WO2006106770A1

WO2006106770A1 - 送信システム、送信方法、受信システム及び受信方法

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Publication number: WO2006106770A1
Application number: PCT/JP2006/306541
Authority: WO
Inventors: Zheng Zhao; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-10-12
Also published as: EP1860791A1; US7826558B2; US20090034586A1; CN101160747A; CN101160747B; JPWO2006106770A1; JP4709211B2; CN1841962A

Abstract

　第１正規化手段（１２）は第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2を正規化し、第１拡散手段（１３）は第１正規化手段（１２）の出力を拡散する。ＳＴＴＤ符号化手段（１４）は第１符号ストリームｓ1と第２符号ストリームｓ2に対してＳＴＴＤ符号化を行う。第２正規化手段（１５）はＳＴＴＤ符号化手段（１４）の出力を正規化し、第２拡散手段（１６）は第１正規化手段（１２）と同一の拡散コードを用いて第２正規化手段（１５）の出力を拡散する。直交変換手段（１７）が各符号の第２パス拡散系列中の奇数個目のチップに対して負を取り、奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換する。合成手段（１８）は第１パスの第１拡散系列と第２拡散系列をそれぞれ直交変換された第２パスの第１拡散系列と第１拡散系列と加算する。これにより、受信側で送信系列の直交性を利用して、より低い複雑度で受信信号の検出を実現することができる。

Description

明細書

送信システム、送信方法、受信システム及び受信方法

技術分野

[0001] 本発明は、マルチアンテナ CDMA無線通信システムにおける時空間送信系列の送受信に関し、具体的には、送信する系列が直交性を有し、受信側で低い複雑度で受信信号の検出を実現できる送信システム、送信方法と相応の受信システム、受信方法に関する。

背景技術

[0002] MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)システムは、 3Gと 4Gセルラーシステム、固定無線アクセスシステム及び無線ローカルエリアネットワークにおいて高速伝送を実現する最も潜在能力を持つ技術である（非特許文献 1)。 MIMOシステムは、空間ダイバーシチシステムと多元接続システムの 2種類に大別され、それぞれ異なる特性と長所を持つ。

[0003] 空間ダイバーシチシステムでは異なるアンテナで同一のデータを送信し、各アンテナの空間フェージング特性の統計が独立して、るため、このような伝送方式は空間選択性フェージングに有効に対抗できる。 STTD (Space-Time block coding based T ransmit Diversity, STTD)が即ちこういうシステムである。 STTDは特殊な直交設計を有し、優れた性能や実現性から、学術界と産業界で広く注目され、現在では最も研究され且つ使用される時空間符号化と変調の技術となっている。この技術が提案されてから間もなぐ WCDMA提案 3G TS 25. 221 (非特許文献 6)に正式に取り入れられ、採用する符号ィ匕方式は典型的な 2 X 2時空間ブロック符号である。

[0004] 多元接続システムはシリアル Zパラレル (S/P)変換後のビットストリームを異なるァンテナで送信し、異なるアンテナ無線チャネルの独立性を利用して同時に伝送された異なるデータを識別し、システムの容量を増加させる。多元接続システムとして、 V — BLASTシステムが挙げられる。

[0005] V— BLASTシステムは大きい容量を有し、空間ダイバーシチの能力を備え、また、同一時刻に送信された異なるデータを識別するために、送信アンテナ数以上の受信側のアンテナ数が求められている。しかしながら、セルラー通信システムについて言えば、携帯電話のサイズと携帯性への要求がアンテナの数を制限している。

[0006] この問題を解決するために、 Nortelは 3GPPのために MPD (Multi- path Diversity) を提案している (非特許文献 2、非特許文献 3、非特許文献 4、非特許文献 5)。 MPD は V— BLASTと同様のスループット率を有している力送信アンテナ数以上の受信アンテナを要求しない。 MPD送信システムは図 1に示すように、まず、 SZP変換手段 81はデータソースからの符号ストリームに対して SZP変換を行って、第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sの二つの符号ストリームを得る。

