JP5111524B2 - 位相遷移基盤のプリコーディングを使用するデータ送受信方法及びこれを支援する送受信機 - Google Patents

Description

本発明は、多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムで一般化された位相遷移基盤のプリコーディングを行うことでデータを送受信する方法、及びこれを支援する送受信機に関するものである。

最近、情報通信サービスの普遍化、多様なマルチメディアサービスの登場及び高品質サービスの出現などによって、無線通信サービスに対する要求が急速に増大している。このような要求に能動的に対処するためには、通信システムの容量増大が必要である。

無線通信環境で通信容量を増大させるための方案としては、可用周波数帯域を新しく探し出す方法と、限定された資源に対する効率性を高める方法とが考えられる。このうち、後者の方法で送受信機に多数のアンテナを装着し、資源活用のための空間的な領域を追加的に確保することでダイバーシティ利得を得るか、それぞれのアンテナを通してデータを並列に伝送することで伝送容量を高める多重アンテナ送受信技術が、最近大きな注目を受けながら活発に開発されている。

以下、このような多重アンテナ送受信技術のうち、特に直交周波数分割多重化方式（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる多重入力多重出力（ＭＩＭＯ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）システムの一般的な構造を、図１を参考にして説明する。

図１は、複数個の送受信（Ｒｘ／Ｔｘ）アンテナが備わったＯＦＤＭシステムを示すブロック図である。

図１を参照すると、送信端において、チャネルエンコーダー１０１は、伝送データビットに重複ビットを添付することでチャネルや雑音による影響を減少させ、マッパー１０３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−並列変換器１０５は、データシンボルを多数の副搬送波に載せるために並列化し、多重アンテナエンコーダー１０７は、並列化されたデータシンボルを時空間信号に変換する。

受信端での多重アンテナデコーダー１０９、並列−直列（Ｐ／Ｓ）変換器１１１、デマッパー１１３及びチャネルデコーダー１１５は、送信端での多重アンテナエンコーダー１０７、直列−並列変換器１０５、マッパー１０３及びチャネルエンコーダー１０１の逆機能をそれぞれ行う。

多重アンテナＯＦＤＭシステムでは、データの伝送信頼度を高めるための多様な技術が要求されるが、このうち空間ダイバーシティ利得を高める技法としては、時空間符号（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｃｏｄｅ；ＳＴＣ）、循環遅延ダイバーシティ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＣＤＤ）などがあり、信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）を高めるための技法としては、ビームフォーミング（Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ；ＢＦ）、プリコーディングなどがある。ここで、時空間符号及び循環遅延ダイバーシティは、主に送信端でフィードバック情報を利用できない開ループシステムの伝送信頼度を高めるために使用され、ビームフォーミング及びプリコーディングは、送信端でフィードバック情報を利用できる閉ループシステムで該当のフィードバック情報を通して信号対雑音比を最大化するために使用される。

以下、上述した各技法のうち、空間ダイバーシティ利得を高めるための技法及び信号対雑音比を高めるための技法として、特に循環遅延ダイバーシティとプリコーディングを説明する。

循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法は、多数個の送信アンテナを有するシステムでＯＦＤＭ信号を伝送するにおいて、全てのアンテナがそれぞれ異なる遅延または大きさで信号を伝送することで、受信端で周波数ダイバーシティ利得を得る技法である。

図２は、循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法を用いる多重アンテナシステムの送信端構成を示している。

図２を参照すると、ＯＦＤＭシンボルは、直列−並列変換器及び多重アンテナエンコーダーを通して各アンテナ別に分離されて伝達されるた後、チャネル間干渉を防止するための循環前処理部（ＣＰ；Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）が添付されて受信端に伝送される。このとき、最初のアンテナに伝達されるデータシークエンスはそのまま受信端に伝送されるが、その次の順番のアンテナに伝達されるデータシークエンスは、直ぐ前の順番のアンテナに比べて一定ビットだけ循環遅延されて伝送される。

一方、このような循環遅延ダイバーシティ技法を周波数領域で具現すると、上記の循環遅延は位相シークエンスの積で表現することができる。

以下、これに対する詳細な説明を図３を参照して説明する。

図３は、従来の位相遷移ダイバーシティ（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ、ＰＳＤ）方式に基づいたＭＩＭＯシステムの送信端を示すブロック図である。

図３を参照すると、周波数領域での各データシークエンスに、アンテナ別に互いに異なるように設定される所定の位相シークエンス（位相シークエンス１〜位相シークエンスＭ）を掛けた後、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、このデータを受信端に伝送することができる。

位相遷移ダイバーシティ技法を用いると、フラットフェーディングチャネル（ｆｌａｔ
ｆａｄｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）を周波数選択性チャネルに変化させることができ、チャネル符号を通して周波数ダイバーシティ利得を得るか、周波数選択的スケジューリングを通して多重使用者ダイバーシティ利得を得ることができる。

一方、プリコーディング技法には、閉ループシステムでフィードバック情報が有限である場合に用いられるコードブック基盤のプリコーディング方式と、チャネル情報を量子化してフィードバックする方式とがある。このうちコードブック基盤のプリコーディングは、送受信端で既に知っているプリコーディング行列のインデックスを送信端にフィードバックすることで、信号対雑音比（ＳＮＲ）利得を得る方式である。

図４は、前記コードブック基盤のプリコーディングを用いる多重アンテナシステムの送受信端構成を示している。ここで、送信端及び受信端は、それぞれ有限なプリコーディング行列（Ｐ_１〜Ｐ_Ｌ）を有しており、受信端では、チャネル情報を用いて最適のプリコーディング行列インデックス（ｌ）を送信端にフィードバックし、送信端では、フィードバックされたインデックスに該当するプリコーディング行列を伝送データ（χ_１〜χ_Ｍｔ）に適用する。参考として、次の表１は、２個の送信アンテナを有し、空間多重化率２を支援するＩＥＥＥ ８０２．１６ｅシステムで３ビットのフィードバック情報を使用するときに適用可能なコードブックの一例を表している。

上述した位相遷移ダイバーシティ技法は、上述した長所の他に、開ループで周波数選択性ダイバーシティ利得を得ることができ、閉ループでも周波数スケジューリング利得を得ることができるので、現在多くの注目を受けている。しかしながら、空間多重化率が１であるので、高いデータ伝送率を期待できなく、資源割り当てを固定的に行う場合、前記利得を得ることが難しいという問題がある。

