JP4260109B2 - 移動通信システムでの信号送受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムに係るもので、特に多数の送信アンテナを具備した閉ループ時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity : ＳＴＴＤ)システムでの信号送受信方法に関する。

一般的に移動通信システムは、高速データ伝送の際に無線チャンネル上に発生するフェーディング（Fading）現象により受信信号の位相が歪曲される。前記フェーディングは受信信号の振幅を数ｄＢから数十ｄＢまで減少させる。それで、受信端でデータ復調の時に前記フェーディング現象により歪曲された受信信号の位相が補償されないと、受信データの情報エラーを誘発して全体移動通信サービスの品質を低下させるようになる。従って、移動通信システムで高速データをサービス品質低下なしに伝送するための多様な方法のダイバーシティ(Diversity)技法が使用されている。

ダイバーシティ(Diversity)技法は一般的に時間ダイバーシティ(Time diversity)と空間ダイバーシティ(Space diversity)とに分類される。

時間ダイバーシティ(Time diversity)はフェーディングを克服するためにインターリビング(interleaving)とコーディング(coding)を利用する技法で、主にドップラー拡散(doppler spread)チャンネルで使われる。ところが、時間ダイバーシティは低速のドップラー拡散チャンネルでは使用し難いとの短所がある。

空間ダイバーシティはフェーディングを克服するために、室内チャンネルのように遅延拡散が小さいチャンネル及び歩行者チャンネルのようにドップラー拡散が低速のチャンネルで使われる技法である。前記空間ダイバーシティは２つ以上の送受信アンテナを使用するダイバーシティ技法である。即ち、一つのアンテナを通じて伝送された信号がフェーディングによってその大きさが減少する場合、残りのアンテナを通じて伝送された信号を受信する技法である。

空間ダイバーシティは多重受信アンテナを利用する受信アンテナダイバーシティと、多重送信アンテナを利用する伝送ダイバーシティとに分類される。その中で伝送ダイバーシティはダウンリンク信号を受信してダイバーシティ利得を得るアルゴリズムで、大きく開ループ(Open loop)と閉ループ(Closed loop)モードに区分される。

現在の３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）では伝送ダイバーシティの開ループモード方式中の一つである時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity :ＳＴＴＤ)技法を使用している。前記ＳＴＴＤは時間軸上で主に適用されたチャンネル符号化(Channel coding)技法を、空間上で拡張させた時空間符号化(Space-Time coding)を通じてダイバーシティ利得を得るための技法である。即ち、ＳＴＴＤは二つのアンテナを使用して該当アンテナを通じて伝送されるシンボルら間のコーディングを通じて時間的なダイバーシティ利得だけでなく、空間的なダイバーシティ利得を得るための技法である。前記技法はＷＣＤＭＡの同期化チャンネル（Synchronization channel）を除いた全ての下向（downlink） 物理チャンネルに適用され、特にフィードバック信号が必要とされないため、速度に応ずる性能変化がないとの長所がある。

以下、二つのアンテナを通じて伝送されるシンボル間のコーディング方法を利用してＳＴＴＤの動作原理を説明する。
［表１］には二つのアンテナのＳＴＴＤインコーディングと伝送順序が図示される。

ここで、ｓはシンボルを意味し、Ｔはシンボル周期を表す。

［表１］に示したように、送信されるシンボルs_１、s_２はＳＴＴＤエンコーダーでインコーディングされた後に時間順序によって二つの送信アンテナ(アンテナ1及び２)に各々送信される。この時、ＳＴＴＤエンコーダーは一つの送信アンテナ（たとえば、アンテナ０）にはs_１とs_２をそのまま出力し、他の一つの送信アンテナには入力シンボルs_１、s_２を-s_２*とs_１*に変換して出力する。この時、*は共役（conjugate）を意味する。従って、前記送信アンテナを通じて伝送されたシンボルらは多重経路を通じて受信端に伝送される。

仮りに、各送信アンテナを通じて伝送されたシンボルがお互いに別の独立的なチャンネルを経て、時間ｔでのチャンネルと時間ｔ＋Tでのチャンネルとが同一だと仮定すると、受信端での受信信号ｒは以下の式（１）のように定義される。

