WO2007111198A1

WO2007111198A1 - 送信方法及び送信装置

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Publication number: WO2007111198A1
Application number: PCT/JP2007/055679
Authority: WO
Inventors: Xiaoming She; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2008-09-20
Also published as: CN101043244A

Abstract

　チャネルの時間変動の影響を受けにくく、且つ簡便であるとともに、特にマルチインプット・マルチアウトプット（MIMO）アンテナ通信システムのようなマルチアンテナ通信システムに好適な、マルチアンテナ通信システムのシングルキャリアブロック伝送における送信方法。この送信方法は、シングルキャリアブロックをダイバシチ送信する送信方法であり、ブロック化部(402)により、送信される信号をブロック化する。ブロック化された信号は、第１アンテナ(406-1)を介して送信する。また、ブロック化された信号を、共役置換部(403-1,403-2)により共役置換し、重み付け部(404-1,404-2)によって重み付けする。重み付けされた信号を、加算部(407)にて加算し、第２アンテナ(406-2)を介して送信する。

Description

明細書

送信方法及び送信装置

技術分野

[0001] 本発明は、マルチアンテナ通信システムのシングルキャリアブロック伝送においてダィバシチ送信する送信方法及び送信装置に関する。

背景技術

[0002] 無線通信システムでは、高速移動環境において高レートのデータ伝送を行うことが注目されている。この高速移動環境時における高レートデータ伝送において、情報高速伝送における周波数選択性チャネル分散にいかに対応するかという点力主要な問題の一つである。

[0003] 周波数選択性チャネル分散につ!ヽては、現在利用可能な効率の良!ヽ伝送技術として、主に、直交周波数分割多重（OFDM)伝送技術と、周波数領域均衡化 (FDE) に基づ!/、たシングルキャリア (SC)ブロック伝送技術との二種類が知られて、る。例えば、シングルキャリア伝送技術については、非特許文献 1に記載されている。

[0004] 以下、 SCブロック伝送技術について説明する。

[0005] OFDM伝送技術では周波数領域でデータが伝送されるのに対し、 SCブロック伝送技術では時間領域でデータが伝送されるため、 SC伝送技術は、 OFDM伝送技術と比較して、ピーク対平均電力比（PAPR)が低、と、う長所がある。

[0006] 送信電力の利用率の向上、信号歪み度の減少及び量子化次数にとって、 PAPRが低、ことは非常に重要である。

[0007] OFDM伝送技術においては、周波数領域のパラレルなデータストリームを時間領域に変換して伝送する際に、高い PAPR力あたらされる。また、実現の容易性から言えば、 FDE技術を採用する場合には、 SCブロック伝送技術の実現容易性は OFDM伝送技術とほぼ同様になる。

[0008] このような理由から、 SCブロック伝送技術は、 3GPPの Long- Term Evolution (LTE) にお、て、下り回線よりも低 PAPRに対する要求が高、上り回線で用いられる最も有効な伝送手段として考えられて、る。 [0009] 図 1は従来のシングルアンテナ SCブロック伝送システムの構成を示す図である。

[0010] 送信側では、まず、符号ィ匕部 101及び変調部 102において、送信すべきデータストリームに対してチャネル符号化及びコンステレーシヨン変調を行つた後、ブロック化部 1 03は、変調後のシリアルな符号ストリームをブロック (ブロック長は N)に分割する。

[0011] その後、 GI揷入部 104は、データブロックとデータブロックの間にガードインターバル

(GI)を挿入して、アンテナ 105から送信する。 GI揷入部 104においては、 OFDMシステムと同様、一般に各データブロックの前にサイクリック'プレフィックス（CP)を挿入する、即ち、各データブロックの末尾 N個のデータをコピーして当該データブロックの先

G

頭部分に配置する。ここで、 Nは GIの長さであり、チャネルの最大遅延時間長未満で

G

あることが求められる。

[0012] 一方、受信側では、まず、受信アンテナ 111によって空間信号を受信する。そして、チャネル推定部 118によって、当該受信信号中のノィロット信号に基づいて、またはそれ以外の方法を用いてチャネル推定が行われ、現在の時間領域チャネルインパルス応答 hが推定される。同時に、 GI除去部 112において受信信号中の GI部分が除去される。さらに、高速フーリエ変換部 113、周波数領域均衡化部 114及び逆高速フ一リエ変換部 115のそれぞれにおいて、長さ Nの受信データブロックに対して順次 N 点の高速フーリエ変換 (FFT)、 FDE (周波数領域均衡化)及び N点の逆高速フーリエ変換 (IFFT)が行われる。ここで、周波数領域均衡ィ匕部 114においては、チャネル推定部 118によって取得された現在のチャネル特性を用いて、信号に対する周波数領域均衡化が行われる。続いて、均衡化出力された信号に対して、復調部 116及びチャネル復号ィ匕部 (復号部） 117において、復調及びチャネル符号化処理が順次行われ、最後に元の送信データが取得される。