1 2

[0007] 次に、上述の第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sは分岐され、その中の一つ

1 2

のブランチは第 1正規化手段 82で、例えば、送信される符号の電力が 1となるよう第 1 符号ストリームと第 2符号ストリームの符号に定数 1/ 2を掛ける等の正規ィ匕処理が行われる。正規化された符号ストリームはそれから第 1拡散手段 83で拡散処理される。例えば、特定の拡散コードと拡散される符号とを掛け合わせ、第 1パスの第 1拡散系列と第 2拡散系列を出力する。

[0008] もう一つのブランチの符号ストリームは、 STTD符号ィ匕手段 84に入力され、次の（1 )に示す処理が行われる。

[数 1]

V *ヽ

V 2 J ⁵. J

[0009] STTD符号ィ匕手段 84から STTD符号ィ匕を経た符号ストリーム一 s *と s が出力さ

2 1 れ、第 2正規化手段 85で上述の符号ストリーム—s *と s *に対して、例えば定数 1/

2 1

2を掛ける等の正規化処理が行われる。

[0010] 正規化された後、出力された符号ストリームは第 2拡散手段 86で拡散処理され、特定の拡散コードと拡散される符号ストリームを掛け合わせて第 2パスの第 1拡散系列と第 2拡散系列が出力される。

[0011] そして、第 2パスの第 1拡散系列と第 2拡散系列は遅延手段 87で 1チップ (chip)分遅延され、その後、合成手段 88で遅延された第 2パスの第 1拡散系列と第 2拡散系列はそれぞれ拡散後の第 1パスの第 1拡散系列と第 2拡散系列と加算され、二つのアンテナを通して送信される。

[0012] 図 2は MPD受信システムの構成を示すブロック図である。受信アンテナ力も受信した信号は逆拡散手段 91に入力され、逆拡散処理が行われる。つまり、相応の拡散コードベクトルと受信した符号のチップベクトルを用いて内積が取られる。

非特許文献 1 : T. S. Rappaport, A. Annamalai, R. M.Buehrer, and W.H. Tranter, "W ireless communications: past events and a luture perspective," IEEE Commun. Mag. , vol. 40, no. 5, Part: Anniversary, pp. 148 -161, May 2002.

非特許文献 2 : Nortel, "Multi-paths diversity for MIMO (MPD)", 3GPP TSG RAN W Gl, Rl-030565

非特許文献 3 : Nortel, "Multi-paths diversity for MIMO (MPD)", 3GPP TSG RAN W Gl, NY, Rl-030760

非特許文献 4 : Nortel, "Further results on Multi-Paths Diversity for MIMO (MPD)) " , 3GPP TSG RAN WG1, NY, Rl- 031102

非特許文献 5 : Nortel, "Rate Control for MPD", 3GPP TSG RAN WG1, NY, Rl- 031 316.

非特許文献 6 : 3G TS 25.221 V3.2.0 (2000-03) [online] available from http：〃 www.3 gpp.org

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] し力し、 MPDでチップレベルの遅延ダイバーシチを採用しているため、拡散コードの直交性を崩すこととなり、拡散信号の中に他ユーザの干渉信号が多く残されるため、逆拡散信号の希望波対干渉及び雑音の比 (SINR)が低下する。また、遅延の影響により、フラットフェージングの環境においても、逆拡散後の信号には依然として符号間干渉が存在する。逆拡散信号の干渉を減らすため、 MPDシステムで干渉除去 (In terference Canceller: IC)の処理を行う必要がある。

[0014] 従って、他ユーザの干渉や符号間干渉を除去するため、干渉除去手段 92で上述の干渉除去処理が行われる。そして、干渉が除去された符号ストリームは復調手段 9 3で、例えば MMSE方法を用いて復調処理が行われ、第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sが出力される。次に、 PZS変換手段 94で PZS変換が行われ、最後に

