(57)【要約】【課題】多重入力−多重出力チャンネルにおいてバンド幅効率を向上するための方法および装置【解決手段】開示されている１つの実施形態では、入力ビット流をトレリス符号ブロックへ供給する。例えば、トレリス符号ブロックは、６／７のレートの符号を使用して、畳込み符号化を行う。次に、例えば１２８の信号点または変調記号に対するトレリス符号化直交振幅変調を使用して、トレリス符号ブロックの出力を変調する。こうして生成された変調記号系列をダイバーシティ符号化する。ダイバーシティ符号化は、例えば、時空間符号化または空間周波数符号化である。変調記号系列、すなわちダイバーシティ符号化された変調記号系列は、２以上の直交ウオルシュカバーへ供給される。例えば、変調記号系列のレプリカを供給して、ダイバーシティを向上するか、または変調記号系列のデマルチプレキシングを使用して、データ伝送レートまたは“スループット”を向上することができる。ウオルシュカバーの出力は、別々の入力として、通信チャンネルへ供給される。【選択図】図1
2010114940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレリス符号ブロックへ入力ビット流を供給するステップと、
前記トレリス符号ブロックの出力を変調して、変調記号系列を供給するステップと、
前記変調記号系列を複数のウオルシュカバーへ供給し、前記複数のウオルシュカバーの各々が、複数の出力チップ拡散系列の１つを出力するステップと、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するステップとが含まれる方法。
【請求項２】
前記供給するステップには、前記変調記号系列のレプリカを、前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給することが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記供給するステップには、前記変調記号系列を時間デマルチプレックスして、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給することが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記複数のウオルシュカバーは、相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記トレリス符号ブロックは、前記入力ビット流に対して（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行う請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記変調するステップの後で、かつ前記供給するステップの前に、前記変調記号系列を周波数符号化するステップと、
前記供給するステップの後で、かつ前記送信するステップの前に、逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行うステップとがさらに構成されている請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項９】
入力ビット流をトレリス符号ブロックへ供給するステップと、
前記トレリス符号ブロックの出力を変調して、第１の変調記号系列を供給するステップと、
前記第１の変調記号系列をダイバーシティ符号化して、第２の変調記号系列を生成するステップと、
前記第２の変調記号系列を複数のウオルシュカバーへ供給し、前記複数のウオルシュカバーの出力の各々が、複数の出力チップ拡散系列の１つを出力するステップと、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するステップとが含まれている方法。
【請求項１０】
前記ダイバーシティ符号化が、時空間符号化である請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ダイバーシティ符号化が、空間周波数符号化である請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記供給するステップには、前記第２の変調記号系列のレプリカを、前記複数のウオルシュカバーの対へ供給することが含まれる請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記ダイバーシティ符号化のステップには、前記第１の変調記号系列をデマルチプレックスして、前記複数のウオルシュカバーの対に対応する前記第１の変調記号系列の一部分を同時にダイバーシティ符号化して、前記第２の変調記号系列の一部分を前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給することが含まれる請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のウオルシュカバーには、２つで１組の相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記変調するステップの後で、かつ前記供給するステップの前に、前記変調記号系列を周波数符号化するステップと、
前記供給するステップの後で、かつ前記送信するステップの前に、逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行うステップとがさらに含まれる請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項９記載の方法。
【請求項１８】
入力ビット流を符号化するように構成されたトレリス符号ブロックと、
前記トレリス符号ブロックの出力を受信して、変調記号系列を供給するように構成された変調器と、
前記変調記号系列が供給される複数のウオルシュカバーであって、前記複数のウオルシュカバーの各々が複数の出力チップ拡散系列の１つを出力する、複数のウオルシュカバーとが含まれていて、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するように構成されているシステム。
【請求項１９】
前記変調記号系列のレプリカが、前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給される請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記変調記号系列を時間デマルチプレックスして、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給する請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
前記複数のウオルシュカバーは、相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項１８記載のシステム。
【請求項２２】
前記変調器が、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調するように構成されている請求項１８記載のシステム。
【請求項２３】
前記トレリス符号ブロックが、前記入力ビット流に対して、（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行う請求項１８記載のシステム。
【請求項２４】
前記変調記号系列を周波数符号化して、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給する周波数コーダと、
前記複数のウオルシュカバーの各々の前記出力を、周波数領域から時間領域へ変換して、前記複数の出力チップ拡散系列を供給するように構成されている逆ＦＦＴプロセッサとがさらに構成されている請求項１８記載のシステム。
【請求項２５】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項１８記載のシステム。
【請求項２６】
入力ビット流を符号化するように構成されているトレリス符号ブロックと、
前記トレリス符号ブロックの出力を受信して、第１の変調記号系列を供給するように構成されている変調器と、
前記第１の変調記号系列をダイバーシティ符号化して、第２の変調記号系列を生成するように構成されているアラモウティブロックと、
前記第２の変調記号系列が供給される複数のウオルシュカバーであって、複数のウオルシュカバーの各々が複数の出力チップ拡散系列の１つを出力する複数のウオルシュカバーとが含まれていて、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するように構成されているシステム。
【請求項２７】
前記アラモウティブロックが、時空間符号化を使用して、ダイバーシティ符号化するように構成されている請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
前記アラモウティブロックが、空間周波数符号化を使用して、ダイバーシティ符号化するように構成されている請求項２６記載のシステム。
【請求項２９】
前記第２の変調記号系列のレプリカを、前記複数のウオルシュカバーの対へ供給する請求項２６記載のシステム。
【請求項３０】
前記第１の変調記号系列をデマルチプレックスして、前記複数のウオルシュカバーの対に対応する前記第１の変調記号系列の一部分を同時にダイバーシティ符号化して、前記第２の変調記号系列の一部分を前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給する請求項２６記載のシステム。
【請求項３１】
前記複数のウオルシュカバーは、２つで１組の相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項２６記載のシステム。
【請求項３２】
前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる請求項２６記載のシステム。
【請求項３３】
前記変調記号系列を周波数符号化して、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給するように構成されている周波数コーダと、
前記複数のウオルシュカバーの各々の前記出力を、周波数領域から時間領域へ変換して、前記複数の出力チップ拡散系列を供給するように構成されている逆ＦＦＴプロセッサとがさらに構成されている請求項２６記載のシステム。
【請求項３４】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項２６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、無線通信システムの分野に関する。とくに、本発明は、多重入力多重出力チャンネルを使用して、広帯域符号分割多重アクセス通信システムにおける伝送に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムでは、数名のユーザが、共通の通信チャンネルを共用する。通信チャンネル上で数名のユーザが情報を同時に伝送することにより発生する競合を避けるために、使用可能なチャンネル容量をユーザに割り当てることについての幾つかの規制が必要である。通信チャンネルへのユーザのアクセスの規制は、種々の形態の多数のアクセスプロトコルによって実現される。１つの形態のプロトコルは、符号分割多重アクセス（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ， ＣＤＭＡ）として知られている。プロトコルには、容量の限られた１本のチャンネルを多数のアクセスに割り当てることに加えて、他の機能、例えばユーザを互いに独立させる機能、すなわちユーザ間の干渉を制限する機能、および指定されていない受信者による傍受および復号を困難にすることによってセキュリティを与える機能、すなわち低確率の傍受とも呼ばれる機能を有する。