[0013] このように、ここで言う SCブロック伝送システムにおける送信及び受信は、、ずれもデータブロックを単位として行われる。

[0014] このような SCブロック伝送における周波数領域等化を用いるシングルキヤリャ伝送（ Sし— FDE： Single し arrier systems with Frequency Domain Equalization)技術の原; ¾ は、さらに以下の数学形式を用いて表現することができる。まず、従来のシングルァンテナ通信システムの SC伝送方法における送信及び均衡ィ匕方法について説明する [0015] まず、チャネルは、 Lc段の有限インパルス応答（FIR)フィルタ、即ちチャネルインパ

h(l),- --, h(Lc-l)}として示すことができる。そこで、 GI除去装置 112の処理を経た後の時間領域の第げロックにおける第 n信号は下記式（1)のように表すことがでさる。

[数 1]

[0016] ただし、

[数 2]

Κ (")} — J は第 iデータブロックが送信した N個のデータを表し、 (k)は kmodN後の余数を表し、 n(

N

n)は付カ卩白色ガウス雑音 (AWGN)を表す。

[0017] 上記の式から、信号形式上、 SC伝送技術は OFDM伝送技術と十分類似しており、いずれも送信信号とチャネルインパルスの循環畳み込みの結果であることが理解できる。

[0018] 周波数領域にお!ヽては、換言すれば受信信号を FFTした後は、送信信号周波数領域とチャネル周波数領域の乗算の結果として下記式（2)のように表すことができる

[数 3]

¾ (Ar) = H ( ) S ( ） + N ( ） Q≤k≤N - \ · " ₍₂₎ ただし、 R (k)は、第 i受信データブロックの FFT後の周波数領域第 k点における数値を表し、 H(k)はチャネル周波数領域第 k点における数値であり、 S (k)は第 i送信デ一タブロックの FFT後の周波数領域第 k点における数値を表し、 N(k)は雑音周波数領域第 k点における数値を表す。

[0019] 従って、 SC信号はゼロフォーシング (ZF)均衡化及び最小二乗誤差 (MMSE)均衡化のような簡単な FDE方式によって均衡ィ匕を行うことができる。 [0020] また、均衡ィ匕演算子を W={W(0),W(1), ,W(N-1)}，ただし W(k)は周波数領域サブキャリア kにおける均衡ィ匕演算子と表すと、 FDE及び IFFTを経た後の時間領域信号出力は下記式（3)のように示すことができる。

画 η = / r{^ (0)}¥(0), ^ (1)^(1),... ,R,. (N - l)W(N - l)} ... ₍₃₎

[0021] ZF均衡ィ匕を採用する場合には W (k) = lZH (k)となり、 MMSE均衡化を採用する場合には

[数 5]

W(k) .

\ H(k) \² ₊V p となる。ただし、は信号雑音比（SNR)である。

[0022] 次に、 SCブロック伝送における送信ダイバーシチ方法について説明する。

[0023] 上述のように、マルチアンテナ伝送技術 (MIMO)は、次世代の無線通信における重要な伝送手段となって!/、る。

[0024] MIMOシステムにお、ては、送信側が複数のアンテナを使用して信号の送信を行い、受信側が複数のアンテナを使用して空間信号を受信する。 MIMO技術は、研究によって、従来のシングルアンテナ伝送方法と比較して伝送レート及び性能を効果的に向上させられることが明らかになつている。

[0025] この MIMO技術に SCブロック伝送技術を組み合わせることにより、周波数選択性チャネルにお 1ヽて高速なデータ伝送を実現することができる。上り送信電力が有限であると、う考えに基づ、て、 LTEにお!/、ては上りに SCとマルチアンテナ送信ダイバーシチとを組み合わせた送信方法を採用することを提案している。

[0026] 近年、 SCブロック伝送に用いられる一つの送信ダイバーシチ方法が示されて広く注目を集めており、この方法は、従来の Alamouti送信ダイバーシチを SCブロック伝送において拡張したものとみなすことができる。この方法を実現する構成を図 2に示す。

[0027] 図 2は、従来のマルチアンテナ通信システムにおける SCブロック伝送の送信ダイバ一シチの説明に供する図である。 [0028] 送信側では、送信すべきデータストリームは、まずチャネル符号化 ·変調部 201でチャネル符号ィ匕及びコンステレーシヨン変調される。チャネル符号化 'コンステレーション変調されたデータストリームは、ブロック化部 202においてブロック化される。なお、ブロック化後の各符号ブロックの長さを Nとする。