また、上述したコードブック基盤のプリコーディング技法は、小さい量のフィードバック情報（インデックス情報）を要求しながら高い空間多重化率を用いることができるので、効果的なデータ伝送が可能であるという長所を有するが、フィードバックのために安定したチャネルが確保されるべきであるので、チャネル変化の激しい移動環境には適しておらず、特に閉ループシステムのみで適用可能であるという問題がある。

本発明の目的は、関連技術の短所及び限界による問題点を実質的に解消するために、位相遷移基盤のプリコーディング方法及びそのための送受信機を提供することにある。

本発明の一目的は、位相遷移基盤のプリコーディング方法を提供することで位相遷移ダイバーシティ方式及びプリコーディング方式の問題点を解決し、位相遷移基盤のプリコーディング行列を拡張または一般化する多様な方法を使用して位相遷移基盤のプリコーディング方式を適用する方法を提供することにある。

本発明の追加的な利点、目的及び特徴は、後述する発明の詳細な説明に一部が説明される。また、他の一部は、発明の詳細な説明を検討すると、当該技術分野の技術者にとって明らかである。また、他の一部は、本発明の実施によって習得される。本発明の目的及び他の利点は、添付された図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明で記載された構造によって実現される。

上述した課題を解決するための本発明の一様相によって、多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでのデータ伝送方法が提供される。この方法は、位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、プリコーディング行列を選択する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、位相遷移のための第１対角行列を決定する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、ユニタリ行列を決定する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列に資源別に送信シンボルを掛けることでプリコーディングする段階とを含み、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、前記プリコーディング行列、前記第１対角行列及び前記ユニタリ行列の積で決定されることを特徴とする。

本発明の他の様相によって、多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでデータ伝送を行う送受信機が提供される。この送受信機は、位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部としてプリコーディング行列を決定し、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として位相遷移のための第１対角行列を決定し、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部としてユニタリ行列を決定し、前記プリコーディング行列、前記第１対角行列及び前記ユニタリ行列を掛けることで前記位相遷移基盤のプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュールと、前記決定された位相遷移基盤のプリコーディング行列に資源別に伝送シンボルを掛けてプリコーディングを行うプリコーディングモジュールとを含む。

本発明の更に他の様相によって、多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでデータを受信するデータ受信方法が提供される。この受信方法は、位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、プリコーディング行列を選択する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、位相遷移のための第１対角行列を決定する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、ユニタリ行列を決定する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列に基づいて資源別に伝送シンボルを復号化する段階とを含み、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、前記プリコーディング行列、前記第１対角行列及び前記ユニタリ行列の積で決定される。

本発明の更に他の様相によって、多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでデータを伝送するデータ伝送方法が提供される。この伝送方法は、位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、プリコーディング行列を選択する段階、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、空間多重化率によって回転行列を決定する段階と、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列に資源別に伝送シンボルを掛けることでプリコーディングする段階とを含み、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、前記プリコーディング行列及び前記回転行列の積で決定される。

前記プリコーディング行列は、資源インデックス（ｋ）によって第１コードブック内で循環反復されるように選択される。

前記プリコーディング行列は、予め決定された単位によって反復される資源インデックスによって第１コードブック内で循環反復されるように選択される。前記予め決定された単位は、空間多重化率を考慮して決定される。

前記プリコーディング行列は、前記第１コードブックの一部から選択される。また、前記プリコーディング行列は、前記第１コードブックの一部を含む第２コードブックから選択される。

前記プリコーディング行列は、受信端から受信したフィードバック情報に基づいて前記第１コードブックから選択される。前記プリコーディング行列は、受信端から受信したフィードバック情報に基づいて選択される。

上述した本発明の一般的な記述及び後述する詳細な説明は、例示及び説明のためのもので、特許請求の範囲の説明のためのものである。

前記コードブックに含まれるプリコーディング行列のうち任意の一部は、空間多重化率、チャネル符号化率及び再伝送のうち一つ以上を考慮して決定される。

前記プリコーディング行列と前記データストリーム置換行列との積に電力制御対角行列を追加的に適用し、該当の副搬送波にプリコーディングを行うことができる。

本発明によると、従来の循環遅延ダイバーシティ、位相遷移ダイバーシティ及びプリコーディング技法の短所を補完する位相遷移基盤のプリコーディング技法を通して効率的な通信が可能になり、特に、位相遷移基盤のプリコーディング技法を一般化または拡張させ、送受信機の設計を単純化したり、通信効率をより一層向上させることができる。

以下では、本発明の好適な実施例に対して添付された図面を参照して説明する。可能であれば、各図面における同一の構成要素または類似した構成要素には同一の参照番号を与える。

本発明を説明する前に、本発明におけるほとんどの用語は、本発明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、出願人によって特別に必要なものとして選択されたもので、本発明に対する詳細な説明で使用される。したがって、出願人によって定義された各用語は、本発明の脈絡によって理解されるべきである。

本発明の深層的な理解及び記述の便宜のために、本技術分野でよく知られた一般的な構造及び装置は、ブロック図またはフローチャートによって表示されるか、または省略される。可能であれば、同一の構成要素または類似した構成要素には、各図面において同一の参照番号を与える。
（産業上の利用可能性）
本発明は、従来のＣＤＤ、ＰＳＤ及びプリコーディング方法による問題点を解決するための位相遷移基盤のプリコーディング方式を提供する。その結果、効率的な通信を行うことができる。特に、位相遷移基盤のプリコーディング方式は一般化または拡張され、送受信機の設計が簡略化されたり、通信効率が向上する。
（項目１）
多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでのデータ伝送方法において、
位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、プリコーディング行列を選択する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、位相遷移のための第１対角行列を決定する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、ユニタリ行列を決定する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列に資源別に送信シンボルを掛けることでプリコーディングする段階と、を含み、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、上記プリコーディング行列、上記第１対角行列及び上記ユニタリ行列の積で決定されることを特徴とする、位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目２）
上記プリコーディング行列は、資源インデックス（ｋ）によって第１コードブック内で循環反復されるように選択される、項目１に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目３）
上記プリコーディング行列は、予め決定された単位によって反復される資源インデックスによって第１コードブック内で循環反復されるように選択される、項目１に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目４）
上記予め決定された単位は、空間多重化率を考慮して決定される、項目３に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目５）
上記プリコーディング行列は、上記第１コードブックの一部から選択される、項目２に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目６）
上記プリコーディング行列は、上記第１コードブックの一部を含む第２コードブックから選択される、項目２に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目７）
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、下記の数式によって表現される、項目１に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。