【０００３】
ＣＤＭＡシステムでは、信号を符号化することによって、各信号を他のユーザの信号から区別する。各ユーザは、その情報信号を伝送信号へ一意に符号化する。指定された受信者には、ユーザの符号系列が分かっており、伝送信号を復号して、情報を受信することができる。情報信号を符号化すると、スペクトルが広がり、符号化された伝送信号のバンド幅は、情報信号の元のバンド幅よりも相当に広くなる。このために、ＣＤＭＡは、“スペクトラム拡散”変調または符号化とも呼ばれる。各ユーザの信号エネルギーをチャンネルのバンド幅全体に拡散するので、各ユーザの信号は、他のユーザにはノイズのように見える。復号処理により、適切な信号対雑音比が実現する、すなわち目的のユーザの信号を他のユーザの信号の“ノイズ”と区別できる限り、信号内の情報を回復することができる。ユーザ信号の情報回復に影響を与える他の要素には、各加入者ごとに異なる環境条件、例えばシャドウイングおよびマルチパスによるフェージングがある。簡潔にいうと、シャドウイングは、送信機と受信機との間の信号伝送路を妨害する物理的物体（例えば、大きい建物）によって生じる干渉である。マルチパスは、信号が、長さの異なる多数のパスを横切って、受信機に到達する時間が異なる結果生じる信号の歪みである。マルチパスは、通信チャンネルの“時間分散”とも呼ばれる。さらに加えて、マルチパスフェージングは、時間で変化する。例えば、走行中の車両内に積まれた通信ユニットにおいて、マルチパスフェージング量は迅速に変化する。
【０００４】
スペクトラム拡散信号を効率的に符号化および復号化するために、多数の方法が実行されてきた。この方法には、誤り検出符号および訂正符号、並びに畳込み符号が含まれる。無線通信、とくに音声通信では、２ユーザ間で双方向に同時に通信すること、すなわち二重通信または全二重通信が望ましい。ＣＤＭＡで全二重通信を行うのに使用する１つの方法には、周波数分割二重通信がある。周波数分割二重通信では、一方の周波数バンドを、基地局から移動ユーザへの通信、すなわち順方向チャンネルに使用し、他方の周波数バンドを、移動ユーザから基地局への通信、すなわち逆方向チャンネルに使用する。順方向チャンネルは、ダウンリンクチャンネルとも呼ばれ、逆方向チャンネルはアップリンクチャンネルとも呼ばれる。順方向チャンネルと逆方向チャンネルとでは、符号化および変調の特定のやり方が異なる。
【０００５】
ディジタルデータの形態のユーザの信号の情報は、誤りから保護するために符号化される。既に記載したように、誤りは、例えば、時間にしたがって変化するマルチパスフェージング作用の結果として発生する。符号化することにより、冗長を情報信号へ取入れることによって、ディジタルデータを誤りから保護する。誤りを検出するのに使用する符号を、誤り検出符号と呼び、誤りを検出して訂正することができる符号を、誤り訂正符号と呼ぶ。誤り検出および誤り訂正符号の２つの基本的なタイプを、ブロック符号および畳込み符号と呼ぶ。
【０００６】
畳込み符号は、連続の情報ビット系列を、ユーザ信号のディジタル情報から、連続の符号化された伝送ビット系列へマップすることによって働く。対比すると、畳込み符号は、最初に情報系列を別個のブロックへまとめ、符号化しないところがブロック符号と異なる。畳込み符号は、情報系列をシフトレジスタへ送ることによって生成される。一般に、シフトレジスタには、Ｎ段（１段にｋビット）とｎの関数発生器とが構成されている。情報系列は、一度に、Ｎ段、ｋビットずつずらされ、ｎの関数発生器は、各ｋビットの情報系列に対して、ｎビットの符号化された系列を生成する。符号レートは、Ｒ＝ｋ／ｎとして定義され、符号化されたユーザ情報の入力レートを、符号化された情報を伝送する出力レートによって除算したものに等しい。数値Ｎは、符号の拘束長と呼ばれ、符号の複雑さ、すなわち計算コストは、拘束長にしたがって指数関数的に増加する。ＣＤＭＡシステムでは、例えば、拘束長９および符号レート３／４の畳込み符号を使用する。
【０００７】
連続の情報ビット系列から連続の符号化されたビット系列へのマッピングは、高度に構成されているので、畳込み符号に対して復号アルゴリズムを使用することができ、これはブロック符号に対して使用される復号アルゴリズムとは相当に異なる。個々の畳込み符号により行われる符号化は、いろいろな様式で表現することができる。符号化は、例えば、生成多項式、論理テーブル、状態図、またはトレリス図によって表現することができる。例えば、符号化をトレリス図で表現するときは、個々のトレリス図は、表現される個々の畳込み符号に依存する。トレリス図の表現は畳込み符号に依存し、トレリス図の表現が分かっているときは、符号化された系列を復号化することができる。
【０００８】
信号伝送において、畳込み符号化を変調と組合せた技術は“トレリス符号化変調（ｔｒｅｌｌｉｓ ｃｏｄｅｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）”と呼ばれ、トレリス符号化変調では、畳込み符号化と信号変調とを統合し、その結果、トレリス符号化において得られる恩恵は、より複雑な信号を変調するためのコストの追加を相殺するよりも相当に大きい。異なる信号伝送方法を比較するための１つのやリ方では、バンド幅の効率を比較する。バンド幅効率は、一般に、所与のバンド幅で送られる情報量、すなわち“正規化されたデータレート”を、１ビット当りのＳＮＲと比較することによって測定される。１ビット当りの所与のＳＮＲで恐らく実現できる最大の正規化されたデータレートは、理論上最大のチャンネル容量であり、チャンネルの“シャノン容量”と呼ばれる。信号伝送方法において、バンド幅効率がより高くなると、チャンネルの全シャノン容量の使用により近くなる。多数の送信アンテナと多数の受信アンテナとを有する１本のチャンネルであって、送信および受信アンテナの各対間の全ての可能な信号パスを使用するチャンネルを、多重入力多重出力（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ， ＭＩＭＯ）チャンネルと呼び、ＭＩＭＯは、一定のチャンネル条件のもとで、１つの送信−受信アンテナの対のみを使用する同様のチャンネルと比較して、シャノン容量がより高いことが分かっている。
【０００９】
信号を受信する際に、信号を復調して、復号しなければならない。畳込み符号を復号する、すなわち“検出”する方法は数多くある。トレリス図表現を使用して、畳込み符号を復号する１つの方法には、ビタビ復号化がある。トレリス図では、トレリスに通っている各パスは、畳込み符号器からの符号化された可能性のある系列と、符号化された系列を生成した元の情報系列とに対応する。ビタビアルゴリズムでは、実際に受信した符号化系列を使用して、トレリスに通っているパスのメトリック値を判断し、他のパスを検討から除外する。最終的に、復号器は、トレリスに通っていて、最も好ましいメトリック値を有するパスを選択し、対応する情報系列を復号する。このようにして、この技術において知られているように、ビタビ復号器は、最尤検出を行う。
【００１０】
既に記載したように、符号化の目的の１つは、ユーザ信号内の情報を、種々の現象（例えばマルチパスフェージング）によって発生する誤りから保護することである。信号の信頼性を向上するのに使用できる他の収集技術を、“ダイバーシティ”と呼ぶ。簡単に述べると、ダイバーシティは、無線伝搬がランダムである性質を利用し、個別にフェージングする、すなわち相当に相関の弱い通信信号パス上で送られる同じ情報信号の幾つかのレプリカを受信機へ供給することによって行う。例えば、一方の無線信号のパスが強いフェージングを受けているとき、他方の独立のパス上には強力な信号があることがある。２本以上のパスがあることにより、情報信号の信号対雑音比からの選択が向上する。ダイバーシティを行うものの１つにはレーキ受信機があり、レーキ受信機では、受信機において何本かのアンテナを使用し、異なる信号パスを選択する。レーキ受信機の欠点は、高データレートでは効率が低下することである。時間分散またはマルチパスの影響を抑制する１つの手段として、この技術において知られている直交周波数分割多重化（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ， ＯＦＤＭ）を使用する。ＯＦＤＭは、高データレートで適切に働き、したがってレーキ受信機が高データレートで効率が悪いという欠点をなくす。
【００１１】
信号の信頼性を高めるのに使用できる別の収集技術は、“電力制御”と呼ばれる。簡単に述べると、電力制御とは、送信機において信号電力を調節し、通信チャンネルにおける変化する状態、例えば、異なるユーザの相対的な移動およびマルチパスフェージングを補償するように信号を送信することである。電力制御は、チャンネルの状態、または“チャンネル状態情報（ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， ＣＳＩ）”を受信ユニットから送信機へ戻すことに関する情報の伝送に依存して行われる。したがって、電力制御はＣＳＩ技術である。他のＣＳＩ技術、例えば個々の“パイロット信号”および信号伝送の“訓練期間”を使用することに関係するＣＳＩ技術もある。他方で、ダイバーシティ技術は、非ＣＳＩ技術であり、実行の際に、チャンネル状態情報を個々に送る必要はない。一般に、非ＣＳＩ技術はより簡単であり、非ＣＳＩ技術では、チャンネル状態情報を伝送する複雑さを避けているので、実行コストを、より廉価にすることができる。
【００１２】
さらに加えて、非ＣＳＩ技術は、チャンネル上に、伝送するチャンネル状態情報の“オーバーヘッド”、すなわちユーザ情報以外のものを含まないようにしているところが、ＣＳＩ技術よりも優れている。ユーザ情報以外のもの、すなわちＣＳＩを送るのに使用される１ビット当りの所与のＳＮＲのチャンネル容量、すなわちシャノン容量の範囲で、ユーザ情報を送るのに使用できるチャンネル容量がより少なくなり、有効伝送バンド幅効率が低減する。不安定なチャンネル、すなわちチャンネル状態が十分に緩やかに変化しないチャンネルでは、チャンネル状態の変化に遅れないように、チャンネル状態情報を高データレートで送って、送信機が、チャンネル状態情報を効率的に使用できるようにすることが必要である。したがって、非ＣＳＩ技術は、チャンネル状態が迅速に変化する移動通信に強い。
【００１３】
ＭＩＭＯチャンネルではチャンネル容量が増加するという長所は、多数のＣＳＩ技術と組合せて使用されている。非ＣＳＩ技術、例えば符号化、ダイバーシティ、およびＯＦＤＭも、無線通信における誤り性能および“スループット”、すなわちユーザ情報のデータレートを向上するのに使用できる。したがって、ＭＩＭＯチャンネルで伝送するときの有効バンド幅効率を向上し、一方でチャンネル状態情報を送ることについての欠点を避けることによって、ＭＩＭＯチャンネルの増加容量を利用する技術が必要とされている。向上したバンド幅効率を利用することによって、ＭＩＭＯチャンネルにおける無線通信の誤り性能、データレート、および容量を向上することも、この技術において必要とされている。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、多重入力多重出力チャンネルにおいてバンド幅効率を向上するための方法およびシステムに関する。本発明は、バンド幅効率を向上し、一方でチャンネル状態情報を伝送することについての欠点を避けるための技術における必要を克服している。さらに加えて、本発明は、多重入力多重出力チャンネルにおける無線通信の誤り性能、データレート、および容量を向上する。
【００１５】