[0029] その後、時空間ブロック符号ィヒ部 203において、隣接する二つの符号ブロックに対して時空間ブロック符号ィ匕が行われ、それぞれが一つの送信アンテナに対応する 2 系統のデータブロックが出力される。出力された各データブロックには、 GI挿入部 204 において、それぞれガードインターバルが挿入される。最後に、ガードインターバルが挿入された各データブロックのそれぞれは、対応する送信アンテナ 205から送信される。この場合、 2本のアンテナにおける送信データのフォーマットは図 3に示す通りである。

[0030] 図 3は、従来のマルチアンテナ通信システムの SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータのフォーマットを示す図である。 Txl、 Τχ2は、それぞれのアンテナから送信される送信データ（アンテナデータ）を表す。

[0031] 図 3において、時空間ブロック符号ィ匕部 203における前の第 iブロックの信号を s=[s ( 0),s (l),〜,_S (N-l)]^Tで表し、長さを Nとし、 Tは行列転置を表すと仮定する。

[0032] 図 3に示すように、アンテナ 1とアンテナ 2が、ブロック 2iのタイミングで信号 s =[s (0),

2i 2i s (l),"',s (N- 1)]^T及び s =[s (0),s (l),-,s (N- 1)]^Tをそれぞれ送信する。また、

2i 2i 2i+l 2i+l 2i+l 2i+l

アンテナ 1とアンテナ 2がブロック 2i+lのタイミングで信号- s* ((N-n) )=[- s* (0)，- s*

2i+l N 2i+l

(N- 1)，· ··，- s* (1)]^T及び s* ((N-n) )=[s* (0)，s* (N- l)，"'，s* (1)]^Tをそれぞれ送信

2i+l 2i+l 2i N 2i 2i 2i

する。ただし、 (x)は x対 Nが取る余数を示す。

N

[0033] 図 3に示すデータフォーマットで送信する場合、数学信号処理の相関理論により、 2 本の送信アンテナにおける信号の周波数領域フォーマットは、図 4に示す通りである

[0034] 図 4は従来のマルチアンテナ通信システムの SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータの周波数領域フォーマットを示す図である。

[0035] 図 4にお、て、第 iブロックの信号 s =[s (0),s (l),- --,s (Ν- 1)]の周波数領域信号を S =[S (0),S (1),〜,S (N- 1)]と表すと仮定すると、 S=FFT{s}となる。このため、図 4に示す通り、アンテナ 1とアンテナ 2がブロック 2iのタイミングでそれぞれ送信する周波数領域信号は、 S =[S (0),S (1),"',S (N- 1)]^τ及び S =[S (0),S (1),- --,S (N- 1)]^Tとな

2i 2i 2i 2i 2i+ 1 2i+ 1 2i+ 1 2i+ 1

る。また、アンテナ 1とアンテナ 2がブロック 2i+lのタイミングでそれぞれ送信する周波数領域信号は— S* =[— S* (0),— S* (1),· ··,— S* (N- 1)]^τ及び S* =[S*

2i + l 2i + l 2i+l 2i+l 2i

(0),S* (1),-,S* (N— 1)]^Tとなる。

2i 2i 2i

[0036] また、同一のサブキャリア kにおいて、二つのアンテナの隣接する二つのブロックにおける周波数領域の信号は、まさしく従来の Alamoutiの信号構成を形成して、ることを見出すことができ、例えばサブキャリア kにおける送信信号の周波数領域のフォーマットは以下の表 1に示す通りである。下記表 1は、サブキャリア kにおける送信信号の周波数領域フォーマットを示す。

[表 1]

[0037] MIMO相関理論によれば、 Alamouti送信ダイバーシチの長所は、受信側が簡便な線形検出によって最大尤度 (ML)を取得できることにより、有効な送信ダイバーシチ性能を取得できると、う点である。図 3に示す SCブロック送信ダイバーシチを行う受信装置の構成は図 5に示す通りである。

[0038] 図 5は従来の SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける受信装置の構成を示す図である。