ここで、前記

は各送信アンテナ(0 または 1)と受信アンテナ間のチャンネルを表し、n₁とn₂は白色ガウシアン雑音(Additive White Gaussian Noise:AWGN)を意味する。また、β₁とβ₂は各々フェーディングチャンネルｈ_１、ｈ_２の位相を表し、α_１とα_２各々フェーディングチャンネル()の大きさを表す。

前記各チャンネルｈ_１、ｈ_２は各アンテナで送信されたパイロット信号のパターンをチェックして推定可能で、前記受信信号を以下の式(２)のように 結合すると、ダイバーシティの最大比合成(maximum ratio combining :ＭＲＣ)方法のような値を得ることができる。 従って、この値に基づきに送信端で伝送したシンボルを推定できる。

図１は４個のアンテナを使用する開ループＳＴＴＤ送信端を示した図である。

図１に示すように、従来の開ループＳＴＴＤ送信端は送信するシンボルを時空間符号化(Space-Time coding)するＳＴＴＤエンコーダー１０と、前記ＳＴＴＤエンコーダー１０で出力されたシンボルらに所定のゲイン（c、x）をかける乗算器１１、１２と、前記乗算器１１、１２の出力に所定の位相(q_１、q_２)をかける乗算器１３、１４と、前記各乗算器１１−１４の出力を送信する４個の送信アンテナＡ1−Ａ４と、から構成される。

図１に示すように、送信するシンボルｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４が入力されれば、ＳＴＴＤエンコーダー１０はアンテナＡ１、Ａ２のために ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４ をそのまま出力し、アンテナＡ３、Ａ４のために前記入力シンボル ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４を各々-s₂*、s₁*、-s₄*、s₃*に変換して出力する。この時、*は共役を意味する。

ＳＴＴＤエンコーダー１０で出力されたシンボル ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４は乗算器１１で所定のゲインcがかけられた後に乗算器１３で所定の位相q_１だけ遅延され、ＳＴＤＤエンコーダー１０で出力されたシンボル-s₂*、s₁*、-s₄*、s₃*は乗算器１２により所定のゲインcだけが掛けられた後に乗算器１３で所定の位相q_２だけ遅延される。従って、送信アンテナＡ２、Ａ４はアンテナＡ１、Ａ３よりもq_１、q_２だけ位相差があるシンボルを送信する。ここで、ゲインc、xは説明の便宜のために1に仮定する。

従って、各シンボル周期Ｔの間に各送信アンテナＡ１−Ａ４を通じて送信される信号は以下の式３のように表される。

仮りに、一つの受信アンテナを持った受信端を仮定すると、４シンボル周期４Ｔの間に受信される信号を順次表現すれば以下の式４のようである。

前記式４において

を各々aとbに置換すれば、４シンボルの間に受信される信号は以下の式５のように表される。

従って、式５を以下の次６と共に結合して送信端で伝送したシンボルを推定する。

上述したように、従来の開ループＳＴＴＤ送信方法は、端末が移動速度の速い場合に優秀な性能を有するが、端末の移動速度の低い場合には性能が低下される。即ち、端末の移動速度が遅い場合には特定アンテナの伝送経路で甚だしいフェーディングを経る場合が発生され、仮りに、特定アンテナで送信信号が甚だしいフェーディングにより喪失される場合に送信電力に莫大な被害を及ぼす。

従って、端末の移動速度が低い場合に閉ループＳＴＴＤ送信方法を使用することにより、送信アンテナダイバーシティの利得を極大化できる。即ち、閉ループＳＴＴＤ送信方法は端末から提供される各アンテナの受信情報を利用するため、端末の移動速度が低い 場合に開ループＳＴＴＤ送信方法よりも優秀な性能を有し、端末の移動速度が低い場合と高い場合との全てに一定した性能を表すことができるとの長所がある。

図２は、従来４個の送信アンテナを使用する閉ループＳＴＴＤシステムである。

図２に示すように、閉ループＳＴＴＤシステムは２個の送信アンテナを有するＳＴＴＤ送信端と一つの受信アンテナを具備したＳＴＴＤ受信端と、から構成される。

ＳＴＴＤ送信端は送信するシンボルを時空間符号化(Space-Time coding)するSＳＴＴＤエンコーダー２０と、前記ＳＴＴＤエンコーダー２０で出力されたシンボルに所定の加重値(Weight Value）ｗ_１、ｗ_２を各々かける乗算器２１、２２と、前記乗算器２１、２２の出力を各々伝送する２個の送信アンテナＴｘ１、Ｔｘ２と、から構成される。