ここで、

は上記プリコーディング行列で、

は送信アンテナの個数で、

は上記ユニタリ行列で、

は資源インデックスで、

は位相角で、

は空間多重化率である。
（項目８）
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、位相遷移のための第２対角行列を決定する段階をさらに含み、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、上記第２対角行列、上記プリコーディング行列、上記第１対角行列及び上記ユニタリ行列を掛けることで決定される、項目１に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目９）
上記プリコーディング行列は、受信端から受信したフィードバック情報に基づいて上記第１コードブックから選択される、項目２に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ伝送方法。
（項目１０）
多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでデータ伝送を行う送受信機において、
位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部としてプリコーディング行列を決定し、上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として位相遷移のための第１対角行列を決定し、上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部としてユニタリ行列を決定し、上記プリコーディング行列、上記第１対角行列及び上記ユニタリ行列を掛けることで上記位相遷移基盤のプリコーディング行列を決定するプリコーディング行列決定モジュールと、
上記決定された位相遷移基盤のプリコーディング行列に資源別に伝送シンボルを掛けてプリコーディングを行うプリコーディングモジュールと、を含む位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。
（項目１１）
上記プリコーディング行列は、資源インデックス（ｋ）によってコードブック内で循環反復されるように選択される、項目１０に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。
（項目１２）
上記プリコーディング行列は、コードブック大きさ（Ｎ）に対して対応する副搬送波のインデックス（ｋ）のモジュロ演算を行うことで選択される、項目１０に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。
（項目１３）
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、下記の数式によって表現される、項目１０に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。

ここで、

は上記プリコーディング行列で、

は送信アンテナの個数で、

は上記ユニタリ行列で、

は資源インデックスで、

は位相角で、

は空間多重化率である。
（項目１４）
上記プリコーディング行列決定モジュールは、上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として位相遷移のための第２対角行列を決定し、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、上記第２対角行列、上記プリコーディング行列、上記第１対角行列及び上記ユニタリ行列を掛けることで決定される、項目１０に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。
（項目１５）
上記プリコーディング行列は、受信端から受信したフィードバック情報に基づいて選択される、項目１１に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。
（項目１６）
上記フィードバック情報は、上記コードブックと連関したプリコーディング行列インデックス（ＰＭＩ）を含む、項目１５に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機。
（項目１７）
多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでデータを受信するデータ受信方法において、
位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、プリコーディング行列を選択する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、位相遷移のための第１対角行列を決定する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、ユニタリ行列を決定する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列に基づいて資源別に伝送シンボルを復号化する段階と、を含み、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、上記プリコーディング行列、上記第１対角行列及び上記ユニタリ行列の積で決定されることを特徴とする、位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ受信方法。
（項目１８）
上記プリコーディング行列は、資源インデックスによってコードブック内で循環反復されるように選択される、項目１７に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ受信方法。
（項目１９）
多数の副搬送波を用いる多重アンテナシステムでデータを伝送するデータ伝送方法において、
位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、プリコーディング行列を選択する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、空間多重化率によって回転行列を決定する段階と、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列に資源別に伝送シンボルを掛けることでプリコーディングする段階と、を含み、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、上記プリコーディング行列及び上記回転行列の積で決定されることを特徴とする、位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２０）
上記プリコーディング行列は、第１コードブックの一部から選択される、項目１９に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２１）
上記プリコーディング行列は、第１コードブックの一部を含む第２コードブックから選択される、項目１９に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２２）
上記第２コードブックは、上記空間多重化率、チャネルコーディング率及び再伝送のうち一つ以上を考慮して決定される、項目２１に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２３）
上記回転行列は、位相遷移のための対角行列とユニタリ行列との積を含む、項目１７に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２４）
上記プリコーディング行列は、予め決定された単位によって反復される資源インデックスによって第１コードブック内で循環反復されるように選択される、項目１７に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２５）
上記予め決定された単位は、上記空間多重化率を考慮して決定される、項目２４に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。
（項目２６）
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列の一部として、電力制御のための対角行列を決定する段階をさらに含み、
上記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、上記プリコーディング行列、上記回転行列及び上記電力制御のための対角行列の積によって決定される、項目１９または２０に記載の位相遷移基盤のプリコーディングを用いたデータ送信方法。

多重送受信（Ｔｘ／Ｒｘ）アンテナを備える直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムのブロック構成図である。 従来の循環遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）技法を用いる多重アンテナシステムの送信端構成図である。 従来の位相遷移ダイバーシティ（ＰＳＤ）技法を用いる多重アンテナシステムの送信端構成図である。 従来のプリコーディング技法を用いる多重アンテナシステム（ＭＩＭＯ ｓｙｓｔｅｍ）の送受信端構成図である。 位相遷移基盤のプリコーディングを行うための送受信機の主要構成を示したブロック図である。 位相遷移基盤のプリコーディングまたは位相遷移ダイバーシティの二つの適用例をグラフで示した図である。 位相遷移基盤のプリコーディング技法が適用されたＳＣＷ ＯＦＤＭ送信機の一実施例に対するブロック構成図である。 ＭＣＷ ＯＦＤＭ送信機の一実施例に対するブロック構成図である。

以下、本発明の明細書に添付された図面を参考にして、好適な実施例を詳細に説明する。
＜実施例１＞
位相遷移基盤のプリコーディング行列
図５は、位相遷移基盤のプリコーディングを行うための送受信機の主要構成を示したブロック図である。

位相遷移基盤のプリコーディングは、伝送しようとする全てのストリームを全体のアンテナを通して伝送し、このとき、それぞれ異なる位相のシークエンスを掛けて伝送する。一般的に、小さい循環遅延値を使用して位相シークエンスを生成すると、受信機で見るとき、チャネルに周波数選択性が生じながら周波数領域によってチャネルの大きさが増加または減少するようになる。

図５に示すように、送信機は、相対的に小さい循環遅延値によって揺らぐ周波数帯域のうち、周波数が大きくなり、チャネル状態が良好になる部分に使用者端末を割り当て、スケジューリング利得を確保する。このとき、各アンテナに対して一定に増加または減少する循環遅延値を適用するために、位相遷移基盤のプリコーディング行列を用いる。