2

後続の処理に使われる符号ストリームが出力される。

[0015] 上述した MPD方法は従来の STTD方法と比較して、受信側での複雑度を大幅に増加させており、し力もシステムは自由度の制限から、各種の干渉を有効に低減することができない。

[0016] 本発明の目的は、受信側で送信系列の直交性を利用して、より低い複雑度で受信信号の検出を実現することができる送信システム、送信方法、受信システム及び受信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0017] 本発明の送信システムは、入力された符号ストリームに対して S/P変換を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する SZP変換手段と、特定の拡散コードを用いて第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 1パスの第 1 及び第 2拡散系列を出力する第 1拡散手段と、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD符号ィ匕を行い、符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する STTD符号化手段と、前記特定の拡散コードを用いて符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列を出力する第 2拡散手段と、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第 1及び第 2拡散系列を出力する直交変換手段と、第 1パスの第 1及び第 2拡散系列をそれぞれ直交変換された第 1及び第 2拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナから送信する合成手段と、を備える構成を採る。

[0018] 本発明の受信システムは、上記送信システムから送信され、受信アンテナカゝら入力された信号に対して逆拡散を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する逆拡散手段と、前記第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD復号を行い、復号された符号ストリームを出力する STTD復号手段と、を備える構成を採る。

[0019] 本発明の送信方法は、入力された符号ストリームに対して SZP変換を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力するステップと、特定の拡散コードを用いて第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 1パスの第 1及び第 2拡散系列を出力するステップと、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD 符号ィ匕を行い、符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力するステツプと、前記特定の拡散コードを用いて符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列を出力するステップと、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第 1及び第 2拡散系列を出力するステップと、第 1パスの第 1及び第 2拡散系列をそれぞれ直交変換された第 1及び第 2拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナ力送信するステップと、を備える方法を採る。

[0020] 本発明の受信方法は、上記送信方法で送信され、受信アンテナ力も入力された信号に対して逆拡散を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力するステップと、前記第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD復号を行い、復号された符号ストリームを出力するステップと、を備える方法を採る。

発明の効果

[0021] 本発明のシステムと方法を採用することによって、以下の有益な効果を得られる。

[0022] (1)本発明において、各符号は二つのアンテナを通して送信されるため、空間ダイバーシチを実現できる。また、システムは一つの符号周期に、同時に二つの符号の内容を送信できるため、多元接続を実現し、伝送効率を向上させることができる。

[0023] (2)従来の多元接続システムとは異なり、一つの受信アンテナで、相応の検出アルゴリズムによって、一つの符号周期に送信された各符号の内容を得ることができる。

[0024] (3)逆拡散後の信号に符号間干渉とユーザ間の干渉がなぐ干渉除去を行う必要がなくなるが、信号は依然として STTDの直交特性を有する。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]従来の MPD送信システムの構成を示すブロック図

[図 2]従来の MPD受信システムの構成を示すブロック図

[図 3]本発明の実施の形態に係る送信システムを示すブロック図

[図 4]本発明の実施の形態に係る受信システムを示すブロック図

[図 5]本発明の実施の形態に係る送信方法のフロー図 [図 6]本発明の実施の形態に係る受信方法のフロー図

[図 7]本発明の実施の形態に係る、三つ以上の送信アンテナを使用する他の送信システムを示すブロック図

[図 8]異なる拡散利得の状況における本発明のシステムの検出性能を示す図

[図 9]異なるユーザ数の状況における本発明のシステムの検出性能を示す図発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態では、まず、送信アンテナが二つのシステムを例に、本発明の動作原理を説明して、それから送信アンテナの数を増やした状況に応用する。本発明では、受信アンテナの数に制限はないが、本実施の形態では、簡略化のため、一つの受信ァンテナを例に説明する。

[0027] 図 3には、本発明の実施の形態に係る送信システムの構成が示され、二つの送信アンテナが用いられている。

[0028] 図 3に示すように、まず、 SZP変換手段 11が、入力された符号ストリームに対して S

ZP変換を行い、ノラレル信号である第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sを出

1 2 力する。

[0029] ここで、 STTD拡散部分 19において、上述の第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリ

1

ーム sに対して二種類の拡散処理を行う。一方では、まず第 1正規化手段 12が、例

2

えば送信される符号の電力が 1となるよう、第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム s

1 2 の符号に定数 1/ 2を掛ける等の正規ィ匕処理を行う。

[0030] 次に、第 1拡散手段 13が、第 1正規化手段 12の出力に対して拡散を行う。例えば、第 1拡散手段 13が、第 _nの符号周期で、 SZP変換と正規化を経てから出力符号 s

2n-l と S を得て、同一の拡散コードを用いてこれを拡散した後、以下に示す二つの符号

2n

のそれぞれの第 1パスの拡散系列（2)を得る。

[数 2]

，广，，

( 2 [0031] 他方では、 STTD符号化手段 14が、第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム s Z 対して STTD符号ィ匕を行う。例えば、 STTD符号ィ匕手段 14力第 _nの符号周期で _s と s に対して STTD符号ィ匕を行って、出力 s と s を得る。つまり、次の（3) ：

示す処理が行われる。

[数 3] " ノ

( 3 )

[0032] 次に、第 2正規化手段 15が、正規化処理を行い、第 2拡散手段 16で第 1正規化手段 12と同一の拡散コードを用いてこの二つの出力符号に対して拡散を行い、以下に示す二つの符号の第 2パスの拡散系列 (4)を得る。

[数 4]

一，—

( 4 )

[0033] 単一の受信アンテナの状況で、逆拡散後の信号から二つの符号 s と s の解を求めるため、直交変換手段 17が、各符号の第 2パス拡散系列中の奇数個目のチップに対して負を取って、以下に示す拡散系列（5)を得る。

[数 5]

，，―"

，， ( 5、

[0034] そして、奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換して、以下に示す拡散系列（6) を得る。

[数 6]

―ぶ

广，一¹¹ ，，， · · ( ) [0035] 次に、合成手段 18が、第 1パスの第 1拡散系列と第 2拡散系列をそれぞれ直交変換された第 2パスの第 1拡散系列と第 1拡散系列と加算し、第 1送信アンテナと第 2送信アンテナ力も送出する。例えば、第 nの符号周期において、第 1送信アンテナから送信される信号は、以下に示す拡散系列（7)であって、第 2送信アンテナから送信される信号は、以下に示す拡散系列（8)である。

[数 7]

[数 8] , , ( g )

[0036] 上述したように、本発明では、乗算器を用いて第 1正規化手段 12と第 2正規化手段 15を構成し、加算器で本発明の合成手段を構成することができる。

[0037] 本発明の送信システムと MPDシステムとの主な区別は、両者の拡散出力に対する処理の違いにある。具体的には、図 1では、 STTDの拡散を 1チップ分遅延した後、 SZP変換の直接拡散と重畳して、 2パスの送信系列を得る。この過程を MPD拡散と呼ぶ。ここで、 MPDの 2チップ毎に 3チップの情報が含まれており、遅延の影響によつて、拡散と干渉除去後の出力に符号間干渉とユーザ間干渉が存在し、出力される符号行列に直交性がない。

[0038] 反対に、本発明では直交変換手段 17で拡散信号の奇数個目のチップに対して負を取り、奇数と偶数の順序を交換し、合成手段 18で二つの拡散出力を加算して二つのアンテナを通してそれぞれを送信する。この過程を STTD拡散と呼ぶ。これによつて、各 s

2n-lと s の

2n チップ毎に構成された行列は依然として直交構造を有し、逆拡散後の信号に符号間干渉とユーザ間干渉がなぐ干渉除去をしなくても信号は STTDの直交特性を有する。

[0039] 直交特性は、受信側での検出の複雑度とシステムダイバーシチ利得の性能に非常に重要な役割を持つ。 STTDの直交構造によって、システムは最大のダイバーシチ利得を得られ、受信検出時に簡単な行列線形変換で最尤受信を実現できる。 [0040] 本発明では、各符号は二つのアンテナを通して送信されるため、本発明の送信システムは空間ダイバーシチ能力を有している。一つの符号周期に、システムは同時に二つの符号の内容を送信できるため、多元接続を実現し、伝送効率を向上させることができる。