ＳＴＴＤ受信端は一つの受信アンテナＲｘ１と、その受信アンテナＲｘ１を通じて受信された信号を時空間復号化(Space-Time decoding)するＳＴＴＤデコーダー２３と、推定シンボル

を生成するために前記ＳＴＴＤデコーダー２３の出力信号ｄ_１、ｄ_２を処理する 相互干渉変換部(Cross interference conversion)２４と、前記加重値 ｗ_１、ｗ_２を計算して前記ＳＴＴＤ送信端にフィードバックさせる加重値計算機(Weight calculator)２５と、から構成される。

以下、このように構成された従来の閉ループＳＴＴＤシステムでにおける信号伝送方法を説明する。

送信するシンボルs₁、s₂が入力されれば、ＳＴＴＤ送信端のＳＴＴＤエンコーダー２０はアンテナＡ１、Ａ２のために s₁、s₂出力し、アンテナＡ３、Ａ４のために-s₂*、s₁*を出力する。この時、*は共役（conjugate）を意味する。

ＳＴＴＤエンコーダー２０で出力されたシンボル s₁、s₂ は乗算器２１で加重値ｗ_１と掛けられた後にアンテナＴｘ１を通じて伝送され、シンボル-s₂*、s₁*は乗算器２２で加重値ｗ_２とかけられた後にアンテナＴｘ２を通じて伝送される。

従って、一つの受信アンテナを具備したＳＴＴＤ受信端で２シンボル区間の間に受信される信号は以下の式７のように表示される。

ここで, 前記

は各送信アンテナＴｘ１、Ｔｘ２と受信アンテナとの間のチャンネルを表し、n₁とn₂はＡＷＧＮを意味する。

ＳＴＴＤ受信端のＳＴＴＤデコーダー２３は受信アンテナＲｘを通じて入力された受信信号r₁、r_２を時空間復号化して、以下の式８のように表現されるデコーディング 信号ｄ_１、ｄ_２出力する。

この時、

に置換すれば、前記式８は以下のようである。

前記相互干渉変換部 2４はＳＴＴＤエンコーダー２３で出力された信号ｄ_１、ｄ_２を処理して、送信端で伝送したシンボル

を推定する。即ち、元の受信端で伝送したシンボルを推定するため、 前記相互干渉変換部 2４は式１０のような信号処理を遂行する。

一方、加重値計算機２５は受信アンテナＲｘ１を通じて受信された受信信号ｒ１、ｒ２から加重値ｗ_１、ｗ_２を計算して、前記ＳＴＴＤ送信端の乗算器２１、２２にフィードバックさせる。この時、加重値計算機２５は

を最大化するウェイト(weight) ベクターを計算する。その理由は、式１０に示したように、各シンボルのパワーを決定するのにAの値が最も大きい影響を及ぼすためである。即ち、加重値計算機２５は

との性質を利用して式１１に示したように各々加重値ｗ_１、ｗ_２を計算する。

ところが、加重値計算機２５で計算された加重値は推定されたシンボルパワーを最大化する最適のウェイトベクターから誘導されたものではない。即ち、受信端で推定されたシンボルのパワーを最大化するためには、原則的に

を最大化するウェイトベクターを計算しなければならない。しかし、従来の加重値計算方法は

でなく、Ａを最大化するウェイトベクターを誘導して加重値を求めるため、受信端で推定されたシンボル

のパワーを最大化することができないとの短所がある。

一般的に２個以上のアンテナで構成された伝送アンテナダイバーシティを使用すれば、２個のアンテナ伝送装置で得るダイバーシティ利得に追加のダイバーシティ利得を得ることができるだけでなく、アンテナ個数に比例して増加する信号対雑音の比の利得を得ることができる。

図２に示したように、現在のＵＭＴＳシステムでは２個のアンテナを使用する伝送ダイバーシティに関して記述した。この方法は２個のアンテナの伝送ダイバーシティのためのＳＴＴＤ受信端が存在する場合に限定されたもので、仮りに、２個のアンテナで信号を伝送する方法を利用して送信アンテナを４個に拡張すれば、２個の伝送 アンテナを利用する標準に従うＳＴＴＤ受信端が正常に動作することができない。