位相遷移基盤のプリコーディング行列（Ｐ）は、次のように表現することができる。

ここで、ｋは、副搬送波のインデックスまたは特定の周波数帯域のインデックスを表し（ｋ＝１、２、３、４、…）または（ｋ＝０、１、２、３、…）、

（ｉ＝１、…、Ｎ_ｔ、ｊ＝１、…、Ｒ）は、ｋによって決定される複素加重値を表す。また、Ｎ_ｔは送信アンテナの個数を表し、Ｒは空間多重化率を表す。ここで、複素加重値は、アンテナに掛けられるＯＦＤＭシンボル及び該当の副搬送波のインデックスによって異なる値を有することができる。前記複素加重値は、チャネル状況及びフィードバック情報の有無のうち少なくとも一つによって決定される。

一方、前記数学式１のプリコーディング行列（Ｐ）は、多重アンテナシステムでのチャネル容量の損失を減少させるためにユニタリ行列の形態で設計されることが好ましい。ここで、ユニタリ行列の構成条件を決定するために、多重アンテナ開ループシステムのチャネル容量を次の数学式２で表現することができる。

ここで、Ｈは、Ｎ_ｒ×Ｎ_ｔ大きさの多重アンテナチャネル行列を表し、Ｎ_ｒは受信アンテナの個数を表す。前記数学式２に位相遷移基盤のプリコーディング行列（Ｐ）を適用すると、次の数学式３が成立する。

数学式３に示すように、チャネル容量の損失をなくすためには、ＰＰ^Ｈが単一行列（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍａｔｒｉｘ）になるべきであるので、位相遷移基盤のプリコーディング行列（Ｐ）は次の数学式４の条件を満足すべきである。

ただし、

はｎ×ｎ単位行列である。

位相遷移基盤のプリコーディング行列（Ｐ）がユニタリ行列になるためには、次の二つの条件、すなわち、電力制約条件及び直交制約条件を同時に満足すべきである。電力制約条件は、行列をなす各列（ｃｏｌｕｍｎ）の大きさを１にするもので、直交制約条件は、行列の各列間に直交特性を持たせるもので、これらを数学式５及び数学式６でそれぞれ表現することができる。

次に、２×２大きさの位相遷移基盤のプリコーディング行列の一般化された数学式の一例を提示し、前記二つの条件を満足するための関係式を説明する。数学式７は、送信アンテナが２個で、空間多重化率が２である位相遷移基盤のプリコーディング行列の一般式を表す。

ここで、α_ｉ、β_ｉ（ｉ＝１、２）は実数値を有し、θ_ｉ（ｉ＝１、２、３、４）は位相値を表し、ｋはＯＦＤＭ信号の副搬送波インデックスを表す。このようなプリコーディング行列をユニタリ行列の形態で具現するためには、数学式８の電力制約条件と数学式９の直交制約条件を満足すべきである。

ここで、“＊”は共役複素数を表す。前記数学式８と数学式９を全て満足する２×２位相遷移基盤のプリコーディング行列の一例は、数学式１０で表現することができる。

ここで、θ_２とθ_３は、直交制約条件によって数学式１１のような関係を有する。

プリコーディング行列は、送信端及び受信端のメモリにコードブック形態で保存されるが、前記コードブックは、有限個の互いに異なるθ_２値を通して生成された多様なプリコーディング行列を含むことができる。ここで、θ_２値は、チャネル状況とフィードバック情報の有無によって適切に設定され、フィードバック情報を使用する場合にはθ_２を小さく設定し、フィードバック情報を使用しない場合にはθ_２を大きく設定することで、高い周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。

一方、位相遷移基盤のプリコーディングに適用された遅延サンプルの大きさによって、周波数ダイバーシティ利得または周波数スケジューリング利得を得ることができる。図６は、遅延サンプルの大きさによる位相遷移基盤のプリコーディングの二つの適用例をグラフで示したものである。

図６に示すように、大きい値の遅延サンプル（または循環遅延）を用いる場合、周波数選択性周期が短くなるので、周波数選択性が高くなり、結局、チャネル符号は周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。これは、主に、チャネルの時間的変化が激しく、フィードバック情報の信頼性が低下する開ループシステムで用いられることが好ましい。

また、小さい値の遅延サンプルを用いる場合には、フラットフェーディングチャネルから変化された周波数選択性チャネルに、チャネルの大きさの増加部分と減少部分が存在する。したがって、ＯＦＤＭ信号の一定の副搬送波領域ではチャネルの大きさが増加し、他の副搬送波領域ではチャネルの大きさが減少する。

この場合、多数の使用者を収容するＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムで各使用者別にチャネルの大きさが増加した一定の周波数バンドを通して信号を伝送すると、信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）を高めることができる。また、各使用者別にチャネルの大きさが増加した周波数帯域が異なる場合が頻繁に発生するので、システムの立場で多重使用者ダイバーシティスケジューリング利得を得るようになる。一方、受信側では、フィードバック情報として、単純に各資源割り当てが可能な副搬送波領域のＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）情報のみを伝送すればよいので、相対的にフィードバック情報が小さくなるという長所を有する。

位相遷移基盤のプリコーディングのための遅延サンプル（または循環遅延）は、送受信機に予め定められた値であるか、受信機がフィードバックを通して送信機に伝達した値である。また、空間多重化率（Ｒ）も、送受信機に予め定められた値であるが、受信機が周期的にチャネル状態を把握して空間多重化率を算出し、これを送信機にフィードバックすることもでき、受信機がフィードバックしたチャネル情報を用いて、送信機が空間多重化率を算出及び変更することもできる。
＜実施例２＞
一般化された位相遷移ダイバーシティ行列
以上説明した位相遷移基盤のプリコーディング行列は、アンテナ数がＮ_ｔ（Ｎ_ｔは２以上の自然数）で、空間多重化率がＲ（Ｒは１以上の自然数）であるシステムに対して、次の数学式１２のような形態で表現される。

数学式１２は、従来の位相遷移ダイバーシティ技法を一般化して表現したものと見なされるので、以下では、数学式１２による多重アンテナ技法を一般化された位相遷移ダイバーシティ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＧＰＳＤ）と称することにする。
ここで、

は、Ｎ_ｔ個の送信アンテナとＲの空間多重化率を有するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号のｋ番目の副搬送波に対するＧＰＳＤ行列を表し、

は、

を満足するユニタリ行列（第２行列）として、各アンテナに相応する副搬送波シンボル間の干渉を最小化するために使用される。特に、位相遷移のための対角行列（第１行列）のユニタリ行列の特性をそのまま維持させるために、

自身もユニタリ行列の条件を満足することが好ましい。数学式１２で、周波数領域の位相角θｉ（ｉ＝１、…、Ｎ_ｔ）は、時間領域の遅延時間τｉ（ｉ＝１、…、Ｎ_ｔ）と次のような関係を有する。