[0039] 図 5に示すように、受信側では、隣接する二つの送信ブロックは、まず、 n本の受信

R

アンテナ 301によって空間の全ての信号が受信され、チャネル推定部 309によって、当該受信信号中のパイロット信号に基づいて、またはそれ以外の方法を用いてチヤネル推定が行われ、現在 (受信時)のチャネル特性を推定する。そして、 GI除去部 30 2において、各アンテナにおける受信信号に対して GI除去の操作がそれぞれ行われ、 GI除去の後、シリアル Zパラレル変換部 303及び FFT部 304において、各受信アンテナの受信信号に対し、シリアル Zパラレル変換及び FFTの操作がそれぞれ行われる。その後、 MIMO-FDE部 305において、 n本の受信アンテナで受信された周波数領域の信号に対して、一括して FDE操作が行われる。ここで、 MIMO-FDE部 305は、各サブキャリアに対してそれぞれに均衡ィ匕を行っており、即ち、同一サブキャリア上の、 2本のアンテナが隣接する二つのブロックにおいて送信した 4つの周波数領域信号に対して、従来の Alamouti方式により一括して線形周波数領域均衡ィ匕を行ってヽる。続いて、 IFFT変換部（図では「IFFT部」で示す） 306において、 MIMO- FDE部 305 力も出力された 2系統の信号に対して IFFT操作が行われ、ノラレル Zシリアル変換部 307にお、てパラレル Zシリアル変換が行われる。パラレル Zシリアル変換された 2 系統の信号は、復調'復号化部 308において符号復調及びチャネル復号化され、最後に元の送信データとして出力される。

非特許文献 1： "Evolved UTRA上りリンクシングルキャリア無線アクセスにおけるスぺクトル整形フィルタの最適ロールオフファクタの検討" 電子情報通信学会、 RCS2005 — 148、 2006年 1月

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0040] し力しながら、従来の Alamouti送信相関理論力も理解できるように、この種の送信ダィバーシチ方法は、チャネルの時間変動の影響を比較的受けやすいため、隣接する SCブロック内のチャネル特性が不変であることが要求される。この要求は、次世代の実際のシステムにおいては、以下の二つの原因により、往々にして満たすことが難しい。

[0041] その一つの原因は、次世代の無線通信における情報高速伝送は、より多くの高速移動ユーザに対して行われるため、移動局の高速移動によってもたらされるチャネルの時間変動を回避することができない。

[0042] もう一つの原因は、 SCブロック伝送システムの構成から理解できるように、一般に各 SCブロックは時間的に長ぐ符号間隔よりも遥かに大きい（例えば、一つのブロックに千もの送信符号が含まれる）ため、長時間にわたってチャネルを不変にすることは困難となっている。

[0043] このように、従来技術では、隣接する SCブロックにおけるチャネルの時間変動は、受信信号の周波数領域における直交を妨げるため、受信性能の悪ィ匕を招くという問題がある。従って、 MIMO— SCブロック伝送技術において、チャネルの時間変動の影響を受けに《かつ簡便な、 SCブロック伝送に用いられる送信ダイバーシチ方法が望まれている。

[0044] 本発明の目的は、チャネルの時間変動の影響を受けにくぐ且つ、簡便であるとともに、特にマルチインプット 'マルチアウトプット（MIMO)アンテナ通信システムのようなマルチアンテナ通信システムに好適な、マルチアンテナ通信システムのシングルキヤリアブロック伝送における送信方法及び送信装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0045] 本発明の送信方法は、シングルキャリアブロックをダイバシチ送信する送信方法であって、送信される信号をブロック化するブロック化ステップと、ブロック化された信号を、第 1アンテナを介して送信する第 1送信ステップと、前記ブロック化された信号を共役置換する共役置換ステップと、共役置換された信号を重み付け加算する重み付け加算ステップと、重み付け加算された信号を、第 2アンテナを介して送信する第 2送信ステップとを有するようにした。

[0046] 本発明の送信装置は、シングルキャリアブロックをダイバシチ送信する送信装置であって、送信される信号をブロック化するブロック化手段と、ブロック化された信号を送信する第 1送信アンテナと、前記ブロック化された信号を共役置換する共役置換部と、共役置換された信号を重み付け加算する重み付け加算部と、重み付け加算された信号を送信する第 2送信アンテナとを有する構成を採る。

発明の効果

[0047] 本発明によれば、チャネルの時間変動の影響による性能悪化に対して好適に対応できるとともに、送信及び受信の簡便性を保つことができる。

図面の簡単な説明

[0048] [図 1]従来のシングルアンテナ SCブロック伝送システムの構成を示す図

[図 2]従来のマルチアンテナ通信システムにおける SCブロック伝送の送信ダイバーシチの説明に供する図

[図 3]従来のマルチアンテナ通信システムの SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータのフォーマットを示す図 [図 4]従来のマルチアンテナ通信システムの SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータの周波数領域フォーマットを示す図

[図 5]従来のマルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける受信装置の構成を示す図

[図 6]本発明の実施の形態に係る送信方法の説明に供する送信装置のブロック図 [図 7]本発明の実施の形態に係る送信方法の説明に供するマルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータのフォーマットを示す図