本発明の１つの態様では、入力ビット流をトレリス符号ブロックへ供給する。例えば、トレリス符号ブロックは、６／７のレートの符号を使用して、畳込み符号化を行う。次に、トレリス符号ブロックの出力は、例えば、１２８の信号点または変調記号のトレリス符号化直交振幅変調を使用して、変調される。こうして生成された変調記号系列をダイバーシティ符号化する。ダイバーシティ符号化は、例えば、時空間符号化または空間周波数符号化である。変調記号系列、すなわちダイバーシティ符号化変調記号系列は、２以上の直交ウオルシュカバーへ供給される。例えば、変調記号系列のレプリカを供給して、ダイバーシティを向上するか、または変調記号系列の復調を使用して、データ伝送レートまたは“スループット”を使用することができる。ウオルシュカバーの出力は、別々の出力として、通信チャンネルへ供給される。通信チャンネルは、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムにおける多重入力多重出力チャンネルである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、例示的な通信システムにおける、本発明の１つの実施形態の通信チャンネルの多重入力の直交性の例を示すブロック図。
【図２】図２は、例示的な通信システムにおける、本発明の別の実施形態の通信チャンネルの多重入力の直交性の例を示すブロック図。
【図３】図３は、例示的な通信システムにおける、本発明の１つの実施形態のアラモウティ伝送ダイバーシティを使った通信チャンネルの多重入力の直交性の例を示すブロック図。
【図４】図４は、例示的な通信システムにおける、本発明の別の実施形態のアラモウティ伝送ダイバーシティを使った通信チャンネルの多重入力の直交性の例を示すブロック図。
【図５】図５は、図１または図２の何れかに与えられている多重入力の直交性の例と共に使用するための受信機処理の例を示すブロック図。
【図６】図６は、図３または図４の何れかに与えられているアラモウティ伝送ダイバーシティを使った多重入力の直交性の例と共に使用するための、受信機の処理の例を示すブロック図。
【図７】図７は、例示的な通信システムにおける、本発明の１つの実施形態の直交周波数分割多重化を使って、通信チャンネルの多重入力の直交性およびダイバーシティの例を示すブロック図。
【図８】図８は、図７に与えられている直交周波数分割多重化を使って、多重入力の直交性およびダイバーシティの例と共に使用するための、受信機の処理の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで開示される実施形態は、多重入力多重出力チャンネルにおいてバンド幅効率を向上するための方法およびシステムに関する。以下では、ここで開示される実施形態の実行に関する特定の情報について記載する。当業者には、ここで開示される実施形態を、本出願に明確に記載されているものとは異なるやり方で実行してもよいことが分かるであろう。さらに加えて、開示される実施形態の特定の詳細の一部は、本発明を明らかにしないために記載されていない。この技術において普通の技能をもつ者には、本出願に記載されていない特定の詳細についての知識があるので、本出願には記載していない。
【００１８】
本出願の図面およびそれに付随する詳細な説明は、単に例示的な実施形態に関する。簡潔さを維持するために、本発明の原理を使用する他の実施形態は、本出願には明確に記載されておらず、本発明の図面によっても明確に示されていない。
【００１９】
図１は、１つの実施形態にしたがう通信チャンネルへの多重入力の直交性の例を示している。図１に示されている例示的なシステム１００は、送信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、基地局、ゲートウエイ、または衛星中継器内に位置する。例示的なシステム１００は、例えば、広帯域符号分割多重アクセス（ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ， ＷＣＤＭＡ）通信システムにおける、基地局送信機の一部である。ＷＣＤＭＡ通信システムは、“スペクトラム拡散通信システム”とも呼ばれる。
【００２０】
図１に示されている例示的なシステム１００では、入力ビット流１０１にはユーザ信号が含まれていて、ユーザ信号には、通信チャンネルで送られる情報が収められている。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、多数の送信アンテナおよび多数の受信アンテナ間の全信号パスが含まれる。この例では、送信アンテナを、通信チャンネルへの入力と呼び、受信アンテナを、通信チャンネルへの出力と呼ぶ。通信チャンネルへの２以上の入力か、または２以上の出力が構成されている通信システムは、多重入力多重出力（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｕｔｐｕｔ， ＭＩＭＯ）システムとも呼ばれる。
【００２１】
引き続き図１に関して、入力ビット流１０１は“トレリス符号”ブロック１０２へ供給される。トレリス符号ブロック１０２では、入力ビット流１０１に対して、上述の畳込み符号化を行う。１つの実施形態では、トレリス符号ブロック１０２は、（ｎ−１）／ｎの符号レートで畳込み符号化を行ない、“（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号”とも呼ばれる。既に記載したように、符号レートは、符号化される情報の入力レートを、符号化された情報の出力レートで除算したものに等しいか、または入力ビット数対出力ビット数の比に相当する。例えば、１つの実施形態では、６／７のレートのトレリス符号を使用し、トレリス符号ブロック１０２へ６ビットが入力されるたびに、７ビットが出力される。
【００２２】
トレリス符号ブロック１０２は、直交振幅変調（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ＱＡＭ）ブロック１０４と協働する。トレリス符号ブロック１０２とＱＡＭブロック１０４とを組合せると、入力ビット流１０１を一連の変調記号、すなわち“変調記号系列”へ変換することができる。変調記号は、複素位相空間内の信号点として表現することができる（文献（“Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ／Ｐｈａｓｅ Ｓｉｇｎａｌｓ” ｂｙ Ｇ． Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅｏｒｙ，ｖｏｌ．ＩＴ−２８， ｐｐ ５５−５７， Ｊａｎｕａｒｙ １９８２）参照）。１つの実施形態では、１２８の変調記号、すなわち信号点に対してトレリス符号化直交振幅変調が使用される。１２８の変調記号に対するトレリス符号化直交振幅変調は、１２８−ＱＡＭとも呼ぶ。他の直交振幅変調、例えば８−ＱＡＭおよび３２−ＱＡＭを使用してもよい。さらに加えて、他のタイプの多重レベル／位相変調、例えばパルス振幅変調（ｐｕｌｓｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ＰＡＭ）、位相シフトキーイング（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ， ＰＳＫ）、または差分位相シフトキーイング（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ， ＤＰＳＫ）を使用してもよい。異なる変調方式を使用する、すなわちシステムの動作中に変調方式を変更することによって、信頼性と兼ね合いをつけつつ、異なるデータレートまたはスループットを支援することができる。例えば、８−ＱＡＭを使用すると、１２８−ＱＡＭまたは３２−ＱＡＭと比較して、所与の信号伝送電力で、信号伝送の誤りの信頼性を向上することができるが、データ伝送レートは低減し、逆に３２−ＱＡＭを使用すると、８−ＱＡＭと比較して、同じ信号電力で、誤り性能の信頼性が下がるといった犠牲を払うが、スループットまたはデータレートは向上することができる。別途記載するように、ウオルシュ関数を選択することと組合せて、変調を選択して使用することができ、実現できるスループットと信頼性との種々の組合せをさらに増やすことができる。
【００２３】
図１に示されているように、ＱＡＭブロック１０４からの変調記号系列は、ウオルシュカバー１１０、１１２、１１４、および１１６の各々へ供給される。ウオルシュカバー１１０は“ウオルシュ１”、ウオルシュカバー１１２は“ウオルシュ２”、ウオルシュカバー１１４は“ウオルシュ３”、ウオルシュカバー１１６は“ウオルシュ４”で表示されている。各ウオルシュカバー１１０、１１２、１１４、および１１６を別々に表示し、各ウオルシュカバーが、別個のウオルシュ関数を使用して、ウオルシュカバー１１０、１１２、１１４、および１１６の４つの出力の直交性を実現することを示す。
【００２４】
背景の項目に記載したように、ＷＣＤＭＡ通信では、各別個の信号を拡散して、多数の信号が、あまり干渉し合うことなく、同じバンド幅を同時に占有することができる。信号は異なるユーザから送信されるか、または図１に示されているこの例では、既に説明したように、例えばダイバーシティを実現するために信号のレプリカを生成する。１つの拡散手段では、各別個の信号へ、別個の“直交”拡散符号、またはウオルシュ関数のような関数を適用する。”直交性”とは、拡散関数間に相関がないことを示す。ウオルシュ関数（ウオルシュ符号系列とも呼ばれる）を使用する所与のスペクトラム拡散通信システムでは、ｎ行（１行にｎチップで）を有する予め規定されたウオルシュ関数行列を前もって設定して、異なるウオルシュ関数を定義して、異なる別個の信号を区別するのに使用する。この例では、変調記号系列の各別個のレプリカが、別個のウオルシュ関数へ割り当てられる。言い換えると、ＱＡＭブロック１０４からの出力信号の各別個のレプリカを、別個のウオルシュ符号系列によって符号化して、各別個の信号を他の信号と区別する。
【００２５】
ＣＤＭＡ通信システムの一般的な原理、とくに、通信チャンネル上で伝送するためのスペクトラム拡散信号を生成するための一般的な原理は、米国特許第４，９０１，３０７号（“Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｏｒ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒｅｐｅａｔｅｒｓ”）に記載されており、米国特許第４，９０１，３０７号は、本発明の譲受人に譲渡されている。本明細書では、この特許、すなわち米国特許第４，９０１，３０７号の開示は、本出願の参考文献として全面的に取り上げている。さらに加えて、米国特許第５，１０３，４５９号（“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｉｎ ａ ＣＤＭＡ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ”）には、ＰＮ拡散、ウオルシュカバリング、およびＣＤＭＡスペクトラム拡散通信信号を生成するための技術が開示されており、米国特許第５，１０３，４５９号は本発明の譲受人に譲渡されている。本明細書では、この特許、すなわち米国特許第５，１０３，４５９号の開示も、本出願の参考文献として全面的に取り上げている。さらに加えて、本明細書で開示されている実施形態は、データの時分割多重化と、“高データレート”の通信システムに関係する種々の原理とを利用しており、本明細書に開示されている実施形態は“高データレート”の通信システムで使用することができ、このような“高データレート”の通信システムは、１９９７年１１月３日に出願された米国特許出願第０８／９６３，３８６号（“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”）に開示されていて、米国特許出願第０８／９６３，３８６号は、本発明の譲受人に譲渡されている。本明細書では、米国特許出願第０８／９６３，３８６号の開示も、本出願の参考文献として全面的に取り上げている。
【００２６】
ｎ行（１行にｎチップ）を有するウオルシュ関数は、次数ｎのウオルシュ関数行列とも呼ばれる。ウオルシュ関数行列の例として、ｎが４に等しい、すなわち次数４のウオルシュ関数行列を次に示す：
【数１】
2010114940.tif 000003
【００２７】