ここで、Ｎ_ｆｆｔは、ＯＦＤＭ信号の副搬送波の個数を表す。

数学式１２の変形例として、数学式１４のような方式でＧＰＳＤ行列を求めることができる。

数学式１４の方式でＧＰＳＤ行列を構成すると、各データストリーム（またはＯＦＤＭ副搬送波）のシンボルがそれぞれ同一の位相だけ遷移されるので、行列の構成が容易になるという長所がある。すなわち、数学式１２のＧＰＳＤ行列が同一の位相の行（ｒｏｗ）を有する反面、数学式１４のＧＰＳＤ行列は同一の位相の列を有するので、各副搬送波シンボルが同一の位相だけ遷移される。数学式１４を拡張すると、数学式１５のような方式でＧＰＳＤ行列を求めることができる。

数学式１５によると、ＧＰＳＤ行列の行と列がそれぞれ独立的な位相を有するので、より多様な周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。

数学式１２、１４、１５の一例として、２個の伝送アンテナを有し、１ビットコードブックを使用するシステムのＧＰＳＤ行列式を数学式１６で表現することができる。

数学式１６でα値が定められると、β値は容易に定められるので、α値に対する情報を適切な二つの値に定めておき、これに対する情報をコードブックインデックスにフィードバックするように具現することができる。一例として、フィードバックインデックスが０であるとαを０．２にし、フィードバックインデックスが１であるとαを０．８にすることで、送受信機間で予め約束することができる。

数学式１２、１４、１５で、ユニタリ行列

の一例として、信号対雑音比（ＳＮＲ）利得を得るための所定のプリコーディング行列が用いられ、このようなプリコーディング行列としては、ウォルシュ・アダマール行列（Ｗａｌｓｈ Ｈａｄａｒｍａｒｄ ｍａｔｒｉｘ）またはＤＦＴ行列が使用される。このうち、ウォルシュ・アダマール行列が使用された場合の数学式１２によるＧＰＳＤ行列の一例は、数学式１７で表現することができる。

数学式１７は、４個の送信アンテナと空間多重化率４を有するシステムを前提としており、ここで、前記第２行列を適切に再構成することで、特定の送信アンテナを選択したり、空間多重化率を調節することができる。

一方、数学式１２、１４、１５のユニタリ行列

は、送信端及び受信端にコードブック形態で備わる。この場合、送信端は、受信端からコードブックのインデックス情報のフィードバックを受けて、自身が備えたコードブックから該当のインデックスの第２行列を選択した後、前記数学式１２、１４、１５のうち一つを用いて位相遷移基盤のプリコーディング行列を構成する。

数学式１２、１４、１５のユニタリ行列

として２×２、４×４ウォルシュコードを使用した場合のＧＰＳＤ行列の一例は、表２及び表３のように整理することができる。

＜実施例３＞
時間可変型の一般化された位相遷移ダイバーシティ
数学式１２、１４、１５のＧＰＳＤ行列で、対角行列の位相角（θ_ｉ）及び／またはユニタリ行列（Ｕ）は時間によって変更される。一例として、数学式１２に対する時間可変型のＧＰＳＤは、数学式１８のように表示することができる。

ここで、

は、特定の時間（ｔ）でＮ_ｔ個の送信アンテナとＲの空間多重化率を有するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号のｋ番目の副搬送波に対するＧＰＳＤ行列を表し、

は、

を満足するユニタリ行列（第４行列）として、各アンテナに相応する副搬送波シンボル間の干渉を最小化するために使用される。特に、位相遷移のための対角行列（第３行列）のユニタリ行列の特性をそのまま維持させるために、

自身もユニタリ行列の条件を満足することが好ましい。数学式１８で、位相角θｉ（ｔ）（ｉ＝１、…、Ｎ_ｔ）と遅延時間τｉ（ｔ）（ｉ＝１、…、Ｎ_ｔ）には次のような関係が成立する。

ここで、Ｎ_ｆｆｔは、ＯＦＤＭ信号の副搬送波の個数を表す。

数学式１８と数学式１９に示すように、時間遅延サンプル値とユニタリ行列は、時間の経過によって変わり得る。ここで、時間の単位は、ＯＦＤＭシンボル単位になるか、一定単位の時間になる。

時間可変型のＧＰＳＤを得るためのユニタリ行列として２×２ウォルシュコードを使用したＧＰＳＤ行列の一例は、次の表４のように整理することができる。

時間可変型のＧＰＳＤを得るためのユニタリ行列として４×４ウォルシュコードを使用したＧＰＳＤ行列の一例は、次の表５のように整理することができる。

実施例３では、数学式１２に対する時間可変型ＧＰＳＤ行列を開示したが、時間可変型ＧＰＳＤ行列は、数学式１４と数学式１５での対角行列及びユニタリ行列にも同一に適用することができる。したがって、以下の実施例は、数学式１２を一例として説明するが、数学式１４、１５にも同一に適用可能であることが本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって自明である。
＜実施例４＞
一般化された位相遷移ダイバーシティの拡張
実施例２で対角行列及びユニタリ行列で構成されたＧＰＳＤ行列に、プリコーディング行列に該当する第３行列を追加し、拡張されたＧＰＳＤ行列を構成することができ、これを次の数学式２０で表現することができる。

拡張されたＧＰＳＤ行列は、数学式１２に比べたとき、Ｎ_ｔ×Ｒ大きさのプリコーディング行列（Ｐ）が対角行列の前に追加される。したがって、対角行列の大きさはＲ×Ｒに変更されることを特徴とする。前記追加されるプリコーディング行列

は、特定の周波数帯域または特定の副搬送波シンボルに対して異なるように設定されるが、開ループシステムでは固定行列（ｆｉｘｅｄ ｍａｔｒｉｘ）に設定されることが好ましい。このようなプリコーディング行列

の追加によって、より最適化された信号対雑音比（ＳＮＲ）利得を得ることができる。

送信端及び受信端には、多数のプリコーディング行列（Ｐ）を含むコードブックが備わることが好ましい。

一方、拡張されたＧＰＳＤ行列で、プリコーディング行列（Ｐ）、対角行列の位相角（θ）及びユニタリ行列（Ｕ）のうち少なくとも一つは時間によって変更される。このために、所定の時間単位または所定の副搬送波単位で次の順番のプリコーディング行列（Ｐ）のインデックスがフィードバックされると、所定のコードブックから前記インデックスに相応する特定のプリコーディング行列（Ｐ）を選択することができる。