[0041] 図 4は本発明の受信システムを示すブロック図である。逆拡散手段 21が、受信アンテナ力受信した信号に対して逆拡散を行う、即ち、以下に示す逆拡散行列（9)を利用して、右力受信信号の 1符号のチップストリームによって構成された行ベクトルを掛け、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する。

[数 9]

[0042] そして、 STTD復号手段 22が、直接 STTDの検出アルゴリズムを利用して復号を行う、即ち、第 2符号ストリームに対して共役を求め、第 1符号ストリームと行ベクトルを構成し、当該行ベクトルに右カゝら STTDのチャネル行列を掛けることによって、送信された符号ストリームを得られる。

[0043] 以下、フラットフェージングの環境での、逆拡散手段 21と STTD復号手段 22の実現方法について述べる。受信システムに一つのアンテナが設けられており、 hと hを

1 2 それぞれ第 1と第 2送信アンテナカゝら受信アンテナまでのチャネルフェージングとする

[0044] < 1.逆拡散手段 21の実現方法 >

第 nの符号周期において、第 2m— l (m= l、 2、 · ··、 NZ2)のチップで受信した信号 rは、以下の式（10)である。但し、 n (nN + 2m— 1)は当該符号周期内に受信したノイズ信号で零平均値を有し、各チップ上のノイズ分布は互いに独立してヽる。

[数 10]

[0045] 第 2m(m= l、 2、 · ··、 NZ2)のチップで受信した信号 rは、以下の式（11)である。 r(nN + 2m) - [Λ, - n{nN + 2m)

■s* ,C，― , + 5,

)

[0046] この二つのチップ内のノイズを含まない受信信号で一つの行ベクトルを構成した場合、次の式（12)のように表すことができる。

[数 12]

[r'(nN + 2m - 1) r'{nN + 2m)] = [h_t Δ ~ *²"^C'^2m + "-'ら"" - ¹ 一 + ^s^ ^

( 1 2 )

[0047] このように、第 nの符号周期のすべてのチップで受信した信号で一つの行ベクトル r( n)を構成すると、以下の式（13)となる。但し、 r^(_n)は当該符号周期の各チップで受信したノイズ信号である。

[数 13]

r(n) ^ [r(nN + \) r(nN + 2) ··· r(nN

[0048] 上記式（13)の最右端行列の二つの行ベクトルを利用して、それぞれベクトル r(n)に対して逆拡散を行い、二つの出力符号 X (n)と X (n)を得る。これらはチャネルフェージ

1 2

ングと送信符号と以下の式（14)の関係が存在する。

[数 14]

[0049] 同期マルチユーザシステムに対して、 x(n)には他ユーザによる干渉はない

[0050] < 2. STTD復号手段 22の実現方法 >

[数 15] _Xl(n)と x₂(n)で x— (n) = [_Xl(n) x ₂* (n) ]ベクトルを構成すると、 x— (n)を以下の式（1 5) のように表すことができる。

[0051] [数 16] 以下に示す STTDチャネル行列（1 6) を利用して、 (η)を右から掛けることよって、以下の式（1 7) に示す [s^ s_2n]の最尤推定 — (n)を得る。

[数 17]

Kn) = [ ^S2n-1 ^S2n] + ⁿAⁿ) (1 7)

[0052] これによつて、符号ストリームを得る。

[0053] このように、本発明は、受信アンテナがーつである状況において、一つの符号周期内に送信された各符号の内容の解を求めることができる。本発明の受信システムと M PDシステムの区別は、干渉除去の処理を必要としないことにあり、フラットフェージング同期マルチユーザシステムにとって、 STTD復号手段の入力には符号間干渉とュ一ザ間干渉がない。複雑な干渉除去の処理がなくなることによって、本発明の受信システムの構成の複雑度は MPDシステムよりも低、。