この例では、４つのウオルシュ関数が含まれていて、各関数は４チップを有する。各ウオルシュ関数は、上述のウオルシュ関数行列内の１行である。例えば、ウオルシュ関数行列の２行目は、系列１，０，１，０を有するウオルシュ関数である。各ウオルシュ関数、すなわちこの行列内の各行は、行列内の他の行と相関がないことが分かるであろう。言い換えると、各ウオルシュ関数内のチップのちょうど半分は、行列内の残りのウオルシュ関数内のチップと異なる。
【００２８】
各出力チップ拡散系列が、１つおきの出力チップ拡散系列と直交しているとき、ウオルシュ関数のような別個の直交拡散関数を各別個の信号へ適用すると、各別個の信号内の各変調記号が、出力チップの各拡散系列へ変換される。ウオルシュ関数を使用して、各別個の信号内の各変調記号を、特定のウオルシュ関数におけるチップ系列とＸＯＲをとることによって変換を行うことができる。
【数２】
2010114940.tif 000004
【００２９】
したがって、この例では、各変調記号は、長さが４の出力チップの拡散系列へ拡散される。各入力変調記号ごとに生成される出力チップ数を拡散係数と呼び、この例では、拡散係数は４である。実際には、長さが２ないし５１２のウオルシュ関数（すなわち、各ウオルシュ符号系列内に２ないし５１２チップを有するウオルシュ関数）が使用される。したがって、拡散係数は、実際には２ないし５１２である。
【００３０】
したがって、ウオルシュカバー１１０の出力１２０、ウオルシュカバー１１２の出力１２２、ウオルシュカバー１１４の出力１２４、およびウオルシュカバー１１６の出力１２６は、相互に直交している出力チップの拡散系列である。出力１２０、１２２、１２４、および１２６の各々は、通信チャンネルへ個々に入力される。例えば、出力チップの各拡散系列を、有限期間インパルス応答（“ｆｉｎｉｔｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ， ＦＩＲ”）フィルタへ送り、ＦＩＲフィルタを使用して、信号をパルス整形し、その後で各信号入力ごとに別々のアンテナを使用して、通信チャンネルへ送信する。受信機は、通信チャンネルの出力において、単一のアンテナか、または多数のアンテナを使用して、信号を受信する。例えば、受信信号を、受信側のＦＩＲフィルタを介して、ウオルシュデカバーへ送ることができる。ウオルシュデカバーは、出力チップの別個の拡散系列を逆拡散する−すなわち、元の別個のウオルシュ関数拡散に別個の逆関数を適用することによって、ウオルシュ関数拡散を元に返す。
【数３】
2010114940.tif 000005
【００３１】
変調記号系列を最尤復号器、例えばビタビ復号器へ入力する。通信チャンネルは不完全であるので、受信した変調記号系列は、通信チャンネルへ入力された元の変調記号系列と全く同じでなくてもよい。簡潔に言うと、最尤検出では、変調符号系列を生成した可能性が最も高い有効変調記号系列を判断し、有効変調記号系列は最尤復号器によって受信される。したがって、最尤復号器は、変調記号系列を受信すると、元の変調記号系列の“最良の推定値”を判断し、最良の推定値を出力情報系列へ復号する。最良の推定値を使用するので、出力情報系列は、伝送された元の情報と比較して、最少数の誤りを含む。
【００３２】
したがって、図１は、多重入力多重出力通信チャンネルにおいて直交伝送ダイバーシティを使用することによって通信の信頼性を向上するのに使用できるシステムの例を示している。
【００３３】
図２は、別の実施形態にしたがう、通信チャンネルへの多重入力の直交性の例を示している。図２に示されている例示的なシステム２００は、送信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、基地局、ゲートウエイ、または衛星中継器内に位置する。例示的なシステム２００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システム内の基地局送信機の一部である。
【００３４】
図２に示されている例示的なシステム２００において、入力ビット流２０１には、ユーザの信号が含まれている。信号には、通信チャンネルで送られる情報が収められている。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。
【００３５】
引き続き図２に関して、入力ビット流２０１は“トレリス符号”ブロック２０２へ供給される。既に記載したように、トレリス符号ブロック２０２は、入力ビット流２０１に対して畳込み符号化を行う。本明細書に記載されている１つの実施形態では、トレリス符号ブロック２０２は、入力ビット流２０１に対して（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行なう。例えば、１つの実施形態では、６／７のレートのトレリス符号を使用する。
【００３６】
トレリス符号ブロック２０２は、ＱＡＭブロック２０４と協働する。トレリス符号ブロック２０２とＱＡＭブロック２０４とを組合せると、入力ビット流２０１を変調記号系列へ変換することができ、既に記載したように、変調記号は、複素位相空間内の信号点として表現することができる。１つの実施形態では、１２８の変調記号に対するトレリス符号化直交振幅変調、すなわち１２８−ＱＡＭを使用する。既に記載したように、他の変調を使用してもよく、異なるウオルシュ関数と組合せて、スループットと信頼性との多数の組合せを支援することができる。
【００３７】
図２に示されているように、ＱＡＭブロック２０４からの変調記号系列の一部分は、変調記号系列を時間デマルチプレックス（ｔｉｍｅ ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）することによって、各ウオルシュカバー２１０、２１２、２１４、および２１６へ供給される。したがって、個々の変調記号系列は、各ウオルシュカバー２１０、２１２、２１４、および２１６へ同時に供給される。通信チャンネルの容量は、図１の例と同じであるので、それぞれ別々のウオルシュカバーは、ここでも、拡散系列を通信チャンネルへ同じレートで入力することができる。通信チャンネルへ供給される情報量の増加を相殺するために、トレリス符号ブロック２０２およびＱＡＭブロック２０４の出力レートを高める、４倍に“加速”して、別個の変調記号系列へそれぞれ別々のウオルシュカバーを供給する。したがって、図２の例では、図１の例よりも、最大の情報のスループットレートは４倍に向上する。しかしながら、図２の例を図１の例とダイバーシティについて比較すると、対応する損失があり、図２の例では、変調記号系列の４つのレプリカが通信チャンネル上で同時に送られる。言い換えると、図１の例における向上した信頼性の一部は、図２の例では、情報のスループット、すなわちデータレートになっている。
【００３８】
ウオルシュカバー２１０は“ウオルシュ１”、ウオルシュカバー２１２は“ウオルシュ２”、ウオルシュカバー２１４は“ウオルシュ３”、ウオルシュカバー２１６は“ウオルシュ４”で表示されている。各ウオルシュカバー２１０、２１２、２１４、および２１６を別々に表示し、各ウオルシュカバーが別個のウオルシュ関数を使用して、ウオルシュカバー２１０、２１２、２１４、および２１６の４つの出力の直交性が実現するのを示す。したがって、ウオルシュカバー２１０の出力２２０、ウオルシュカバー２１２の出力２２２、ウオルシュカバー２１４の出力２２４、およびウオルシュカバー２１６の出力２２６は、相互に直交する出力チップの拡散系列である。出力２２０、２２２、２２４、および２２６の各々は、通信チャンネルへ個々に入力される。例えば、出力チップの各拡散系列を、ＦＩＲフィルタ上へ送り、ＦＩＲフィルタを使用して、信号をパルス整形し、その後で各信号入力ごとに別々のアンテナを使用して、通信チャンネルへ送信する。受信機は、通信チャンネルの出力において、単一のアンテナか、または多数のアンテナを使用して、信号を受信し、信号を受信側のＦＩＲフィルタに通し、信号をウオルシュデカバーし、上述の最尤復号を使用して、変調記号系列を復号する。
【００３９】
したがって、図２は、多重入力多重出力の通信チャンネルにおいて直交伝送ダイバーシティを使用することによって、向上した信頼性と向上したデータレートとの折り合いをつけつつ、通信の信頼性を高め、かつデータレートを向上するのに使用できるシステムの例を示している。
【００４０】
図３は、１つの実施形態にしたがう、通信チャンネルへの多重入力のアラモウティ伝送ダイバーシティの直交性の例を示している。図３に示されている例示的なシステム３００は、送信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、基地局、ゲートウエイ、または衛星中継器内に位置する。例示的なシステム３００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システム内の基地局送信機の一部である。
【００４１】
図３に示されている例示的なシステム３００において、入力ビット流３０１には、ユーザ信号が含まれていて、ユーザ信号には、通信チャンネルで送られる情報が収められている。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。
【００４２】
引き続き図３に関して、入力ビット流３０１は“トレリス符号”ブロック３０２へ供給される。トレリス符号ブロック３０２では、入力ビット流３０１に対して、上述の畳込み符号化を行う。本明細書に記載されている１つの実施形態では、トレリス符号ブロック３０２は、入力ビット流３０１に対して（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行なう。例えば、１つの実施形態では、６／７のレートのトレリス符号が使用される。
【００４３】
トレリス符号ブロック３０２は、ＱＡＭブロック３０４と協働する。トレリス符号ブロック３０２とＱＡＭブロック３０４とを組合せると、入力ビット流３０１を変調記号系列へ変換することができ、既に記載したように、変調記号は、複素位相空間内の信号点として表現することができる。１つの実施形態では、１２８の変調記号に対するトレリス符号化直交振幅変調、すなわち１２８−ＱＡＭが使用される。既に記載したように、他の変調を使用してもよく、異なるウオルシュ関数と組合せて、スループットと信頼性との多数の組合せを支援することができる。
【００４４】
図３に示されているように、ＱＡＭブロック３０４からの変調記号系列は、アラモウティブロック３０６および３０８の各々へ供給される。各アラモウティブロック３０６および３０８の入力および出力は、全く同じである。図３に示されているように、ＱＡＭブロック３０４からの変調記号系列は、アラモウティブロック３０６および３０８の“Ａ”入力、次にアラモウティブロック３０６および３０８の“Ｂ”入力へ交互に送られる。したがって、ＱＡＭ３０４からの変調記号系列は、入力記号グループへ効率的にまとめられる。各入力グループには、２つの記号が収められていて、この例では、それらを“Ａ記号”および“Ｂ記号”と呼ぶ。アラモウティブロック３０６および３０８の各々には、第１の出力と第２の出力とが構成されている。変調記号の各入力グループにおいて、各アラモウティブロック３０６および３０８の第１の出力は、Ａ記号と、その次のＢ記号の複素共役とであり、図３では、これを“（Ａ，Ｂ＊）”で示している。既に記載したように、各変調記号は、複素位相空間内の信号点、すなわち複素数で表現される。変調記号の各入力グループにおいて、各アラモウティブロック３０６および３０８の第２の出力は、Ｂ記号と、その次のＡ記号の負の複素共役とであり、図３では、これを“（Ｂ，−Ａ＊）”で示している。この方式の理論的な正当化および長所は、文献（“Ａ Ｓｉｍｐｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ” ｂｙ Ｓ． Ｍ． Ａｌａｍｏｕｔｉ， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｖｏｌ． １６， ｎｏ． ８，ｐｐ １４５１−５８， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９８）に記載されている。この例に記載されているダイバーシティ符号化の方式は、時空間符号化と呼ばれる。ここで参照した文献に記載されているように、この技術において普通の技能をもつ者には明らかなように、この例では空間周波数符号化を使用することもできる。アラモウティブロック３０６の第１の出力は、ウオルシュカバー３１０へ供給される。アラモウティブロック３０６の第２の出力は、ウオルシュカバー３１２へ供給される。アラモウティブロック３０８の第１の出力は、ウオルシュカバー３１４へ供給される。アラモウティブロック３０８の第２の出力は、ウオルシュカバー３１６へ供給される。