そこで、２個のアンテナで信号を伝送する方法を利用して送信アンテナを４個に拡張する場合には、従来の閉ループＳＴＴＤシステムのＳＴＴＤ送受信端の構造及び送受信方法が変更されなければならないとの短所があった。従って、２個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する閉ループＳＴＴＤシステムに適合するように設計されたＳＴＴＤ受信端が２個以上のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を使用する場合にも正常に動作できるような方法が要求される。

本発明の目的は、４個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する開ループＳＴＴＤを４個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する閉ループＳＴＴＤに使用可能な信号送受信方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、２個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する閉ループＳＴＴＤシステムに適合するように設計されたＳＴＴＤ受信端が２個以上のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を使用する場合にも正常に動作できる信号送受信方法を提供することにある。

本発明の又他の目的は、受信端で推定されたシンボルのパワーを最大化できる新しい加重値計算方法を提供することにある。

前記のような目的を達成するために多数の送信アンテナを具備した閉ループ Space Time Transmit Diversity(ＳＴＴＤ)システムにおいて、本発明に係る信号伝送方法は、送信するシンボルをSpace-Time codingして所定グループに分類する段階と、分類された各シンボルグループに加重値をかけて伝送する段階と、伝送された受信信号に加重値を乗算する段階と、前記乗算された信号を時空間復号化して送信シンボルを推定する段階と、から構成される。

好ましくは、前記送信アンテナは少なくとも２個以上であることを特徴とする。

好ましくは、前記各送信シンボルグループは所定のシンボルとそのシンボルが位相遷移されたシンボルとを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記同一グループに属するシンボルには同じ加重値が掛けられることを特徴とする。

好ましくは、前記加重値チャンネルベクターのchannel covariance matrixの最大 固有値に該当する固有ベクターであることを特徴とする。

好ましくは、前記送信時の加重値と受信時の加重値は同一であることを特徴とする。

また、前記本発明に係る信号伝送方法は、受信信号で推定されたチャンネルベクターのチャンネル共分散行列(channel covariance matrix) を固有値を分解して
最大固有値と固有ベクターを計算する段階と、前記計算された固有ベクターを加重値分として選択する段階と、前記選択された加重値を送信端にフィードバックさせる段階と、を追加に含む。

好ましくは、前記各受信信号のグループは所定のシンボルを含む受信信号とその所定のシンボルの共役値を有する受信信号とを含むことを特徴とする。

上記のような目的を達成するために多数の送信アンテナを具備した閉ループ時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity :ＳＴＴＤ)システムにおいて、本発明に係る信号伝送方法は、送信するシンボルを時空間符号化する段階と、前記符号化された送信シンボルを所定グループに分類する段階と、前記分類された各送信シンボルグループに互いに異なった加重値を掛けて伝送する段階と、から構成される。

好ましくは、前記送信アンテナは少なくとも２個以上であることを特徴とする。

好ましくは、前記各送信シンボルグループは所定のシンボルとそのシンボルが位相遷移されたシンボルとを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記送信シンボルグループの数は送信アンテナの数によって決定されることを特徴とする。

好ましくは、同一グループに属するシンボルには同じ加重値が掛けられることを特徴とする。

好ましくは、前記加重値はチャンネルベクターのチャンネル共分散行列の最大固有値に該当する固有ベクターであることを特徴とする。

上記のような目的を達成するために多数の送信アンテナを具備した閉ループ時空間伝送ダイバーシティ(Space Time Transmit Diversity :ＳＴＴＤ)システムにおいて、本発明に係る信号受信方法はは受信信号を所定グループに分類する段階と、各信号グループに互いに異なった加重値を乗算する段階と、乗算された信号を時空間復号化して最終的に送信シンボルを推定する段階と、から構成されることを特徴とする。

好ましくは、前記信号受信方法は受信信号で推定されたチャンネルベクターの
チャンネル共分散行列を 固有値分解して最大固有分と固有ベクターを計算する段階と、前記計算された固有ベクターを加重値として選択する段階と、前記選択された加重値を送信端でフィードバックさせる段階と、から構成されることを特徴とする。 好ましくは、前記加重値は送信端で使用した加重値と同一であることを特徴とする。 好ましくは、前記所定のシンボルを含む受信信号とその所定のシンボルの共役値を有する受信信号を一つのグループに分類することを特徴とする。

本発明は３ＧＰＰにより開発されたＵＴＭＳ(universal mobile telecommunications system)のような移動通信システムで具現される。しかし、本発明は他の標準によって動作する通信システムにも適用されることができる。以下、本発明の実施例を詳細に説明すれば以下のようである。