[図 8]本発明の実施の形態に係る送信方法の説明に供するマルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータの周波数領域フォーマットを示す図

[図 9]本発明の実施の形態に係る送信装置の送信信号を受信する受信装置の構成を示す図

[図 10]本発明に係る送信装置における送信方法と従来の送信方法の性能比較の説明に供する図

発明を実施するための最良の形態

[0049] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

[0050] 図 6は、本発明の実施の形態に係る送信方法の説明に供する送信装置のブロック図である。この図 6は、マルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチの構成を示す送信装置のブロック図である。

[0051] 図 6に示す送信装置 400は、符号化'変調部 401と、ブロック化部 402と、共役置換部

(第 1共役置換部 403-1、第 2共役置換部 403-2)と、重み付け部 (第 1重み付け部 404

-1、第 2重み付け部 404-2)と、加算部 407と、ガードインターバル (GI)挿入部 405-1, 4

05-2と、複数の送信アンテナとしての第 1送信アンテナ 406-1、第 2送信アンテナ 406-

2とを有する。

[0052] 符号化'変調部 401は、送信すべきデータストリームに対してチャネル符号ィ匕及びコンステレーシヨン変調を行い、ブロック化部 402に出力する。

[0053] ブロック化部 402は、チャネル符号ィ匕及びコンステレーシヨン変調されたデータストリームのブロック化を行い、 2系統の送信アンテナ 406-1, 406-2から送信させるベぐ GI 挿入部 405-1、共役置換部 403-1,403-2に出力する。なお、ブロック化部 402から出力されるブロック化後の各符号の長さは Nとする。

[0054] GI挿入部 405-1は、ブロック化された信号の間に、カードインタバールを直接挿入して、送信アンテナ 406-1を介して送信させる。

[0055] 共役置換部 403-1, 403-2は、第 2送信アンテナ 406-2で送信される信号の系統として配置され、ブロック化部 402からの元のブロック化された信号に対して、いずれも共役置換処理を行!、、それぞれの信号を重み付け部 404-1, 404-2にパラレルで出力する。

[0056] 重み付け部 404-1, 404-2は、共役置換部 403-1, 403-2からパラレルで入力される信号に対して、固有シーケンスを用いた重み付け処理 (後述する）を行、、加算部 407 に出力する。

[0057] これら共役置換部 403-1, 403-2、重み付け部 404-1,404-2は、他方の送信アンテナ 406-2から送信する、ブロック化された信号に対して、 2系のパラレルな処理を行う。

[0058] 加算部 407は、重み付け部 404-1,404-2からパラレルで入力される信号を加算して、 GI挿入部 405-2に出力する。加算部 407は、重み付け部 404-1, 404-2とともに重み付け加算部を構成する。

[0059] GI挿入部 405-2は、入力されるブロック化された信号の間に、カードインタバールを直接挿入して、出力し、第 2送信アンテナ 406-2を介して送信する。

[0060] なお、第 1送信アンテナ 406-1、第 2送信アンテナ 406-2は、隣接するサブキャリアを用いてそれぞれ信号を送信する。なお、便宜上、第 1送信アンテナ 406-1を送信アンテナ 1若しくはアンテナ 1、第 2送信アンテナ 406-2を送信アンテナ 2若しくはアンテナ 2ともいう。 2本の送信アンテナ (ここでは第 1送信アンテナ 406-1、第 2送信アンテナ 4 06-2)における送信データのフォーマットは図 7に示す通りである。

[0061] 図 7は本発明に係る送信方法の説明に供するマルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータのフォーマットを示す図である。なお、 Tx 1、 Τχ2は第 1送信アンテナ 406-1、第 2送信アンテナ 406-2のそれぞれから送信される送信データを表す。

[0062] 図 7において、ブロック化後の第1ブロックの信号を5 =[5 (0),5 (1) ' ,5 -1)]^1>で表し、長さを Nとし、 Tは行列転置を表すと仮定する。

[0063] 図 7に示すように、送信装置 400 (図 6参照)では、第 1送信アンテナ 406-1と第 2送信アンテナ 406- 2がブロック iのタイミングで信号 s =[s (0),s (1),· ",s (Ν- 1)]^τ及び Ps* =Ρ [s* (0),s* (l),---,s* (N- 1)]^Tをそれぞれ送信する。ただし、 P=W P+WPであり、 P及

1 i i 1 1 2 2 1 び Pは、それぞれ共役置換部 403-1, 403-2による操作に対応し、 W及び Wはそれ

2 1 2 ぞれ重み付け部 404-1, 404-2における操作に対応している。

[0064] 具体的には、 2本目の送信アンテナにおいて GIを挿入する前の信号処理過程、具体的には、共役置換部 403-1, 403-2、重み付け部 404-1, 404-2における処理では、以下のステップを含む。