【００４５】
ウオルシュカバー３１０は“ウオルシュ１”で表示され、ウオルシュカバー３１２も“ウオルシュ１”で表示され、ウオルシュカバー３１４は“ウオルシュ２”で表示され、ウオルシュカバー３１６も“ウオルシュ２”で表示されている。各ウオルシュカバー３１０および３１２を“ウオルシュ１”で全く同じに表示し、同じウオルシュ関数を使用して、アラモウティブロック３０６の両方の出力を拡散することを示す。同様に、各ウオルシュカバー３１４および３１６を“ウオルシュ２”で全く同じに表示し、同じウオルシュ関数を使用して、アラモウティブロック３０８の両方の出力を拡散することを示す。言い換えると、各対のウオルシュカバーの中の両方のウオルシュカバーは、同じウオルシュ関数を使用する。ウオルシュカバー３１０および３１２は、ウオルシュカバー３１４および３１６とは異なるように表示され、各対のウオルシュカバーごとに、別個のウオルシュ関数を使用して、ウオルシュカバー３１０、３１２、３１４、および３１６の４つの出力が、２つで１組で相互の直交性が実現するのを示す。言い換えると、２つで１組の相互の直交性は、各対のウオルシュカバーの各対が、１つおきの対のウオルシュカバーと直交していることを示している。したがって、ウオルシュカバー３１０の出力３２０、ウオルシュカバー３１２の出力３２２、ウオルシュカバー３１４の出力３２４、およびウオルシュカバー３１６の出力３２６は、出力チップの拡散系列であり、出力３２０および３２２の対は、出力３２４および３２６の対と直交している。出力３２０、３２２、３２４、および３２６の各々は、通信チャンネルへ別々に入力される。例えば、出力チップの各拡散系列をＦＩＲフィルタ上へ送り、ＦＩＲフィルタを使用して、信号をパルス整形し、その後で各信号入力ごとに別々のアンテナを使用して、通信チャンネルへ送信する。受信機は、通信チャンネルの出力において、単一のアンテナか、または複数のアンテナを使用して、信号を受信し、信号を受信側のＦＩＲフィルタに通し、信号をウオルシュデカバーし、上述の最尤復号を使用して、変調記号系列を復号する。
【００４６】
図３の例は、図１の例よりも、最大の情報スループットレートが２倍に向上している。さらに加えて、図３の例では、アラモウティダイバーシティ符号化を使用しているので、図２の例と比較して、ダイバーシティが向上している。したがって、図３は、多重入力多重出力の通信チャンネルにおいて直交伝送ダイバーシティを使用することによって、向上した信頼性と向上したデータレートとの折り合いをつけつつ、通信の信頼性を高め、かつデータレートを向上するのに使用できるシステムの例を示している。
【００４７】
図４は、別の実施形態にしたがう、通信チャンネルへの多重入力のアラモウティ伝送ダイバーシティの直交性の例を示している。図４に示されている例示的なシステム４００は、送信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、基地局、ゲートウエイ、または衛星中継器内に位置する。例示的なシステム４００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システム内の基地局送信機の一部である。
【００４８】
図４に示されている例示的なシステム４００において、入力ビット流４０１には、ユーザの信号が含まれていて、ユーザの信号には、通信チャンネルで送られる情報が収められている。通信チャンネルは、例えば、無線通信システム内の送信アンテナと受信アンテナとの間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。
【００４９】
引き続き図４に関して、入力ビット流４０１は“トレリス符号”ブロック４０２へ供給される。既に記載したように、トレリス符号ブロック４０２では、入力ビット流４０１に対して畳込み符号化を行う。本明細書に記載されている１つの実施形態では、トレリス符号ブロック４０２は、入力ビット流４０１に対して（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行なう。例えば、１つの実施形態では、６／７のレートのトレリス符号が使用される。
【００５０】
トレリス符号ブロック４０２は、ＱＡＭブロック４０４と協働する。トレリス符号ブロック４０２とＱＡＭブロック４０４とを組合せると、入力ビット流４０１を変調記号系列へ変換することができ、既に記載したように、変調記号は、複素位相空間内の信号点として表現することができる。１つの実施形態では、１２８の変調記号に対するトレリス符号化直交振幅変調、すなわち１２８−ＱＡＭが使用される。既に記載したように、他の変調を使用してもよく、異なるウオルシュ関数と組合せて、スループットと信頼性との多数の組合せを支援することができる。
【００５１】
図４に示されているように、ＱＡＭブロック４０４からの変調記号系列の一部は、変調記号系列を時間デマルチプレックスすることによって、アラモウティブロック４０６および４０８の各々へ供給される。したがって、個々の変調記号系列は、各アラモウティブロック４０６および４０８の各入力へ同時に供給される。図４に示されているように、ＱＡＭブロック４０４からの変調記号系列は、アラモウティブロック４０６の“Ａ”入力および“Ｂ”入力、次にアラモウティブロック４０８の“Ｃ”入力および“Ｄ”入力へ交互に送られる。したがって、ＱＡＭ４０４からの変調記号系列を、入力記号グループへ効率的にまとめられる。各入力グループには、４つの記号が収められ、この例では、これらを“Ａ記号”、“Ｂ記号”、“Ｃ記号”、および“Ｄ記号”と呼ぶ。
【００５２】
アラモウティブロック４０６および４０８の各々には、第１の出力と第２の出力とが構成されている。変調記号の各入力グループにおいて、各アラモウティブロック４０６の第１の出力は、Ａ記号と、その次のＢ記号の複素共役とであり、図４では、これを“（Ａ，Ｂ＊）”で示している。既に記載したように、各変調記号は、複素位相空間内の信号点、すなわち複素数で表現される。変調記号の各入力グループにおいて、各アラモウティブロック４０６の第２の出力は、Ｂ記号と、その次のＡ記号の負の複素共役とであり、図４では、これを“（Ｂ，−Ａ＊）”で示している。したがって、変調記号の各入力グループにおいて、各アラモウティブロック４０８の第１の出力は、Ｃ記号と、その次のＤ記号の複素共役とであり、図４では、これを“（Ｃ，Ｄ＊）”で示している。変調記号の各入力グループにおいて、各アラモウティブロック４０８第２の出力は、Ｄ記号と、その次のＣ記号の負の複素共役とであり、図４では、“（Ｄ，−Ｃ＊）”で示している。この例に記載されているダイバーシティ符号化の方式は、Ｓ． Ｍ． Ａｌａｍｏｕｔｉによる上述で参照した文献に記載されている時空間符号化の変形である。上述で参照した文献に記載されているように、この技術において普通の技能をもつ者には明らかなように、この例では空間周波数符号化を使用することもできる。アラモウティブロック４０６の第１の出力は、ウオルシュカバー４１０へ供給される。アラモウティブロック４０６の第２の出力は、ウオルシュカバー４１２へ供給される。アラモウティブロック４０８の第１の出力は、ウオルシュカバー４１４へ供給される。アラモウティブロック４０８の第２の出力は、ウオルシュカバー４１６へ供給される。
【００５３】
ウオルシュカバー４１０は“ウオルシュ１”で表示され、ウオルシュカバー４１２も“ウオルシュ１”で表示され、ウオルシュカバー４１４は“ウオルシュ２”で表示され、ウオルシュカバー４１６も“ウオルシュ２”で表示されている。各ウオルシュカバー４１０および４１２を“ウオルシュ１”で全く同じに表示し、同じウオルシュ関数を使用して、アラモウティブロック４０６の両方の出力を拡散することを示す。同様に、各ウオルシュカバー４１４および４１６を“ウオルシュ２”で全く同じに表示し、同じウオルシュ関数を使用して、アラモウティブロック４０８の両方の出力を拡散したことを示す。ウオルシュカバー４１０および４１２は、ウオルシュカバー４１４および４１６とは異なるように表示され、ウオルシュカバーの対ごとに別個のウオルシュ関数を使用して、ウオルシュカバー４１０、４１２、４１４、および４１６の４つの出力が、２つで１組の直交性を実現するのを示す。したがって、ウオルシュカバー４１０の出力４２０、ウオルシュカバー４１２の出力４２２、ウオルシュカバー４１４の出力４２４、およびウオルシュカバー４１６の出力４２６は、出力チップの拡散系列であり、出力４２０および４２２の対は、出力４２４および４２６の対と直交している。出力４２０、４２２、４２４、および４２６の各々は、通信チャンネルへ個々に入力される。例えば、出力チップの各拡散系列をＦＩＲフィルタ上へ送り、ＦＩＲフィルタを使用して、信号をパルス整形し、その後で各信号入力ごとに別々のアンテナを使用して、通信チャンネルへ送信する。受信機は、通信チャンネルの出力において、単一のアンテナか、または複数のアンテナを使用して、信号を受信し、信号を受信側のＦＩＲフィルタに通し、信号をウオルシュデカバーし、上述の最尤復号を使用して、変調記号系列を復号する。
【００５４】
図４の例の最大の情報スループットレートは、図３の例の２倍である。したがって、図４の例の情報スループットレートは、図２の例の情報スループットレートに等しい。さらに加えて、図４の例では、アラモウティダイバーシティ符号化を使用しているので、図２の例と比較して、ダイバーシティが向上している。したがって、図４は、多重入力多重出力の通信チャンネルにおいて直交伝送ダイバーシティを使用することによって、向上した信頼性と向上したデータレートとの折り合いをつけつつ、通信の信頼性を高め、かつデータレートを向上するのに使用できるシステムの例を示している。
【００５５】
図５は、１つの実施形態にしたがう、受信機の処理の例を示している。図５に示されている例示的なシステム５００は、受信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、加入者ユニットまたは移動ユニット内に位置する。例示的なシステム５００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システムにおける加入者ユニット受信機の一部である。
【００５６】
図５に示されている例示的なシステム５００において、入力信号５０１は、通信チャンネルから、４つの入力で受信される。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける多数の送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。例えば、１本のチャンネルに４本の受信アンテナが与えられているときは、各個々の受信アンテナごとに、例示的なシステム５００の“コピー”が存在することとする。
【００５７】
引き続き図５に関して、図５に示されている受信処理は、図１または図２において使用されている送信処理の何れかと共に使用されることを意図されている。したがって、入力信号５０１には、図１または図２の何れかのウオルシュ１、ウオルシュ２、ウオルシュ３、およびウオルシュ４の各々によってウオルシュカバーされた複合信号が構成されている。入力信号５０１は、ウオルシュデカバー５１２、５１４、５１６、および５１８の各々へ送られる。
【００５８】