また、本発明は多数の送信アンテナと多数の受信アンテナを使用する移動通信システムで適用される。特に本発明はＳＴＴＤ送信端とＳＴＴＤ受信端を具備して、アンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する閉ループＳＴＴＤで使われる。この場合、ＳＴＴＤ送信端とＳＴＴＤ受信端は各々基地局と端末である。

一般的に４個のアンテナのために提案されたＳＴＴＤは各シンボル受信区間の間に４個の送信アンテナから送信される信号を２個のグループにまとめて考えることができる。 これは第１シンボル、第２シンボルの位相遷移されたシンボル、第２シンボル、及び第２シンボルの位相遷移されたシンボルにまとめて考えることができるためである。それで、４個の送信アンテナを使用するけれど、実際に一つのシンボル区間の間に２個のシンボルが伝送されるため、本発明は４個のアンテナを２個のグループに分類してＳＴＴＤコーディングされた信号に２個の加重値分だけをかけるシステムを提案する。

また、本発明は２個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する閉ループＳＴＴＤシステムに適合するように設計されたＳＴＴＤ受信端が２個以上(４個)のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を使用する場合にも正常に動作できるシステム及び伝送方法を提供する。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。

図３は、４個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する本発明の実施例に係る閉ループSTTDシステムを示した図である。

図３に示したように、本発明による閉ループSTTDシステムは４個の送信アンテナを有するＳＴＴＤ送信端と一つの受信アンテナを具備したＳＴＴＤ受信端とから構成される。ＳＴＴＤ送信端は送信するシンボルを時空間符号化(Space-Time coding)するＳＴＴＤエンコーダー３０と、前記ＳＴＴＤエンコーダー３０から出力されたシンボルに所定のゲイン

、

をかける乗算器３１、３２と、乗算器３１、３２の出力に各々ＳＴＴＤ受信端でフィードバックされた加重値ｗ_１、ｗ_２をかける乗算器３３、３４と、乗算器３３、３４の出力を伝送する送信アンテナＡ１、Ａ２と、乗算器３３、３４の出力を所定の位相q_１、q_２だけ遷移させる乗算器３５、３６と、乗算器３１、３２の出力に各々ＳＴＴＤ受信端でフィードバックされた加重値ｗ_１、ｗ_２をかける乗算器３７、３８と、乗算器３７、３８の出力を伝送する送信アンテナＡ２、Ａ４と、から構成される。

ＳＴＴＤ受信端は一つの受信アンテナＲｘと、その受信アンテナＲｘを通じて受信された信号を２個のグループに分類してＳＴＴＤ送信端で使用したことと同じ加重値をかける加重値乗算部(Weight multiplier unit)４０と、前記加重値乗算部４０の出力信号を処理して送信シンボルを推定する送信シンボル推定部４１と、受信信号で加重値を計算してＳＴＴＤ送信端にフィードバックさせる加重値計算機(weight calculator)４２と、から構成される。

前記加重値乗算部４０は２個の加重値乗算器(weight multiplier)４０−１、４０−２で構成され、送信シンボル推定部４１は２個の修正されたＳＴＴＤデコーダー(Modified STTD Decoder)４１−１、４１−２で構成される。

以下、このように構成された本発明の実施例による係る閉ループＳＴＴＤシステムの動作を図３乃至図５を参照して説明する。

図３に示したように、４シンボル区間の間に送信するシンボルｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４が入力されれば、ＳＴＴＤエンコーダー３０はアンテナＡ１、Ａ２のために ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４をそのまま出力し、アンテナＡ３、Ａ４のために前記入力シンボル ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４を各々-s₂*、s₁*、-s₄*、s₃*に変換して出力する。この時、*は共役(conjugate)を意味する。

ＳＴＴＤエンコーダー３０で出力されたシンボル ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４ は乗算器３１で所定のゲインcがかけられた後に乗算器３３で加重値ｗ_１がかけられる。また、乗算器３１の出力は乗算器３５で所定の位相q_１だけ遅延された後に乗算器３７で加重値ｗ_１がかけられる。