[0065] (1)ブロック化された信号に対して共役置換を行う。この信号処理は、共役置換部 40 3-1, 403-2にて行われる。

[0066] ここでは、まずブロック化後の第ロックの信号3=「3(0),3(1) ',3^-1)]^1>に対して共役を取った後に置換を行う。置換操作は即ち元のデータブロック内における各信号の位置を変換する操作であり、数学上は、置換操作は左乗置換行列を用いて表現することができる。図 6において、 2系の信号の置換操作はそれぞれ NX N行列 P

1 及び Pによって表現することができる。そこで、共役置換後の 2系の信号はそれぞれ P

2

s*及び P2s*と表すことができる。ただし、

[数 6]

P、

...,Ν

及び

i=l, ...,Ν; j=l, ...,Ν である _c [0067] (2)置換後の信号に対して固有シーケンス重み付けを行う。なお、この信号処理は、重み付け部 404-1 ,404-2にて行われる。

[0068] ここでは、共役置換後の信号 P s*及び P s*に対してそれぞれ固有シーケンス重み

1 i 2 i

付けを行うが、シーケンス重み付け操作は左乗対角行列を用いて表現することができる。図 6において、 2系の信号の固有シーケンス重み付け操作はそれぞれ N X N対角行列 W及び Wによって表現することができる。そこで、シーケンス重み付け後の 2

1 2

系の信号はそれぞれ W P s*及び W P s*と表すことができる。ただし、

1 1 i 2 2 i

[数 7]

_{ΤΓ J} f . 2π ·0 . 2π(Ν - V) · 2π(Ν -2) · 2π -0 )

W. = dtag J - / sin ，-ゾ sin ^ ，ーゾ sin ~~ ，…，一ゾ sin 1

^{1 &} \ ^J N N N N J

„, , ( 2π -(Ν/2) 2π{ΝΙ2 - \) 2π ·0 2π·(Ν— 1) 2π -(Ν - 2) 2π -(Ν /2 + ί)}

W, - rf/ae J -cos— ^ -cos™~ -,.... -cos ，一 cos -, -cos -cos 1

^{2 s} j N N N N N N J である。

[0069] (3) 2系のパラレル処理後の信号について和を求める。なお、この信号処理は、カロ算部 407にて行われ、加算部 407において、最終的に、和を求めた信号 W P s*+W P

1 1 i 2 2

S*が得られる。

[0070] 図 6に示す本発明に係る送信装置 400を用いて信号の送信を行う場合、つまり、マルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチを行う場合、図 8に示すような周波数領域信号のフォーマットを得ることができる。

[0071] 図 8は本発明の実施の形態に係る送信方法の説明に供するマルチアンテナ SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける各アンテナデータの周波数領域フォーマットを示す図である。

[0072] ここで、第 1送信アンテナ 406-1及び第 2送信アンテナ 406-2が送信する周波数領域信号はそれぞれ、 S =[S (0),S (1),"',S (N- 1)]^τ及び S， =[— S* (1),S* (0), -S* (3), S * (2),· · S * (N- 1),S * (N- 2)]^Tである。

[0073] 図 8から理解できる通り、本発明の送信装置 400では、二つのアンテナの隣接する二つのサブキャリア 2k及び 2k+lにおける周波数領域の信号は、以下の表 2に示す通りであり、まさしく従来の Alamoutiの信号構成を形成している。下記表 2は、サブキヤリァ 2k及び 2k+l〖こおける送信信号の周波数領域フォーマットを示す。 [表 2]

[0074] 上述したように、この種の送信方式では、同一アンテナが送信する二つの信号に対応するチャネル特性ができる限り不変であることが要求される。

[0075] 従来の方法においては、表 1に示すように、同一アンテナにおける二つの信号は時間上で隣接する二つのブロックで伝送され、移動局の高速移動及びブロック長が長いという理由から、この条件を満たすことは往々にして困難であった。

[0076] これに対して本発明では、送信装置 400によって、表 2に示すように、同一アンテナにおける二つの信号は、周波数領域上で隣接する二つのサブキャリアで伝送される。なお、送信装置 400は、従来の送信装置における周波数領域信号の空間一時間送信ダイバーシチを空間周波数送信ダイバーシチに変換してなる。

[0077] 関連理論から、周波数領域上で隣接するサブキャリアにおけるチャネル特性は強い相関性を有しており、両者はほぼ一致していることが理解できる。即ち、本発明の方法はチャネルの時間変動の影響による性能悪ィ匕を受けることなく好適に対応できる。