[0054] 図 5は、本発明の実施の形態に係る送信方法のフロー図である。

[0055] まず、ステップ S31で入力された符号ストリームに対して S/P変換を行い、第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sの二つの符号ストリームに変換する。

[0056] 次に、一方では、ステップ S32で、送信される符号の電力を 1に維持できるよう第 1 符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sに対して正規化処理を行う。ステップ S33で特定の拡散コードを用いて正規化された符号ストリームに対して拡散処理を行い、第 1 パスの第 1及び第 2拡散系列を得る。

[0057] 他方では、ステップ S34で第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sに対して STT

D符号ィ匕を行い、符号化された符号ストリーム—s *と s *を出力し、ステップ S35でそれに対して、例えば、定数 1/ 2を掛ける等の正規ィ匕処理を行う。その後、ステップ S 36で同様の拡散コードを用いて正規化された符号ストリームに対して拡散処理を行い、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列を出力する。ステップ S37では、第 2パスの第 1 及び第 2拡散系列に対して直交変換を行う、即ち、その中の奇数個目のチップに対して負を取り、それから中の奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換後の第 2パスの第 1及び第 2拡散系列を得る。最後に、ステップ S38では、上述の第 1 ノスの第 1及び第 2拡散系列のそれぞれを直交変換後の第 2パスの第 1及び第 2拡散系列と合成し、それぞれの送信アンテナ力送信する。

[0058] 図 6は、本発明の実施の形態に係る受信方法のフロー図である。

[0059] 図 6に示すように、ステップ S41では、受信アンテナ力受信した信号に対して逆拡散を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する。そして、ステップ S42 では、直接 STTDの検出アルゴリズムを利用して復号を行い、送信された符号ストリームを得る。

[0060] 以上は、二つの送信アンテナを採用した場合の説明である力本発明は三つ以上の送信アンテナを採用することができる。図 7は、三つ以上の送信アンテナを採用する送信システムを示すブロック図である。

[0061] 図 7に示すように、例えば、複数の送信アンテナ 1〜4から二つのユーザ端末のデータを送信する場合、グループ化手段 51でデータソースカゝら入力された符号ストリームとアンテナに対してグループ分けを行う必要がある。入力された符号ストリームを第

1ユーザ端末の符号ストリームと第 2ユーザ端末の符号ストリームに分け、二つ毎の送信アンテナを一組としてグループ分けを行う。しかし、データソースからの符号ストリームが各ユーザ端末の符号ストリームであれば、符号ストリームに対してグループ分けを行う必要はなぐ各ユーザ端末の符号ストリームに対してアンテナを選択すればよい。

[0062] 次に、各符号ストリームを S/P変換手段 52に入力し、第 1ユーザ端末に使用される第 1符号ストリーム sと第 2符号ストリーム sと第 2ユーザ端末に使用される第 3符号スト

1 2

リーム sと第 4符号ストリーム sに変換される。ここで、第 1符号ストリーム sと第 2符号ス

3 4 1

トリーム sを STTD拡散部分 53Aに入力して拡散処理を行う。第 3符号ストリーム sと

2 3 第 4符号ストリーム sは STTD拡散部分 53Bに入力して拡散処理を行う。ここの STT D拡散部分 53Aと 53Bは図 3に示す STTD拡散部分 19とは構成が同一であるため、ここでは省略する。

[0063] 但し、空間ダイバーシチの性能を保証するため、送信アンテナに対してグループ分けを行う際、距離が離れた二つの送信アンテナを一組として分けることが好ましい。これは MIMOシステムの空間ダイバーシチの特性を充分に利用し、同一の符号を伝送する二つの送信アンテナが異なる時にディープフェージングになることを最大限に保証するためである。