反面に、ＳＴＴＤエンコーダー３０で出力されたシンボル-s₂*、s₁*、-s₄*、s₃*は乗算器３２により所定のゲインxがかけられた後に乗算器３４で加重値ｗ_２がかけられる。また、乗算器３２の出力は乗算器３６で所定の位相q_２だけ遅延された後に乗算器３８で加重値がかけられる。この時、前記ゲインc、xは説明の便宜のために１に仮定する。

従って、各シンボル周期Ｔの間に各送信アンテナＡ１−Ａ４を通じて送信される信号は以下の式１２のようである。

この時、各シンボル周期Ｔの間に４個の送信アンテナＡ１−Ａ４を通じて伝送された信号は２個のグループ（グループ１：（Ｘ，ｅ^ｊθ１ Ｘ）、グループ２：（Ｙ，ｅ^ｊθ２ Ｙ））に区分できる。例えば、シンボルｓ_１とそのシンボルの位相遷移されたシンボル

を一つのグループに、他のシンボルｓ_２とそのシンボルの位相遷移されたシンボル

を別の一つのグループに思うことができる。即ち、送信アンテナＡ_１、Ａ_２に伝送されるシンボルが一つのグループをなし、送信アンテナＡ_１３、Ａ_４に伝送されるシンボルが他の一つのグループをなす。これは４個の送信アンテナを使用するけれど実際に一つのシンボル区間の間に２個のシンボルが伝送されるためである。

従って、本発明は４個のアンテナを通じて伝送されるシンボルを２個のグループに分類し（Ｓ１０）、その分類されたシンボルグループに２個の加重値ｗ_１、ｗ_２を各々かけた後に送信アンテナＡ１−Ａ４通じて伝送する（Ｓ１１−Ｓ１２）そして、このような 動作は全てのシンボルが伝送されるまでに反復される（Ｓ１３）。 この場合、４シンボル周期４Ｔの間に受信される信号ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_４を表現すれば以下の式１３のようである。

ここで、Ｓ_１−Ｓ_４は送信するデータシンボルで、ｎ_１−ｎ_４はＡＷＧＮで、ｈ_１−ｈ_４は送信アンテナＡ_１−Ａ_４と受信アンテナＲｘとの間のチャンネルを意味する。

前記式１３において、

を各々ａとｂに置換すれば、４シンボルの間に受信される信号は以下の式１４のようである。

従って、送信アンテナＡ_１、Ａ_２を通じて伝送されたシンボルｓ_１、ｓ_２は受信信号ｒ_１、ｒ_２を一つのグループにまとめて推定できるし、送信アンテナＡ_１３、Ａ_４を通じて伝送されたシンボルｓ_３、ｓ_４は受信信号ｒ_３、ｒ_４を一つのグループにまとめて推定できる（Ｓ２０）。

一応、受信信号ｒ_１−ｒ_４が入力されれば、ＳＴＴＤ受信端の加重値乗算部４０は２個の加重値乗算器４０−１、４０−２を利用して２個のグループに分類された受信信号に加重値ｗ_１、ｗ_２をかけて信号（ｚ_１、ｚ_２）、（ｚ_３、ｚ_４）を生成する（Ｓ２１）。この時、説明の便宜のために前記信号（ｚ_１、ｚ_２）、（ｚ_３、ｚ_４）は中間信号(intermediate signal)と称する。

即ち、本発明は従来のＳＴＴＤデコーディングと同様に受信信号ｒ_１−ｒ_４にチャンネル(たとえばｈ_１、ｈ_２)をかけることでなく、加重値ｗ_１、ｗ_２をかける。言い換えれば、本発明はＳＴＴＤ送信端で使用したことと同じ加重値 ｗ_１、ｗ_２を使用してグループ信号を生成した後、該当グループ信号から最終的に送信シンボルを推定する。これは実験的に加重値 ｗ_１、ｗ_２をかけた後に送信シンボルを推定することがよりよい検出性能を期待することができるためである。

前記加重値乗算部４０の加重値乗算器４０−１で出力される中間信号 ｚ_１、ｚ_２は以下の式１５のようである。

ここで、

に置換すれば、前記式１５は以下のようである。

従って、送信シンボル推定部４１の修正されたＳＴＴＤデコーダー４１−１、４１−２は加重値乗算器４０−１で出力された中間信号（ｚ_１、ｚ_２）（ｚ_３、ｚ_４）をＳＴＴＤデコーディングしてＳＴＴＤ送信端で伝送したシンボル