本実施例による拡張されたＧＰＳＤ行列式は、数学式２１のように表現することができる。

拡張されたＧＰＳＤ行列の一例として、２個及び４個の伝送アンテナを有する多重アンテナシステムに対する行列式は、数学式２２及び数学式２３で表現することができる。

ここでは、ユニタリ行列（Ｕ）としてＤＦＴ行列を使用したが、必ずこれに限定することはなく、ウォルシュ・アダマールコードなどの単位条件を満足する行列であればいずれも使用可能である。

また、拡張されたＧＰＳＤ行列の他の一例として、４個の伝送アンテナを有する多重アンテナシステムに対する行列式は、数学式２４で表現することができる。

数学式２４で、拡張されたＧＰＳＤ行列は、数学式１２に比べると、Ｎ_ｔ×Ｎ_ｔ大きさの対角行列（Ｄ１）とＮ_ｔ×Ｒ大きさのプリコーディング行列（Ｐ）が対角行列（Ｄ２）の前に追加される。したがって、対角行列（Ｄ２）の大きさはＲ×Ｒに変更されることを特徴とする。

前記追加されるプリコーディング行列

は、特定の周波数帯域または特定の副搬送波シンボルに対して異なるように設定され、開ループシステムでは固定行列に設定されることが好ましい。

プリコーディング行列

を追加することで、最適のＳＮＲを獲得することができる。

送受信端は、複数のプリコーディング行列（Ｐ）を有することが好ましい。

この場合、対角行列（Ｄ１）と対角行列（Ｄ２）を通して、一つのシステムで位相角を同時に二つの種類に遷移させることができる。一例として、対角行列（Ｄ１）を通して小さい値の位相遷移を適用し、対角行列（Ｄ２）を通して大きい値の位相遷移を適用する場合、前者によって多重使用者ダイバーシティスケジューリング利得を得ることができ、後者によって周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。この場合、対角行列（Ｄ１）は、システムの性能向上のために使用され、対角行列（Ｄ２）は、各ストリーム間のチャネルを平均化するために使用される。

また、対角行列（Ｄ１）を通して大きい値の位相遷移を適用して周波数ダイバーシティ利得を増加させ、対角行列（Ｄ２）を通して大きい値の位相遷移を適用して各ストリーム間のチャネルを平均化することができる。このような利得は、数学式２１の構造から得ることができる。

このとき、数学式２１の行列（Ｐ）は、受信機からフィードバック情報なしに副搬送波単位または周波数資源単位で変形して使用することができる。このような形式は数学式２５のように表現することができる。

数学式２５で、

は、資源インデックス

ごとに異なるプリコーディング行列（Ｐ）を使用することで周波数ダイバーシティ利得を増加させ、対角行列と単一行列（Ｕ）を通して各ストリーム間のチャネルを平均化する。＜実施例５＞
コードブック部分集合制限技法の使用
例えば、

個のプリコーディング行列を含むコードブックに、基地局または端末によってコードブックの一定部分のみを使用するコードブック部分集合制限技法を適用する場合、

個のプリコーディング行列は、

の個数のプリコーディング行列に減少して使用すべきである。ここで、コードブック部分集合制限技法は、多重セル干渉を減少させるために使用されるか、複雑度を減少させるために使用される。ここで、常に

の条件を満足すべきである。

例えば、コードブックの全体のプリコーディング行列の個数が

であると仮定すると、全体集合のコードブック

と、一例として、６個のプリコーディング行列のうち４個のプリコーディング行列のみを使用するように決定されたコードブック

は、下記の数学式２６のように表現することができる。

上記の数学式２６で、

は、

コードブックのインデックスを再び配列した等価コードブックである。

＜実施例６＞
コードブック内のプリコーディング行列を循環反復して使用
例えば、特定の時間で送受信機間に定めておいたプリコーディング行列集合が予め定義されている場合、数学式２７のように表現することができる。

数学式２７で、プリコーディング行列の集合は、

個のプリコーディング行列を含んでいる。

上記の数学式２７は、下記の数学式２８のような形態で単純化することができる。

すなわち、数学式２７と数学式２８は、コードブックを表す

内のプリコーディング行列を副搬送波または資源インデックスによって循環反復して使用する方法を表す。

そして、上記の数学式２８で、

は、データストリームを混合する役割をするが、

は、循環行列と称することができ、数学式２７に示すように、空間多重化率（Ｒ）によって選択される。さらに、

は、下記の数学式２９のような簡単な形態で表現することもできる。

追加的に、数学式２６の

個のプリコーディング行列を含むコードブックに、基地局または端末によってコードブックの一定部分のみを使用するコードブック部分集合制限技法を適用する場合、

個のプリコーディング行列は、

の個数のプリコーディング行列に減少して使用すべきである。

上述したコードブック内でプリコーディング行列を循環反復して使用する方法は、コードブック制限技法が適用されたコードブック内でも使用される。

したがって、等価コードブックを適用する場合、数学式２８は、下記の数学式３０のように表現される。

上記の数学式３０のｋは、副搬送波または周波数資源インデックスを表し、上記の場合には

である。すなわち、数学式３０は、プリコーディング行列が制限されたコードブックを表す

内のプリコーディング行列を副搬送波または資源インデックスによって循環反復して使用する方法を表す。
＜実施例６−１＞
所定の単位でコードブック内のプリコーディング行列を循環反復して使用
数学式２８は、周波数資源設定によって下記の数学式３１のように表現することができる。

上記の数学式３１で、

は、副搬送波インデックスまたは仮想資源インデックスになる。

は、開始インデックスによって数学式３１で二つの方法から選択される。

数学式３１で、

が副搬送波インデックスである場合、プリコーディング行列は

個の副搬送波に対して反復され、前記プリコーディング行列は、コードブック

に含まれた

個のプリコーディング行列のうち副搬送波インデックス

によって循環反復される。

副搬送波当たりのプリコーディング行列の例示的なリストは、次のように表すことができる。

［１１２２３３４４５５ １１２２３３４４５５…］または
［０００１１１２２２３３３４４４ ０００１１１２２２３３３４４４…］
一番目のリストは、

である場合を表し、二番目のリストは、

である場合を表す。ここで、Ｋは、サブフレーム内の資源の個数である。

数学式３１は、プリコーディング行列が

個のプリコーディング行列内で変わり得る場合を表したものである。そして、

値は、プリコーディング行列の空間多重化率などを使用して決定することができる。例えば、

の形態で使用することができる。

また、数学式２６を通して説明したコードブック部分集合制限技法を適用する場合にも、上記のように、プリコーディング行列を所定個数の副搬送波または仮想資源単位で変更可能である。これは、以下の数学式３２で表現される。