[0078] なお、本発明に係る送信装置 400に用いられる MIMO-SC送信方法については、図

9に示す受信装置を用いて受信を行うことができる。

[0079] 図 9は本発明の実施の形態に係る送信装置の送信信号を受信する受信装置の構成を示す図である。

[0080] 図 9に示す受信装置 500において、送信装置 400からの送信信号の受信過程は、図

5に示す受信装置における従来の SCブロック伝送の送信ダイバーシチにおける方法と比較して、周波数領域均衡ィ匕部 510を用いて周波数均衡ィ匕を行う点のみ異なる。

[0081] 受信装置 500は、受信アンテナ 301と、チャネル推定部 309と、 GI除去部 302と、シリアル Zパラレル変換部 303と、 FFT部 304と、 IFFT変換部 306と、パラレル Zシリアル変換部 307と、復調 '復号化部 308と、 MIMO-FDE部 305に代えた周波数領域均衡ィ匕部 510とを有する。 [0082] 受信装置 500では、チャネル推定部 309によりチャネル特性が推定され、受信アンテナ 301、シリアル Zパラレル変換部 303、 FFT部 304を介して入力される信号は、送信装置 400の二つのアンテナの隣接する二つのサブキャリア 2k及び 2k+lにおける周波数領域の信号である。

[0083] 周波数領域均衡化部 510は、入力される Alamoutiの信号構成を形成するサブキヤリァ 2k及び 2k+lにおける周波数領域の信号に対して、 2つのサブキャリアごとに一括して均衡ィ匕を行い、 IFFT変換部 306に 2系統の信号として出力する。

[0084] 具体的には、従来の MIMO-FDE部 305は各サブキャリアに対してそれぞれに均衡化を行っており、即ち、同一サブキャリア上の、 2本のアンテナが隣接する二つのブロックにおいて送信した 4つの周波数領域信号に対して、従来の Alamouti方式により一括して線形周波数領域均衡化を行って!/ヽる。

[0085] これに対して、本実施の形態における受信装置 500では、周波数領域均衡化部 510 によって、二つのアンテナが隣接する二つのサブキャリア 2k及び 2k+lにおいて送信した 4つの周波数領域信号に対して、従来の Alamouti方式によって一括して線形周波数均衡ィ匕が行われている。なお、均衡ィ匕アルゴリズムは従来の方法と全く同一であり、入力が異なっている。つまり、均衡ィ匕部の入力は、従来の方法における「同一サブキャリア上の、 2本のアンテナが隣接する二つのブロックにおいて送信した 4つの周波数領域信号」から、「二つのアンテナが隣接する二つのサブキャリア 2k及び 2k+lにぉ、て送信した 4つの周波数領域信号」に変わって、る。

[0086] 図 10は本発明に係る送信装置における送信方法と従来の送信方法の性能比較の説明に供する図であり、それぞれの送信方法による性能比較の結果を示す図である

[0087] 図 10に示す性能比較のシミュレーションにおいて採用したチャネルモデルは、 ITU M.1225チャネルモデル Aであり、チャネル帯域幅は 10MHzで、 N=1024である。送信アンテナ及び受信アンテナの数はそれぞれ 2及び 1であり、 QPSK変調を採用する。

[0088] 図 10において、 fは最大ドップラー周波数シフトであり、 Tは各伝送ブロックの時間

d

長とする。

[0089] 図 10から判るように、従来の方法については、チャネル時間変動の増加に伴って性能が徐々に悪ィ匕している。対して本発明の方法は、チャネルの時間変動によってもたらされる性能悪ィ匕に相対的に有効に対抗できるとともに、送信及び受信方法は依然として簡便性を保っている。なお、従来の方法と比較して、送信側では重み付け操作を用いている力 2系の重み付けに過ぎず、また重み付けシーケンスは正余弦信号シーケンスであるため、本発明の方法が PAPRに及ぼす影響は小さ、。

[0090] 次に、図 6に示す本発明に係る送信装置 400によって送信した場合における周波数領域信号のフォーマット（図 8参照)を詳細に説明する。

[0091] 第 1送信アンテナ 406-1における周波数領域信号を S =[S (0),S (1), · · · ,S (Ν-1)]^τとすると、第 2送信アンテナ 406-2における周波数領域信号 S， =[-S*(l),S ),-S*(3),S*(2), •••，-S*(N-l),S*(N-2)]^Tは、 S' =(AS)*と表すことができる。

ただし、 Aは N X N行列であり、

[数 8]

となる。 N X N行列 Cが存在すると仮定して FFT s}=ASとすると、信号処理の相関理論によって FFT{BC*s*}=(AS)*となる。ただし、

[数 9]

である。以下、重点的に Cの解を求める。 Fを FFT行列とすると、

N

[数 10]