ウオルシュデカバー５１２は“ウオルシュ１”、ウオルシュデカバー５１４は“ウオルシュ２”、ウオルシュデカバー５１６は“ウオルシュ３”、ウオルシュデカバー５１８は“ウオルシュ４”で表示されている。各ウオルシュデカバー５１２、５１４、５１６、および５１８を表示することにより、各ウオルシュデカバーが同じ別個のウオルシュ関数を使用して、図１または図２からの対応する送信信号をデカバーするのを示している。したがって、４つのデカバー５１２、５１４、５１６、および５１８の４つの出力は、図１の場合は、送信された単一の変調記号系列の４つのレプリカに対応し、図２の場合は、送信された４つの別個の変調記号系列に対応する。ウオルシュデカバー５１２によって出力されたレプリカの変調記号系列、または別個の変調記号系列は、メトリック生成ブロック５２２へ送られ、ウオルシュデカバー５１４の出力はメトリック生成ブロック５２４へ送られ、以下同様に、図５に示されている通りである。
【００５９】
メトリック生成ブロック５２２、５２４、５２６、および５２８の各々は、トレリス復号器、例えばビタビ復号器への入力ごとに、メトリック生成を行う。なお、メトリック生成は、“パスメトリック”生成または“ブランチメトリック”生成とも呼ばれる。例えば、メトリック生成ブロック５２２、５２４、５２６、および５２８の各々では、ウオルシュデカバー処理の各出力を、各送信された可能性のある変調記号の複素共役によって乗算し、推定の複素パス利得の複素共役によって乗算し、積の実部を２倍し、バイアス項、すなわちチャンネルのパス利得の大きさの二乗と、送信された可能性のある変調記号の大きさの二乗との積を減算して、メトリック値を生成し、トレリス復号器の入力する。図５に示されているように、メトリック生成ブロック５２２、５２４、５２６、および５２８によって出力されたメトリック値は全て、トレリス復号ブロック５３２へ供給される。トレリス符号ブロック５３２の出力５３３は、既に記載したように、ユーザの元の入力ビット流、すなわち図１の場合は入力ビット流１０１の、図２の場合は、入力ビット流２０１の、最尤推定値である。したがって、図５は、多重入力多重出力の通信チャンネルにおいて信号の直交性を利用した受信機の処理の例を示している。
【００６０】
図６は、１つの実施形態にしたがう、受信機の処理の例を示している。図６に示されている例示的なシステム６００は、受信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、加入者ユニットまたは移動ユニット内に位置する。例示的なシステム６００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システムにおける加入者ユニットの受信機の一部である。
【００６１】
図６に示されている例示的なシステム６００では、入力信号６０１を、通信チャンネルから４つの入力で受信する。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける多数の送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。例えば、１本のチャンネルに４本の受信アンテナが与えられているときは、各個々の受信アンテナごとに、例示的なシステム６００の“コピー”が存在することとする。
【００６２】
引き続き図６に関して、図６に示されている受信処理は、図３または図４において使用されている送信処理の何れかと共に使用することが意図されている。したがって、入力信号６０１には、図３または図４の何れかのウオルシュ１およびウオルシュ２の各々によってウオルシュカバーされた複合信号が構成されている。入力信号６０１は、ウオルシュデカバー６０２および６０４の各々へ送られる。
【００６３】
ウオルシュデカバー６０２は“ウオルシュ１”で表示され、ウオルシュデカバー６０４は“ウオルシュ２”で表示されている。各ウオルシュデカバー６０２および６０４の各々を表示し、各ウオルシュデカバーが同じ別個のウオルシュ関数を使用して、図３または図４（の送信機の一部）からの対応する送信信号をデカバーすることを示す。したがって、ウオルシュデカバー６０２および６０４の２つの出力は受信記号の対に対応し、したがって上述のアラモウティ技術を使用して、この２つの出力から、受信記号の対の各受信記号を推定することができる。
【００６４】
簡単に説明すると、図３に示されている記号の対（Ａ，Ｂ＊）を、チャンネルパス利得ｈ１と共に送ると、この対は（ｈ１Ａ，ｈ１Ｂ＊）に“なり”、図３に示されている記号の対（Ｂ，−Ａ＊）を、チャンネルパス利得ｈ２と共に送ると、この対は（ｈ２Ｂ，−ｈ２Ａ＊）に“なる”。第１の時間間隔中に、チャンネルからの一定量のノイズｎ（１）を、第１の時間間隔の受信信号ｒ（１）へ加える。したがって、第１の時間間隔の受信信号は、次式で表現される；
ｒ（１）＝ｈ１Ａ＋ｈ２Ｂ＋ｎ（１）。
【００６５】
第２の時間間隔中に、チャンネルからの一定量のノイズｎ（２）を、第２の時間間隔の受信信号ｒ（２）へ加える。したがって、第２の時間間隔の受信信号は、次式で表現される；
ｒ（２）＝ｈ１Ｂ＊−ｈ２Ａ＊＋ｎ（２）。
【００６６】
信号遅延素子の助けを借りて、同じ時間点においてｒ（１）およびｒ（２）の値を使用可能にするために、“第１の記号のアラモウティ推定”として示したブロックでは、ｒ（１）およびｒ（２）に対して次の代数的演算を行う；
第１の記号推定値＝ｈ１＊ｒ（１）−ｈ２ｒ＊（２）。
【００６７】
同様に、“第２の記号のアラモウティ推定”として示したブロックでは、ｒ（１）およびｒ（２）に対して次の代数的演算を行う；
第２の記号推定値＝ｈ２＊ｒ（１）＋ｈ１ｒ＊（２）。
【００６８】
複素数の代数を使用すると、次のように示すことができる；
第１の記号推定値＝（｜ｈ１｜２＋｜ｈ２｜２）Ａ＋ｈ１＊ｎ（１）＋ｈ２ｎ（２）、
第２の記号推定値＝（｜ｈ１｜２＋｜ｈ２｜２）Ｂ＋ｈ２＊ｎ（１）＋ｈ１ｎ（２）。
【００６９】
したがって、“第１の記号推定値”は記号“Ａ”の推定値であり、“第２の記号推定値”は記号“Ｂ”の推定である。各推定には、バイアス（｜ｈ１｜２＋｜ｈ２｜２）が含まれていて、メトリック生成ブロック６２２、６２４、６２６、および６２８によってずらされる。
【００７０】
図３の送信処理を使用する場合に、ウオルシュ１およびウオルシュ２の両者は、記号の対Ａ、Ｂをカバーする。したがって、図３の場合に、図６に示されている第１の記号のアラモウティ推定ブロック６１２の出力記号Ｓ１は、記号“Ａ”の推定値であり、第２の記号のアラモウティ推定のブロック６１４の出力記号Ｓ２は、記号“Ｂ”の推定値であり、出力記号Ｓ３は、記号“Ａ”の推定値であり、出力記号Ｓ４は、記号“Ｂ”の推定値である。
【００７１】
図４の送信処理を使用する場合に、ウオルシュ１は記号の対Ａ、Ｂをカバーし、ウオルシュ２は記号の対Ｃ、Ｄをカバーする。したがって、図４の場合に、図６に示されている第１の記号のアラモウティ推定ブロック６１２の出力記号Ｓ１は、記号“Ａ”の推定値であり、第２の記号のアラモウティ推定ブロック６１４の出力記号Ｓ２は、記号“Ｂ”の推定値であり、第１の記号のアラモウティ推定ブロック６１６の出力記号Ｓ３は、記号“Ｃ”の推定値であり、第２の記号のアラモウティ推定ブロック６１８の出力記号Ｓ４は、記号“Ｄ”の推定値である。
【００７２】
記号推定値は、図６に示されているようにメトリック生成ブロック６２２、６２４、６２６、および６２８の各々へ送られる。メトリック生成ブロック６２２、６２４、６２６、および６２８の各々は、トレリス復号器、例えばビタビ復号器への入力ごとにメトリック生成を行なう。入力メトリック生成は、“パスメトリック”生成または“ブランチメトリック”生成とも呼ばれる。例えば、メトリック生成ブロック６２２、６２４、６２６、および６２８の各々では、アラモウティ推定ブロックの各々によって生成された記号の推定系列内の各変調記号推定値を、各送信された可能性のある変調記号の複素共役によって乗算し、この積の実部を２倍し、バイアス項、すなわち（｜ｈ１｜２＋｜ｈ２｜２）と、送信された可能性のある変調記号の大きさの二乗との積を減算し、メトリック値を生成し、トレリス復号器へ入力する。図６に示されているように、メトリック生成ブロック６２２、６２４、６２６、および６２８によって出力されるメトリック値の全てはトレリス復号ブロック６３２へ供給される。トレリス復号ブロック６３２の出力６３３は、既に記載したように、図３の場合は、元のユーザの入力ビット流の、図４の場合は、多数のユーザの入力ビット流の、最尤推定値である。したがって、図６は、多重入力多重出力の通信チャンネルにおいてアラモウティ伝送ダイバーシティの信号の直交性を使用する受信機の処理の例を示している。
【００７３】
図７は、ＯＦＤＭをどのように使用できるかについての例を、１つの実施形態において示している。図７に示されている例示的なシステム７００は、送信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、基地局、ゲートウエイ、または衛星中継器内に位置する。例示的なシステム７００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システムにおける基地局送信機の一部である。
【００７４】
図７に示されている例示的なシステム７００において、入力ビット流７０１には、ユーザの信号が含まれている。信号には、通信チャンネルで送られる情報が収められている。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける多数の送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。図７に示されているように、入力ビット流７０１は、“トレリス符号化ＱＡＭ”ブロック７０２へ供給される。トレリス符号化ＱＡＭブロック７０２では、入力ビット流７０１に対して、図１および図２に関連して既に記載したように、畳込み符号化および直交振幅変調を行う。
【００７５】
引き続き図７に関して、トレリス符号化されたＱＡＭブロック７０２からの変調記号系列は、“周波数符号化”ブロック７０４へ供給される。周波数符号化ブロック７０４は、変調記号系列を時間デマルチプレックスすることによって、各ウオルシュ／アラモウティブロック７１２、７１４、および７１６へ変調記号系列を供給する。したがって、変調記号系列の一部分は、ウオルシュ／アラモウティブロック７１２、７１４、および７１６の各々へ、各ウオルシュ／アラモウティブロックごとに異なる別個の周波数で、同時に供給される。各別個の周波数は、“周波数ビン”とも呼ばれる。図７に示されている例では、この説明のための例を単純に簡潔にするために、３つのみの異なる周波数または周波数ビンを使用している。したがって、図７の例では、それぞれに１つの周波数ビンが割り当てられた、３つのみのウオルシュ／アラモウティブロックが示されている。実際には、現実的な考察に基づいて、希望する数の周波数ビンを使用することができる。したがって、この技術において普通の技能をもつ者には明らかなように、ウオルシュ／アラモウティブロックの数は調整することができる。
【００７６】
さらに加えて、この例は、変調記号系列の直接デマルチプレクシングに基づいている。すなわち、変調記号系列からの１記号を第１の周波数ビンへ符号化し、次の記号を第２の周波数ビンへ符号化し、その次の記号を第３の周波数ビンへ符号化し、その次の記号を再び第１の周波数ビンへ符号化し、以下同様に、各次の記号を処理する。この方式の多くの変形が可能であり、例えば、変調記号系列全体のレプリカを各周波数ビンへ符号化することもできる。この技術において知られている多数の他の技術、例えば、記号反復および記号インターリービングも使用することができる。この技術の実行に関する詳細は、この技術において普通の技能をもつ者には明らかであり、したがって本明細書では提示していない。
【００７７】