数学式３２は、数学式３１と比較したとき、

値によって

単位でプリコーディング行列が変わる形態を表す点で同一であるが、プリコーディング行列が

個のプリコーディング行列内で変わる点で差がある。

コードブック内に含まれたプリコーディング行列の個数または循環反復されるプリコーディング行列の個数によって、周波数ダイバーシティ利得が変わり得る。したがって、数学式３２のように、コードブック部分集合制限方式を用いて特定の周波数資源ごとにプリコーディング行列の循環反復を適用し、周波数ダイバーシティ技法を適用する場合、コードブック部分集合を決定するための多様な方式が以下で説明される。

＜実施例５−１＞
空間多重化率Ｒによるコードブック部分集合制限技法
空間多重化率（ｒａｎｋ）によって、部分集合を異なるように定義することができる。例えば、空間多重化率が低い場合には、部分集合の個数を大きくし、周波数ダイバーシティ利得を最大に得ることができ、空間多重化率が高い場合には、部分集合の個数を小さくし、性能を維持しながら複雑度を減少させることができる。

数学式３３は、各空間多重化率によって異なる大きさのコードブック部分集合を定義する方法の一例を表す。

上記の数学式３３で、

は、空間多重化率Ｒによるコードブックの部分集合のプリコーディング行列の個数を表す。これによって、実施例５のコードブック部分集合制限技法を適用したコードブックに対してプリコーディング行列を循環反復して使用する場合、受信機の複雑度を減少させ、性能を向上させることができる。

＜実施例５−２＞
チャネル符号化率によるコードブック部分集合制限技法
チャネル符号化率によって、部分集合を異なるように定義することができる。例えば、周波数ダイバーシティ利得は、通常、チャネル符号化率が低い場合に高い性能を得ることができ、チャネル符号化率が高い場合には性能が低下する。したがって、同一の空間多重化率環境でチャネル符号化率によって異なる大きさのコードブック部分集合を使用し、性能を最適化することができる。

＜実施例５−３＞
再伝送によるコードブック部分集合制限技法
再伝送を考慮して、部分集合を異なるように定義することができる。例えば、再伝送時に、最初の伝送時に使用されたコードブック部分集合以外の他の部分集合を使用するで、受信機の再伝送成功確率を高めることができる。したがって、再伝送可否または再伝送回数によって、コードブック部分集合のプリコーディング行列の個数は同一であるが、他の部分集合を使用してプリコーディング行列の循環反復方法を使用することで、システムの性能を向上させることができる。

＜実施例７＞
送信アンテナ別電力制御を使用する一般化された位相遷移ダイバーシティの拡張
プリコーディング技法に対して、送信アンテナ別に周波数または時間によって異なる大きさの電力値を使用して、性能向上または効率的な電力使用を可能にすることができる。例えば、数学式２８、数学式３０、数学式３１及び数学式３２を用いて送信アンテナ別電力制御方式を適用することができる。

特に、

個のプリコーディング行列を含むコードブックを使用して、数学式３１の例を下記の数学式３４のように表現することができる。

上記の数学式３４で、

は、上述したように、データストリームを混合する役割をする回転行列として、数学式２９のような形態で表現することもできる。そして、

は、対角行列として、ｍ番目の周波数領域またはｔ時間によって各送信アンテナ別に異なる大きさの電力を送れるようにする電力制御対角行列を表す。また、

は、ｉ番目の送信アンテナのｍ番目の周波数領域でｔ時間に使用される電力制御因子を表す。

上記の数学式３４は、

個のプリコーディング行列を有するコードブックを用いて、循環反復を用いた方式に送信アンテナ別電力制御を適用した方式を表現したもので、下記の数学式３５は、数学式３２でのコードブックの部分集合制限技法を用いて、循環反復を用いた方式に送信アンテナ別電力制御を適用した方式を表現したものである。

数学式３５において

がそれぞれ表すことは、上記の数学式３４の場合と同一である。ただし、プリコーディング行列が

個のプリコーディング行列内で循環反復される点で差がある。

＜実施例８＞
位相遷移基盤のプリコーディングを行う送受信機
一般的に、通信システムは、送信機及び受信機を含む。ここで、送信機及び受信機は、送信機能及び受信機能を全て行う送受信機といえる。ただし、フィードバックに関する説明を明確にするために、一般的なデータ伝送を担当するものを送信機といい、送信機にフィードバックデータを伝送するものを受信機という。

ダウンリンクで、送信機は基地局の一部分であり、受信機は端末機の一部分である。アップリンクで、送信機は端末機の一部分であり、受信機は基地局の一部分である。基地局は多数の受信機及び多数の送信機を含むことができ、端末機も多数の受信機及び多数の送信機を含むことができる。一般的に、受信機の各構成は、それに対応する送信機の各構成の逆機能を行うので、以下では、送信機のみに対して詳細に説明する。

図７は、位相遷移基盤のプリコーディング技法が適用されたＳＣＷ ＯＦＤＭ送信機の一実施例に対するブロック構成図で、図８は、ＭＣＷ ＯＦＤＭ送信機の一実施例に対するブロック構成図である。

図７及び図８を参照すると、チャネルエンコーダー５１０，６１０、インターリーバ５２０，６２０、高速逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）５５０，６５０及びアナログ変換器５６０，６６０を初めとするその他の構成は、図１の構成と同一であるので、それに対する説明を省略し、ここでは、プリコーダー５４０，６４０のみに対して詳細に説明する。

プリコーダー５４０，６４０は、プリコーディング行列決定モジュール５４１，６４１と、プリコーディングモジュール５４２，６４２とを含んで構成される。

プリコーディング行列決定モジュール５４１，６４１は、数学式１２、１４、１５及び数学式２０、２１のうち一つの形態で位相遷移基盤のプリコーディング行列を決定する。具体的なプリコーディング行列決定方法は、実施例２乃至実施例４を通して詳細に説明したので、それに対する説明を省略する。数学式１２、１４、１５及び数学式２０、２１のうち一つの形態で決定された位相遷移基盤のプリコーディング行列は、数学式１８に示すように、時間によって副搬送波間干渉排除のためのプリコーディング行列及び／または対角行列の位相角及び／またはユニタリ行列を変更することができる。

