクタ、および第１の時間インターバルの間に前記第２のアンテナでの送信のための前記第２の時間領域信号の信号成分を制御可能に選択するとともに、および第２の時間インターバルの間に前記第２のアンテナでの送信のための前記第３の時間領域信号の信号成分を制御可能に選択する第２の制御可能セレクタを含む装置。
請求項１に記載の装置において、
該時間領域信号を発生するよう機能する該手段が、該周波数領域信号の高速逆フーリエ変換を得ることにより、該周波数領域信号を該時間領域信号に変換するよう機能する手段を含み、および
該変換するよう機能する手段が高速逆フーリエ変換を得るよう機能する複数の手段を含み、
該複数の高速逆フーリエ変換を得るように機能する手段の各々が、該周波数領域の個々のものと１対１対応に関連づけられている装置。
請求項１に記載の装置において、
該第１および第２の時間インターバルが直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）シンボルインターバルであり、そして該時間領域信号を発生するよう機能する該手段が、高速逆フーリエ変換を得るよう機能する複数の手段を含み、高速逆フーリエ変換を得るよう機能する該複数の手段の各々が該周波数領域信号の個々のものと１対１対応で関連づけられて該周波数領域信号を該時間領域信号に変換するようになっている装置。
請求項３に記載の装置において、
該第１の周波数領域信号がＸ_０＝[Ｘ_０（０），ｘ_０（１），・・・，ｘ_０（Ｎ−１）]の形をとり、その対応する第１の時間領域信号がＹ_０＝［ｙ_０（０），ｙ_０（１），・・・（Ｎ−１）］＝Ｆ^−１（Ｘ_０）の形をとり、ここで、Ｆ^−１は逆フーリエ変換であり、およびｙ_０（ｎ）は次式で与えられるものであり、ｎ＝０，・・・，Ｎ−１について

該第２の周波数領域信号がＸ_１＝［ｘ_１（０），ｘ_１（１），・・・ｘ_１（Ｎ−１）］の形をとり、その対応する第２の時間領域信号がＹ_１＝[ｙ_１（０），ｙ_１（１），・・・，ｙ_１（Ｎ−１）]＝Ｆ^−１（Ｘ_１）の形をとり、ここでＦ^−１は逆フーリエ変換であり、およびｙ_１（ｎ）は次式で与えられるものであり
ｎ＝０，・・・，ｎ−１について

該第３の周波数領域領域信号がＸ_０ ^＊＝[ｘ_０ ^＊（０），ｘ_０ ^＊（１），・・・ｘ_０ ^＊（ｎ−１）]の形で与えられ、その対応する第３の時間領域信号がＹ_０’＝[ｙ_０’（０），ｙ_０’（１），・・・，ｙ_０’（Ｎ−１）]＝Ｆ^−１（Ｘ_０ ^＊）の形で与えられ、ここで、Ｆ^−１は逆フーリエ変換であり、＊は共役複素数を表わし、およびｙ_０ ^’（ｎ）は次式で与えられるものであり、
ｎ＝０、・・・，Ｎ−１について

そして、該第４の周波数領域信号が−Ｘ_１ ^＊＝[−ｘ_１ ^＊（０），−ｘ_１ ^＊（１），・・・，−ｘ_１ ^＊（Ｎ−１）]の形をとり、その対応する第４の時間領域信号がＹ’_１＝[ｙ’_１（０），ｙ’_１（１），・・・，ｙ１（Ｎ−１）]＝Ｆ^−１（Ｘ^＊ _１）の形をとり、ここでＦ^−１は逆フーリエ変換であり、＊は変換複素数を表わし、及びｙ_１’（ｎ）は
ｎ＝０，・・・，Ｎ−１について、

で与えられるものである装置。
送信される第１および第２の周波数領域信号を含み、アンテナホッピングを通じて送信ダイバーシティを実現するために、無線通信システムにおいて用いられる装置であって、
該第１の周波数領域信号の共役複素数を表わす第３の周波数領域信号を発生するよう機能する手段と、
該第２の周波数領域信号の逆符号（−）の共役複素数を表わす第４の周波数領域信号を発生するよう機能する手段と、
選択された所定の関係を有する複数の周波数領域信号を少なくとも３つのアンテナを含む複数のアンテナに含ませるために該第１ないし第４の周波数領域信号の所定の周波数成分を選択するよう機能する第１の手段であって、該選択された所定の関係は、２つのアンテナが信号を送信するための複数の周波数サブチャンネルの各々に割当てられるというものである第１の手段と、
該複数の周波数領域信号を対応する複数の時間領域信号に変換するよう機能する手段と、
送信のための所定の時間インターバルにおいて該複数の時間領域信号のうちの所定のいくつかを選択して、該無線通信システムにおける周波数フェ−ジングチャネルに対して送信ダイバーシティを提供するよう機能する第２の手段とを含む装置。
請求項５に記載の装置において、
該変換するよう機能する手段が逆フーリエ変換を得ることによって、該周波数領域信号を該時間領域信号に変換するよう機能する手段を含み、および
該変換するよう機能する手段が高速逆フーリエ変換を得るよう機能する複数の手段を含み、
高速逆フーリエ変換を得るよう機能する該複数の手段の各々が該周波数領域信号の個々のものと１対１対応で関連づけられている装置。
請求項６に記載の装置において、
該時間インターバルが直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルインターバルである装置。
請求項７に記載の装置において、
該選択するよう機能する第１の手段が、該アンテナのグループの所定のシーケンスにおける周波数サブチャンネルに対して該少なくとも４つのアンテナのうちの２つのアンテナを含む異なるセットが割当てられるように、該周波数成分を選択するよう動作する装置。
請求項８に記載の装置において、さらに該時間領域信号を送信するために第４のアンテナを含み、該選択するよう機能する第１の手段が該アンテナのグループの所定のシーケンスにおける周波数サブチャンネルに対して該少なくとも４つのアンテナのうちの２つのアンテナを含む異なるセットが割当てられるような該周波数成分を選択するよう動作する装置。