[0064] 理論上、送信アンテナの組み合わせを実現する最適な基準は、アンテナチャネルフェージングの統計特性に依拠するものであり、ある期間内で二つ毎のアンテナチヤネルフェージングの相関を求め、全体の相関力も最も低いものを選択してアンテナのグループ分け方法とする。

[0065] 伝送レートを上げるため、異なる組の送信アンテナで異なる信号を伝送する。また、受信システムで充分の情報を取得し、各送信アンテナで送信された内容を推定できることを保証するため、受信アンテナ数をアンテナの組数よりも多くする必要がある。また、受信アンテナが一つしかない場合、異なる組の送信アンテナは異なる拡散コードを選ぶべきである。さらに、より多くのユーザの即時の通信を保証するため、システムは具体的な状況に応じてユーザの信号伝送レートを調整すべきである。

[0066] システムに複数の受信アンテナがあっても、先に受信信号に対して逆拡散を行い、それから 2送信マルチ受信 STTDシステムの検出アルゴリズムで各送信符号の解を求めるべきである力ここでは説明を省略する。

[0067] マルチユーザの MIMOシステムに対しては、ユーザ間干渉を招くため、他ユーザは上記式（ 13)の最右行列の行ベクトルを拡散コードとして使用することを不可とする力これでは異なるユーザの利用可能な拡散コードが減少する。し力しながら、 CD MAシステムにおいて、通信品質を保証するため、許されるユーザ数は拡散利得より遥かに低ぐシステムに冗長の拡散コードが存在するため、他ユーザによる拡散コードの選択に対する制限も合理的である。例えば、あるユーザが 9600bpsのレートで音声通信を行う場合、 CDMAのチャネルの帯域幅は 1, 228,800Hzで、処理利得は 1, 228,800Hz/9600= 128 = 21dbである。このように類推すれば、、ユーザ数力倍増する度に、チャネルの処理利得が 3db下がり、ユーザ数が 32まで達すると、 SNRは通信品質を確保するための最低限値に接近する。また、システムにおいて同時通話のユーザ数と各ユーザが必要とする伝送レートに基づいて、各ユーザの伝送方法とレートを折衷して考慮するようにしてもょ、。

[0068] 図 8と図 9は本発明の送信システムの Monte Carloシミュレーション結果を示す図であり、実験回数は 300000回である。ノイズは零平均値ガウス白色騒音で、ェネルギーを可変とし、 MIMOシステム全体には二つの送信アンテナと一つの受信アンテナがあって、各送信アンテナ力受信アンテナまでのチャネルフェージングは互いに独立する。

[0069] 図 8は単一ユーザである場合、拡散利得が 4と 8である時、ビット誤り率が SNRに伴つて変化する曲線を示す図である。図力もわ力るように、 STTD拡散システムについては、拡散利得が倍増すると、システム性能が 2〜3dB増加する。

[0070] 図 9は、拡散利得が 8であって、一つのユーザと二つのユーザである場合の、ビット誤り率が SNRに伴って変化する曲線を示す図である。当該マルチユーザシステムは同期マルチユーザシステムである。

[0071] 本発明は受信アンテナの個数を増加させな、場合にぉ、て、 CDMAシステムの拡散信号を利用して多元接続と空間ダイバーシチを実現し、システムの符号伝送レートを向上させることができる。

[0072] 上に述べたものは本発明の実施例であるに過ぎない。本発明の保護範囲はこれに限定されず、当該技術に精通したいかなる技術者が、本発明が開示する技術範囲の中で容易に想到しうる変更や置換も、全て本発明の範囲に含まれるものである。従つて、請求の範囲の保護範囲をもって本発明の保護範囲とする。

Claims

請求の範囲

[1] 入力された符号ストリームに対して SZP変換を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する SZP変換手段と、

特定の拡散コードを用いて第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 1パスの第 1及び第 2拡散系列を出力する第 1拡散手段と、

第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD符号ィ匕を行い、符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する STTD符号ィ匕手段と、