を推定する（Ｓ２１）。即ち、修正されたＳＴＴＤデコーダー３１−１は加重値乗算器３０−１で出力された中間信号 ｚ_１、ｚ_２に対して以下の式１７のような処理を遂行して伝送したシンボル

を推定する。

そして、説明の便宜のために加重値乗算器４０−１で出力される中間信号 ｚ_１、ｚ_２に対してのみ説明したが、加重値乗算器４０−２で出力される中間信号 ｚ_３、ｚ_４に対しても同じ規則が適用される。即ち、加重値乗算器４０−２と修正されたＳＴＴＤデコーダー４１−２を利用して他の一つの受信グループ ｒ_３、ｒ_４を処理することにより、ＳＴＴＤ送信端で伝送したシンボル

を推定できる。

一方、加重値計算機４２は受信アンテナＲｘを通じて受信された受信信号ｒ_１、ｒ_２を入力されて、以下の式１８のようにチャンネル行列の最大固有値に該当する固有ベクターを選択して加重値 ｗ_１、ｗ_２を計算する。

ここで、前記

は２個のグループにまとめたチャンネルベクターのチャンネル共分散行列(channel covariance matrix)を表し、前記ＲはＨの自己行列(autocovariance matrix)を表す。また、lは自己行列の最大固有値で、前記Ｗは最大固有値に該当する固有ベクターを表す。

即ち、加重値計算機４２は２個のグループにまとめたチャンネルベクター

を推定し、推定されたチャンネルベクター

に対して固有値分解を遂行して最大固有値lとその最大固有値に該当する固有ベクターＷを求める（Ｓ２２）。

従って、加重値計算機４２はチャンネルベクターの最大固有値lに該当する固有ベクターＷを加重値ｗ_１、ｗ_２に選択してＳＴＴＤ送信端にフィードバックさせる（Ｓ２３）。

本発明は、従来４個のアンテナを使用する開ループＳＴＴＤシステムを閉ループＳＴＴＤシステムに延長することにより、ＳＴＴＤの利得に閉ループシステムの利得までに得られて通信品質を一層向上させることができるとの効果がある。そして、本発明はＳＴＴＤ送受信単の構造変更なしに従来２個のアンテナを使用する閉ループＳＴＴＤシステムを４個のアンテナを使用する閉ループＳＴＴＤシステムに具現できるとの効果がある。

また、本発明はＳＴＴＤ受信端で推定されたチャンネルベクターに対して固有値分解を遂行して、チャンネルベクターの最大固有値に該当する固有ベクターを加重値に選択してＳＴＴＤ送信端にフィードバックさせることにより、受信端で推定されたシンボルのパワーを最大化することができるとの効果がある。

本発明は図示された実施例を参考にして説明されたが、これは例示的なことに過ぎなく、本技術分野の通常の知識を持った者ならば、多様な変形及び均等な他の実施例が可能なのはもちろんのことである。従って、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求範囲の技術的思想により定められるべきである。

図１は、４個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する一般的な開ループＳＴＴＤシステムを示した図である。 図２は、２個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する一般的な閉ループＳＴＴＤシステムを示した図である。 図３は、４個のアンテナ伝送ダイバーシティ技法を適用する本発明の実施例による閉ループＳＴＴＤシステムを示した図である。 図４は、本発明の実施例による移動通信システムでの信号伝送方法を示したフローチャートである。 図５は、本発明の実施例による移動通信 システムでの信号受信方法を示したフローチャートである。

符号の説明

３０:ＳＴＴＤエンコーダー
３１−３８:乗算器
４０:加重値乗算部
４１:送信シンボル推定部
４２:加重値計算機

Claims (11)