また、プリコーディング行列決定モジュール５４１，６４１は、前記プリコーディング行列及びユニタリ行列のうち少なくとも一つを、受信端からフィードバックされた情報に基づいて選択することができる。このとき、前記フィードバック情報は、所定のコードブックに対する行列インデックスを含むことが好ましい。

プリコーディングモジュール５４２，６４２は、前記決定された位相遷移基盤のプリコーディング行列に該当の副搬送波に対するＯＦＤＭシンボルを掛けてプリコーディングを行う。

一般的に、受信端の個別的な構成要素は、送信端の構成要素とは反対の機能を有する。以下、位相遷移基盤のプリコーディング行列を有するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでの受信端を説明する。

まず、受信端は、送信端からパイロット信号を受信し、受信したパイロット信号を使用してＭＩＭＯチャネル情報を獲得する。その次に、受信端は、位相遷移基盤の行列を前記獲得したＭＩＭＯチャネル情報に掛けて等価のＭＩＭＯチャネル情報を獲得する。位相遷移基盤のプリコーディングは、一つ以上の空間多重化率（またはランク）情報及び前記送信端からのプリコーディング行列情報に基づいて決定される。

受信端は、前記等価ＭＩＭＯチャネル情報及び前記受信端から受信した信号ベクトルを用いてデータ信号を抽出することができる。そして、エラー検出／修正のために前記抽出されたデータ信号にチャネル復号化が行われ、最後に、前記送信端によって送信されたデータを抽出することができる。ＭＩＭＯ受信方式によると、予め決定された動作が反復的に使用されるか、追加的な復号化動作がさらに含まれる。

本発明に係る位相遷移基盤のプリコーディング方式に基づいた受信端は、ＭＩＭＯ受信方式にそのまま従いながら、何らかの変形なしにそのまま適用される。したがって、ＭＩＭＯ受信方式に対する詳細な内容は省略する。

本発明は、従来のＣＤＤ、ＰＳＤ及びプリコーディング方法などの問題を解決するための位相遷移基盤のプリコーディング技法を提供することで、効率的な通信を具現することができる。特に、位相遷移基盤のプリコーディング技法は、一般化または拡張され、送受信機の設計が簡素化されるか、通信効率が増加する。

本発明に記載されたほとんどの用語は、本発明の機能を考慮して定義されたもので、本技術分野の当業者であれば、この用語を他の形式で定義することもできる。したがって、上述した各用語は、本発明に記載された全ての内容に基づいて理解されるべきである。

以上説明した本発明の属する技術分野の当業者であれば、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更しない範囲で他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができる。したがって、以上説明した実施例は、全ての面で例示的なもので、限定的でないものとして理解することができる。本発明の範囲は、上述した詳細な説明よりも後述する特許請求の範囲によって表すことができ、特許請求の範囲の意味、範囲及びその同一の概念から導出される全ての変更または変形形態が本発明の範囲に含まれる。

本発明の好適な各実施例は、例示のために記載されたもので、当業者であれば、添付された特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない限度内で多様な変形が可能であることを理解することができる。

Claims (8)

1. 複数の副搬送波を用いて多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを伝送する方法であって、
   前記方法は、
   位相遷移基盤のプリコーディング行列の第１部分として、第１コードブックからプリコーディング行列を選択することと、
   前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の第２部分として、位相遷移のための第１対角行列を決定することと、
   前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の第３部分として、第２コードブックからユニタリ行列を選択することと、
   前記位相遷移基盤のプリコーディング行列を用いて前記データをプリコーディングすることと
   を含み、
   前記位相遷移基盤のプリコーディング行列は、
   

   

   に従って、前記プリコーディング行列、前記第１対角行列、前記ユニタリ行列を乗算することにより決定され、
   ここで、
   

   

   は、前記プリコーディング行列であり、Ｎ_ｔ×Ｒの次元を有し、
   

   

   は、送信アンテナの個数であり、
   

   

   は、ユニタリ行列であり、Ｒ×Ｒの次元を有し、
   

   

   は資源インデックスであり、
   θ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｒ）
   は位相角の値であり、
   

   

   は空間多重化率であり、
   前記プリコーディング行列は、モジュロ演算を用いて前記第１コードブックから循環的に選択される、方法。
2. 前記プリコーディング行列、前記第１対角行列、前記ユニタリ行列のうちの少なくとも１つは、時間的に変化する、請求項１に記載の方法。
3. 前記プリコーディング行列および前記ユニタリ行列のうちの少なくとも１つは、受信端から受信されたフィードバック情報に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
4. 前記フィードバック情報は、前記第１コードブックおよび第２コードブックのうちの少なくとも１つに関連付けられた行列インデックスを含む、請求項３に記載の方法。
5. 複数の副搬送波を用いて多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）システムにおいてデータを伝送する送受信機であって、
   前記送受信機は、
   プリコーディング行列決定モジュールであって、
   位相遷移基盤のプリコーディング行列の第１部分として第１コードブックからプリコーディング行列を選択することと、
   前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の第２部分として位相遷移のための第１対角行列を決定することと、
   前記位相遷移基盤のプリコーディング行列の第３部分として第２コードブックからユニタリ行列を選択することと、
   

   

   に従って、前記プリコーディング行列、前記第１対角行列、前記ユニタリ行列を乗算することにより、前記位相遷移基盤のプリコーディング行列を決定することと
   を行い、
   

   

   は、前記プリコーディング行列であり、Ｎ_ｔ×Ｒの次元を有し、
   

   

   は、送信アンテナの個数であり、
   

   

   は、ユニタリ行列であり、Ｒ×Ｒの次元を有し、
   

   

   は資源インデックスであり、
   θ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｒ）
   は位相角の値であり、
   

   

   は空間多重化率であり、
   前記プリコーディング行列は、モジュロ演算を用いて前記第１コードブックから循環的に選択される、プリコーディング行列決定モジュールと、
   対応する副搬送波のデータストリームによって前記決定された位相遷移基盤のプリコーディング行列に乗算することによりプリコーディングを行うプリコーディングモジュールと
   を含む、送受信機。
6. 前記プリコーディング行列、前記第１対角行列、前記ユニタリ行列のうちの少なくとも１つは、時間的に変化する、請求項５に記載の送受信機。
7. 前記プリコーディング行列および前記ユニタリ行列のうちの少なくとも１つは、受信端から受信されたフィードバック情報に基づいて選択される、請求項５に記載の送受信機。
8. 前記フィードバック情報は、前記第１コードブックおよび第２コードブックのうちの少なくとも１つに関連付けられた行列インデックスを含む、請求項７に記載の送受信機。

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