となる。さらに推論により [数 11]

C = F_N"AF_N が導き出され、即ち

[数 12]

N N

=丄 W ゾ 2 [(,- l)(«-l)-("-lX*- ] となり、そして Α行列の間引き特性に基づ、てさらに簡略化することにより

[ [(レ lX2_m— l)-(2m— 2X 1)] _ [(レ lX2m-2)— (2_m-lX*r— 1)] ]

が得られ、最後

「 . . 2jt(k - l)

¹ゾ sin—— -

N

•cos \ l-k \- Nll

N

0 others が得られ、また、 W P +W P =BC*となるため、証明される。

1 1 2 2

[0092] 以上のように本発明の好適な実施例を示して本発明につ！/ヽて説明した力本発明の精神及び範囲力外れることなしに、種々の変更、置換や追カ卩が可能であることは、当業者にとって自明である。従って、本発明は上記の実施の形態に限られるのではなぐ添付の「請求の範囲」及びその等価物によって制限されると理解すべきである。つまり、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で変更して実施可能である。

[0093] 本発明に係る送信装置は、通信システムにおける通信端末装置御及び基地局装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置及び基地局装置を提供することができる。

[0094] なお、ここでは、本発明をノヽードウエアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係る送信方法のァルゴリズムをプログラム言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係る装置と同様の機能を実現することができる。

[0095] 2006年 3月 20日出願の第 200610071414. 9の中国出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

産業上の利用可能性

[0096] 本発明に係るマルチアンテナ通信システムのシングルキャリア伝送における送信ダィバーシチ方法は、チャネルの時間変動の影響を受けにくぐ且つ簡便な効果を有し、特にマルチインプット 'マルチアウトプット（MIMO)アンテナ通信システムのようなマルチアンテナ通信システムに適用されるものとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] シングルキャリアブロックをダイバシチ送信する送信方法であって、

送信される信号をブロック化するブロック化ステップと、

ブロック化された信号を、第 1アンテナを介して送信する第 1送信ステップと、前記ブロック化された信号を共役置換する共役置換ステップと、

共役置換された信号を重み付け加算する重み付け加算ステップと、

重み付け加算された信号を、第 2アンテナを介して送信する第 2送信ステップと、を有する送信方法。

[2] 前記第 1送信ステップ及び第 2送信ステップでは、前記第 1送信アンテナ及び前記第 2送信アンテナによって、ブロック iのタイミングで信号 s及び Ps*が送信され、 Pは P =W P +W Pの関係を満たし、且つ、 P及び Pはそれぞれパラレルな処理における

1 1 2 2 1 2

置換行列であり、 W及び Wはそれぞれ、 2系のパラレルな処理における特徴シーケ

1 2

ンス重み付け行列である請求項 1記載の送信方法。

[3] [数 1]

=l，...，N;j=]

Ρつ

i=l，...，N;j=l"..，N;

. 2 -0 . 2π(Ν~\) . , 2π(Ν -2) . 2πΌ

W_x = diag -j sm ，ーゾ sin ~~ ― sm ^ …，—j si]

N N N N ；及び

2π·(Ν/2) 2π(Ν/2-\) 2π·(Ν-\) 2π·(Ν-2) 2π-(Ν/2 + \) W₂ - diag

N N N N N N であることを特徴とする請求項 2記載の送信方法。

[4] 前記第 1送信ステップ及び第 2送信ステップにおいて、前記第 1アンテナ及び前記第 2アンテナのそれぞれによって送信される信号は、隣接する二つのサブキャリア 2k 及び 2k+lに送信される周波数領域の信号 S=[S (0), S (l),- --, S (N-1)]^T及び S' =[-S*(l ),S* (0),-S* (3),S* (2), · · · ,-S* (N-1),S* (N-2)]^T,であり、前記隣接する二つのサブキヤリァ 2k及び 2k+lにおける周波数領域の信号は、 Alamouti信号の構成を有する請求項 1記載の送信方法。

[5] 前記第 1アンテナ及び第 2アンテナのそれぞれによって送信される、二つの隣接するサブキャリア 2k及び 2k+lで送信された 4つの周波数領域の信号は、受信側にお!ヽて、 Alamouti方式によって一括して線形均衡ィ匕される請求項 4記載の送信方法。

[6] シングルキャリアブロックをダイバシチ送信する送信装置であって、

送信される信号をブロック化するブロック化手段と、

ブロック化された信号を送信する第 1送信アンテナと、

前記ブロック化された信号を共役置換する共役置換部と、

共役置換された信号を重み付け加算する重み付け加算部と、

重み付け加算された信号を送信する第 2送信アンテナとを有する送信装置。