引き続き図７に関して、ウオルシュ／アラモウティブロックの各々は、図１ないし図４に関して既に記載したトレリス符号化変調の次の処理を行う。例えば、各ウオルシュ／アラモウティブロック７１２、７１４、および７１６に対して、図４の処理を選択したときは、ウオルシュ／アラモウティブロック７１２、７１４、および７１６の各々は、図４のアラモウティブロック４０６および４０８、ウオルシュカバー４１０、４１２、４１４、および４１６について示した処理を実行する。例えば、ウオルシュ／アラモウティブロック７１２の場合に、ウオルシュ／アラモウティブロック７１２へ入力される変調記号系列は、先ず、図４のアラモウティブロック４０６およびアラモウティブロック４０８に対応する２つのアラモウティブロックへデマルチプレックスされる。したがって、ウオルシュ／アラモウティブロック７１２の出力は、ウオルシュカバー４１０、４１２、４１４、および４１６に対応する４つのウオルシュカバーの出力である。したがって、ウオルシュ／アラモウティブロック７１２は、図４に関係して既に記載したように、２つで１組の出力チップの直交拡散系列を４つ出力する。したがって、既に記載した形式の直交伝送ダイバーシティ技術が、各周波数ビンの変調記号系列へ適用される。
【００７８】
各ウオルシュ／アラモウティブロック７１２、７１４、および７１６の４つの出力は、“逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス”ブロック７２２、７２４、７２６、および７２８の各々へ供給される。すなわち、４つの逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックスブロック７２２、７２４、７２６、および７２８の各々は、出力チップの３つの別個の拡散系列を、各周波数ビンごとに１つづつ入力する。この例では、図１ないし４の例と関係して、４つの別々のアンテナを、多重入力多重出力通信チャンネルへの入力として使用すると仮定する。多重入力多重出力チャンネルへの実際の入力数を使用できることが明らかである。例えば、８つの入力を備えた１本のチャンネルには、８つの逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックスブロックが必要であり、各ウオルシュ／アラモウティブロックが８つの出力を備えることが必要である。所与の例に必要な変更は、この技術において普通の技能をもつ者には明らかである。したがって、各逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックスブロックは、周波数ビンの全ての出力、すなわち出力チップの拡散系列に対して逆ＦＦＴ処理を行う。逆ＦＦＴ処理は、出力チップの拡散系列の各チップ期間に１回行う。巡回プリフィックスは、この技術において既知であり、一定量の既知のサンプルを逆ＦＦＴへ加えて、チャンネルの時間分散を明らかにする。巡回プリフィックス量は、多重入力多重出力チャンネルの全信号パス間の最大時間分散に基づいて判断される。したがって、逆ＦＦＴおよび巡回プリフィックスブロック７２２、７２４、７２６、および７２８の各々は、全周波数ビンからの出力チップの拡散系列を周波数領域から時間領域へ変換する。
【００７９】
したがって、逆ＦＦＴおよび巡回プリフィックスブロック７２２の出力７２３、逆ＦＦＴおよび巡回プリフィックスブロック７２４の出力７２５、逆ＦＦＴおよび巡回プリフィックスブロック７２６の出力７２７、および逆ＦＦＴおよび巡回プリフィックスブロック７２８の出力７２９は、時間領域の出力チップの拡散系列である。出力７２３、７２５、７２７、および７２９の各々は、通信チャンネルへ別々に入力される。例えば、出力チップの各拡散系列を、ＦＩＲフィルタ上へ送り、ＦＩＲフィルタを使用して、信号をパルス整形し、その後で各信号入力ごとに別々のアンテナを使用して、通信チャンネルへ送信する。受信機は、通信チャンネルの出力において、単一のアンテナか、または複数のアンテナを使用して、信号を受信し、信号を受信側のＦＩＲフィルタに通し、信号をウオルシュデカバーし、図８に関係して別途記載するような他の処理を行う。
【００８０】
したがって、図７は、ＯＦＤＭを直交伝送ダイバーシティと組合せて使用することによって、多重入力多重出力の通信チャンネルにおける時間分散の影響を打ち消すのに使用できるシステムの例を示している。したがって、このシステムでは、多重入力多重出力チャンネルにおける向上したバンド幅効率の信号伝送において、通信の信頼性を向上し、かつデータレートを高める。
【００８１】
図８は、１つの実施形態にしたがう、ＯＦＤＭを取入れた受信機の処理の例を示している。図８に示されている例示的なシステム８００は、受信機の一部を構成しているものであり、通信が順方向チャンネルで行われているときは、一般に、加入者ユニットまたは移動ユニット内に位置する。例示的なシステム８００は、例えば、ＷＣＤＭＡ通信システムまたはスペクトラム拡散通信システムにおける加入者ユニット受信機の一部である。
【００８２】
図８に示されている例示的なシステム８００では、入力信号８０１、８０３、８０５、および８０７は、多重入力多重出力通信チャンネルから受信される。通信チャンネルは、例えば、無線通信システムにおける多数の送信および受信アンテナ間の無線周波数伝送であり、上述の多重入力多重出力、すなわちＭＩＭＯのチャンネルが含まれる。本出願に使用されている例では、４本の送信アンテナと４本の受信アンテナとを与えられた１本のチャンネルが示されている。したがって、入力信号８０１、８０３、８０５、および８０７は、別々の受信アンテナ上で受信される。
【００８３】
引き続き図８に関して、図８に示されている受信処理は、図７で使用されている送信処理と共に使用されることを意図されている。図７の送信処理には、既に記載した図１、図２、図３、および図４に関連して記載した送信処理を取入れることができる。したがって、入力信号８０１、８０３、８０５、および８０７には、全周波数ビンからの出力チップの時間領域の拡散系列が含まれている。入力信号８０１はＦＦＴ８０２へ送られ、入力信号８０３はＦＦＴブロック８０４へ送られ、入力信号８０５はＦＦＴブロック８０６へ送られ、入力信号８０７はＦＦＴブロック８０８へ送られる。各ＦＦＴブロック８０２、８０４、８０６、および８０８は、出力チップの拡散系列のチップ期間ごとに、ＦＦＴ処理を１回行って、出力チップの拡散系列を時間領域から周波数領域へ変換して、全周波数ビンを満たす。次に、周波数領域の出力チップの拡散系列を“ウオルシュ／アラモウティおよびメトリック生成”ブロック８１２、８１４、および８１６へ送る。ウオルシュ／アラモウティおよびメトリック生成ブロックは、各周波数ビンごとに、１つである。既に記載したように、本出願において使用されている例には、３つの周波数ビンがあり、したがって、ウオルシュ／アラモウティおよびメトリック生成ブロックは３つある。図５および６に関連して既に記載したように、各ブロックでは、メトリック値を生成するための受信機の処理を行う。使用している伝送処理方式が、図１または２の伝送処理方式であるか、あるいは図３または４の伝送処理方式であるかに依存して、図５または図６の処理を使用する。ウオルシュ／アラモウティおよびメトリック生成ブロック８１２、８１４、および８１６の各々によって出力されたメトリック値は、“周波数復号”ブロック８２２へ送られる。周波数復号ブロック８２２は、メトリック値を時分割多重化して、図７に関係して既に記載した、本出願で使用している例において行なわれる時間デマルチプレックスを打ち消す。この技術において普通の技能をもつ者には明らかであるように、他の技術、例えばインターリービングを使用するときは、周波数復号ブロック８２２には、例えば、対応するデインターリービングが含まれる。次に、周波数復号されたメトリック値は、トレリス復号ブロック８３２、例えばビタビ復号器へ送られ、トレリス復号ブロック８３２では、既に記載した最尤復号を使用して変調記号系列を復号する。したがって、図８は、多重入力多重出力チャンネルにおいて、アラモウティ伝送ダイバーシティを直交周波数分割多重化と組合せて、信号の直交性を利用した受信機の処理の例を示している。
【００８４】
上述の記述により、開示されている実施形態では、ＷＣＤＭＡシステムにおける無線通信のための多重入力多重出力技術を使用して、多重入力多重出力チャンネルのバンド幅効率を向上するための方法およびシステムを提供していることが分かるであろう。上述の実施形態にしたがうと、アンテナ間、並びにユーザ間の直交性を維持する一方で、ユーザの情報は多重送信アンテナと多重受信アンテナとの間で伝送される。さらに加えて、上述の実施形態にしたがうと、アンテナ間、並びにユーザ間の直交性を維持する一方で、ダイバーシティも実現される。開示されている実施形態は、ＷＣＤＭＡシステムにおける通信に適用されると記載したが、この技術において普通の技能をもつ者には、多数の送信および受信アンテナまたは多数の通信入力および出力において、直交伝送ダイバーシティを使用することが必要であるといった同様の情況において、開示されている実施形態をどのように適用するかが容易に分かるであろう。
【００８５】
上述の記述から、本明細書において開示された実施形態の概念を、その技術的範囲から逸脱することなく実行するのに、種々の技術を使用できることは明らかである。さらに加えて、本明細書において開示されている実施形態は、ある特定の実施形態に関して記載されているが、この技術において普通の技能を持つ者には、本明細書において開示されている実施形態の意図および技術的範囲から逸脱することなく、形式および細部において変更できることが分かるであろう。例えば、本明細書に開示されている実施形態に記載した直交振幅変調（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ＱＡＭ）を、位相シフトキーイング（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ， ＰＳＫ）のような他のタイプの変調と置き換えることができる。さらに加えて、例えば、本明細書に開示されている１つの実施形態に記載した時空間ダイバーシティ符号化を、空間周波数ダイバーシティ符号化に置き換えることができる。開示されている実施形態は、全ての点において、制限的にではなく、例示的に検討されている。本明細書において開示されている実施形態は、本明細書において開示されている特定の実施形態に制限されず、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、多くの再構成、変更、および置換ができることも分かるであろう。
【００８６】
したがって、多重入力多重出力チャンネルにおけるバンド幅効率を向上するための方法およびシステムが記載されている。
【図１】
2010114940.tif 000006
【図２】
2010114940.tif 000007
【図３】
2010114940.tif 000008
【図４】
2010114940.tif 000009
【図５】
2010114940.tif 000010
【図６】
2010114940.tif 000011
【図７】
2010114940.tif 000012
【図８】
2010114940.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月9日(2010.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレリス符号ブロックへ入力ビット流を供給するステップと、
前記トレリス符号ブロックの出力を変調して、変調記号系列を供給するステ
ップと、
前記変調記号系列からの記号を複数の周波数ビンへ周波数符号化するステップと、
前記複数の周波数ビンを複数のウオルシュカバーの各々へ供給し、前記複数のウオルシュカバーの各々が、複数の出力チップ拡散系列の１つを出力するステップと、
複数の出力チップ拡散系列に逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行い、複数の出力チップの時間領域拡散系列を供給するステップと、
前記複数の出力チップの時間領域拡散系列をチャンネル上で伝送するステップとが含まれる方法。
【請求項２】