1. ４つの伝送アンテナを有している閉ループ時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）システムにおける信号伝送方法であって、
   前記方法は、
   伝送されて受信器において受信されるシンボルを時空間符号化することと、
   前記符号化されたシンボルを２つのシンボルグループに分類することと、
   各伝送シンボルグループに、第１ウェイトベクター内の互いに異なった加重値を乗算して伝送することと
   を包含し、
   前記伝送の際の前記異なった加重値および前記異なった加重値の複素共役は、前記受信器において用いられる第２ウェイトベクター内に含まれ、
   各伝送シンボルグループは、所定のシンボルと、前記所定のシンボルから位相遷移されたシンボルとを含み、
   前記所定のシンボルと、前記所定のシンボルから位相遷移されたシンボルとは、１つのシンボル区間の間に伝送され、
   同一のグループに属するシンボルには同一の加重値が乗算される、方法。
2. 前記第１ウェイトベクターは、｛ｗ_１，ｗ_２｝であり、前記第２ウェイトベクターは、｛ｗ_１，ｗ_１ ^＊，ｗ_２，ｗ_２ ^＊｝である、請求項１に記載の方法。
3. ４つ以上の伝送アンテナが用いられる、請求項１に記載の方法。
4. 前記加重値は、チャンネルベクターのチャンネル共分散行列の最大固有値に対応する固有ベクターである、請求項１に記載の方法。
5. ４つの伝送アンテナを有している閉ループ時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）システムにおける信号受信方法であって、
   前記方法は、
   受信信号を２つの信号グループに分類することであって、前記信号は、送信器から受信される、ことと、
   各信号グループに、ウェイトベクター内の互いに異なった加重値を乗算することと、
   前記乗算された信号を時空間復号化することにより、伝送シンボルを推定することと
   を包含し、
   前記ウェイトベクターは、前記送信器において用いられる加重値と、前記送信器において用いられる加重値の複素共役とを含み、
   各信号グループは、所定のシンボルと、前記所定のシンボルから位相遷移されたシンボルとを含み、前記所定のシンボルと、前記所定のシンボルから位相遷移されたシンボルとは、１つのシンボル区間の間に伝送され、同一のグループに属するシンボルには同一の加重値が乗算される、方法。
6. 前記送信器において用いられる加重値は、ｗ_１、ｗ_２であり、前記ウェイトベクターは、｛ｗ_１，ｗ_１ ^＊，ｗ_２，ｗ_２ ^＊｝である、請求項５に記載の方法。
7. 前記受信信号から推定されたチャンネルベクターのチャンネル共分散行列を固有値分解することにより、最大固有値と固有ベクターとを計算することと、
   前記計算された固有ベクターをウェイトベクターとして選択することと、
   選択された加重値を送信端にフィードバックすることと
   をさらに包含する、請求項５に記載の方法。
8. 所定のシンボルを有している受信信号と、前記所定のシンボルの複素数値を有している受信信号とが、一つの信号グループに分類される、請求項５に記載の方法。
9. データシンボルを符号化して、前記符号化されたデータシンボルから第１符号化シンボルおよび第２符号化シンボルを生成する時空間伝送ダイバーシティ（ＳＴＴＤ）エンコーダーと、
   前記ＳＴＴＤエンコーダーからの前記第１符号化シンボルに、第１ウェイトベクター内の第１加重値であって、受信端からフィードバックされる第１加重値を乗算することにより、第１加重シンボルを生成する第１多重化部と、
   前記ＳＴＴＤエンコーダーからの前記第２符号化シンボルに、前記第１ウェイトベクター内の第２加重値であって、前記受信端からフィードバックされる第２加重値を乗算することにより、第２加重シンボルを生成する第２多重化部と、
   前記第１加重シンボルと前記第２加重シンボルとを伝送する４つの伝送アンテナと
   を備えている、無線通信伝送装置であって、
   前記第１加重値、前記第２加重値、ならびに前記第１加重値および前記第２加重値の複素共役は、前記受信端において用いられる第２ウェイトベクターに含まれ、
   前記ＳＴＴＤエンコーダーは、前記データシンボルを２つのグループにさらに分類し、前記第１符号化シンボルおよび前記第２符号化シンボルは、前記２つのグループに従って生成され、
   各グループは、所定のシンボルと、前記所定のシンボルから位相遷移されたシンボルとを含み、前記所定のシンボルと、前記所定のシンボルから位相遷移されたシンボルとは、１つのシンボル区間の間に伝送され、同一のグループに属するシンボルには同一の加重値が乗算される、装置。
10. 前記第１ウェイトベクターは、｛ｗ_１，ｗ_２｝であり、前記第２ウェイトベクターは、｛ｗ_１，ｗ_１ ^＊，ｗ_２，ｗ_２ ^＊｝である、請求項９に記載の装置。
11. 前記第１多重化部から受信された第１加重シンボルを伝送するために少なくとも２つの伝送アンテナを有する第１アンテナ部と、
    前記第２多重化部から受信された第２加重シンボルを伝送するために少なくとも２つの伝送アンテナを有する第２アンテナ部と
    をさらに備えている、請求項９に記載の装置。

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