前記特定の拡散コードを用いて符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列を出力する第 2拡散手段と第 2パスの第 1及び第 2拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第 1及び第 2拡散系列を出力する直交変換手段と、

第 1パスの第 1及び第 2拡散系列をそれぞれ直交変換された第 1及び第 2拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナカゝら送信する合成手段と、

を備える送信システム。

[2] SZP変換手段と第 1拡散手段との間に設置され、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して正規化処理を行う第 1正規化手段と、

STTD符号化手段と第 2拡散手段との間に設置され、 STTD符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して正規ィ匕処理を行う第 2正規ィ匕手段と、を備える請求項 1記載の送信システム。

[3] 二つの送信アンテナを一組としてグループ分けし、対応のユーザ端末に使うグループ化手段を具備し、

前記 SZP変換手段、前記第 1拡散手段、前記 STTD符号化手段、前記第 2拡散手段、前記直交変換手段、及び、前記合成手段は、各ユーザ端末の符号ストリームに対して処理を行う、

請求項 1記載の送信システム。

[4] 前記グループ化手段は、データソース力の符号ストリームを各ユーザ端末の符号ストリームに分ける、

請求項 3記載の送信システム。

[5] 前記グループ化手段は、距離が離れて!/ヽる二つの送信アンテナを一組として分ける、

請求項 3記載の送信システム。

[6] 請求項 1記載の送信システムから送信され、受信アンテナから入力された信号に対して逆拡散を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力する逆拡散手段と、前記第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD復号を行い、復号された符号ストリームを出力する STTD復号手段と、

を備える受信システム。

[7] 前記逆拡散手段は、相応の逆拡散行列を利用して、受信した符号中のチップべクトルと掛け合わせることによって、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して逆拡散を行う、

請求項 6記載の受信システム。

[8] 前記 STTD復号手段は、受信した符号ストリーム中の符号が組み合わせたベクトルをチャネル行列と掛け合わせることによって、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して復号を行う、

請求項 6記載の受信システム。

[9] 入力された符号ストリームに対して SZP変換を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力するステップと、

特定の拡散コードを用いて第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 1パスの第 1及び第 2拡散系列を出力するステップと、

第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD符号ィ匕を行い、符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力するステップと、

前記特定の拡散コードを用いて符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して拡散を行い、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列を出力するステップと、第 2パスの第 1及び第 2拡散系列の奇数個目のチップの負を取り、それから奇数個目と偶数個目のチップの順序を交換し、直交変換された第 1及び第 2拡散系列を出力するステップと、

第 1パスの第 1及び第 2拡散系列をそれぞれ直交変換された第 1及び第 2拡散系列と加算し、加算した結果をそれぞれのアンテナ力送信するステップと、

を備える送信方法。

[10] 第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに正規ィ匕処理を行うステップと、

STTD符号化された第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して正規ィ匕処理を行うステップと、

を備える請求項 9記載の送信方法。

[11] 二つの送信アンテナを一組としてグループ分けし、対応のユーザ端末に使ヽ、各ユーザ端末の符号ストリームに対して各ステップを行う、

請求項 9記載の送信方法。

[12] データソース力もの符号ストリームを各ユーザ端末の符号ストリームに分ける、請求項 11記載の送信方法。

[13] 距離が離れている二つの送信アンテナを一組として分ける、

請求項 11記載の送信方法。

[14] 請求項 9記載の送信方法で送信され、受信アンテナ力入力された信号に対して逆拡散を行い、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームを出力するステップと、前記第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD復号を行い、復号された符号ストリームを出力するステップと、

を備える受信方法。

[15] 相応の逆拡散行列を利用して、受信した符号中のチップベクトルと掛け合わせることによって、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して逆拡散を行う、

請求項 14記載の受信方法。

[16] 受信した符号ストリーム中の符号が組み合わせたベクトルをチャネル行列と掛け合わせることによって、第 1符号ストリームと第 2符号ストリームに対して STTD復号を行 5、

請求項 14記載の受信方法。