前記複数のウオルシュカバーは、相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記トレリス符号ブロックは、前記入力ビット流に対して（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行う請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項１記載の方法。
【請求項６】
入力ビット流をトレリス符号ブロックへ供給するステップと、
前記トレリス符号ブロックの出力を変調して、第１の変調記号系列を供給するステップと、
前記第１の変調記号系列をダイバーシティ符号化して、第２の変調記号系列を生成するステップと、
前記第２の変調記号系列からの記号を複数の周波数ビンへ周波数符号化するステップと、
前記複数の周波数ビンを複数のウオルシュカバーの対へ供給し、前記複数のウオルシュカバーの出力の各々が、複数の出力チップ拡散系列の１つを出力するステップと、
前記複数の出力チップ拡散系列に逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行い、複数の出力チップの時間領域拡散系列を生成するステップと、
前記複数の出力チップの時間領域拡散系列をチャンネル上で伝送するステップとが含まれている方法。
【請求項７】
前記ダイバーシティ符号化が、時空間符号化である請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ダイバーシティ符号化が、空間周波数符号化である請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記ダイバーシティ符号化のステップには、前記第１の変調記号系列をデマルチプレックスして、前記第１の変調記号系列の一部分が同時にダイバーシティ符号化されることが含まれる請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のウオルシュカバーには、２つで１組の相互に直交するウオルシュカバーが含まれる請求項６記載の方法。
【請求項１１】
前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる請求項６記載の方法。
【請求項１２】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項６記載の方法。
【請求項１３】
入力ビット流を符号化するように構成されたトレリス符号ブロックと、
前記トレリス符号ブロックの出力を受信して、変調記号系列を供給するように構成された変調器と、
前記変調記号系列からの記号を複数の周波数ビンに周波数符号化するように構成された周波数コーダと、
複数のウオルシュカバーであって、前記周波数コーダが該複数の周波数ビンを前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給し、前記複数のウオルシュカバーの各々が複数の出力チップ拡散系列の１つを出力する、複数のウオルシュカバーと、
前記複数の出力チップ拡散系列の各々の前記出力を、周波数領域から時間領域へ変換して、複数の出力チップの時間領域拡散系列を供給するように構成された逆ＦＦＴプロセッサとを含み、
前記複数の出力チップの時間領域拡散系列をチャンネル上で伝送するように構成されているシステム。
【請求項１４】
前記複数のウオルシュカバーは、相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記変調器が、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調するように構成されている請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記トレリス符号ブロックが、前記入力ビット流に対して、（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行う請求項１３記載のシステム。
【請求項１７】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
入力ビット流を符号化するように構成されているトレリス符号ブロックと、
前記トレリス符号ブロックの出力を受信して、第１の変調記号系列を供給するように構成されている変調器と、
前記第１の変調記号系列をダイバーシティ符号化して、第２の変調記号系列を生成するように、および前記第２の変調記号系列からの記号を複数の周波数ビンへ周波数符号化するように構成されているアラモウティブロックと、
該複数の周波数ビンが複数のウオルシュカバーの各対に供給され、前記複数のウオルシュカバーの各々が複数の出力チップ拡散系列の１つを出力する、複数のウオルシュカバーと、
前記複数の出力チップ拡散系列に逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行い、複数の出力チップの時間領域拡散系列を生成するための逆高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサとが含まれていて、
前記複数の出力チップの時間領域拡散系列をチャンネル上で伝送するように構成されているシステム。
【請求項１９】
前記アラモウティブロックが、時空間符号化を使用して、ダイバーシティ符号化するように構成されている請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記アラモウティブロックが、空間周波数符号化を使用して、ダイバーシティ符号化するように構成されている請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
前記複数のウオルシュカバーは、２つで１組の相互に直交するウオルシュカバーで構成される請求項１８記載のシステム。
【請求項２２】
前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる請求項１８記載のシステム。
【請求項２３】
前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる請求項１８記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
したがって、多重入力多重出力チャンネルにおけるバンド幅効率を向上するための方法およびシステムが記載されている。  
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。  
[1]トレリス符号ブロックへ入力ビット流を供給するステップと、
前記トレリス符号ブロックの出力を変調して、変調記号系列を供給するステップと、
前記変調記号系列を複数のウオルシュカバーへ供給し、前記複数のウオルシュカバーの各々が、複数の出力チップ拡散系列の１つを出力するステップと、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するステップとが含まれる方法。
[2]前記供給するステップには、前記変調記号系列のレプリカを、前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給することが含まれる上記[1]記載の方法。
[3]前記供給するステップには、前記変調記号系
列を時間デマルチプレックスして、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給することが含まれる上記[1]記載の方法。
[4]前記複数のウオルシュカバーは、相互に直交するウオルシュカバーで構成される上記[1]記載の方法。
[5]前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる上記[1]記載の方法。
[6]前記トレリス符号ブロックは、前記入力ビット流に対して（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行う上記[1]記載の方法。
[7]前記変調するステップの後で、かつ前記供給するステップの前に、前記変調記号系列を周波数符号化するステップと、
前記供給するステップの後で、かつ前記送信するステップの前に、逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行うステップとがさらに構成されている上記[1]記載の方法。
[8]前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる上記[1]記載の方法。
[9]入力ビット流をトレリス符号ブロックへ供給するステップと、
前記トレリス符号ブロックの出力を変調して、第１の変調記号系列を供給するステップと、
前記第１の変調記号系列をダイバーシティ符号化して、第２の変調記号系列を生成するステップと、
前記第２の変調記号系列を複数のウオルシュカバーへ供給し、前記複数のウオルシュカバーの出力の各々が、複数の出力チップ拡散系列の１つを出力するステップと、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するステップとが含まれている方法。
[10]前記ダイバーシティ符号化が、時空間符号化である上記[9]記載の方法。
[11]前記ダイバーシティ符号化が、空間周波数符号化である上記[9]記載の方法。
[12]前記供給するステップには、前記第２の変調記号系列のレプリカを、前記複数のウオルシュカバーの対へ供給することが含まれる上記[9]記載の方法。
[13]前記ダイバーシティ符号化のステップには、前記第１の変調記号系列をデマルチプレックスして、前記複数のウオルシュカバーの対に対応する前記第１の変調記号系列の一部分を同時にダイバーシティ符号化して、前記第２の変調記号系列の一部分を前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給することが含まれる上記[9]記載の方法。
[14]前記複数のウオルシュカバーには、２つで１組の相互に直交するウオルシュカバーで構成される上記[9]記載の方法。
[15]前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる上記[9]記載の方法。
[16]前記変調するステップの後で、かつ前記供給するステップの前に、前記変調記号系列を周波数符号化するステップと、
前記供給するステップの後で、かつ前記送信するステップの前に、逆ＦＦＴおよび巡回プレフィックス処理を行うステップとがさらに含まれる上記[1]記載の方法。
[17]前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる上記[9]記載の方法。
[18]入力ビット流を符号化するように構成されたトレリス符号ブロックと、
前記トレリス符号ブロックの出力を受信して、変調記号系列を供給するように構成された変調器と、
前記変調記号系列が供給される複数のウオルシュカバーであって、前記複数のウオルシュカバーの各々が複数の出力チップ拡散系列の１つを出力する、複数のウオルシュカバーとが含まれていて、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するように構成されているシステム。
[19]前記変調記号系列のレプリカが、前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給される上記[18]記載のシステム。
[20]前記変調記号系列を時間デマルチプレックスして、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給する上記[18]記載のシステム。
[21]前記複数のウオルシュカバーは、相互に直交するウオルシュカバーで構成される上記[18]記載のシステム。
[22]前記変調器が、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調するように構成されている上記[18]記載のシステム。
[23]前記トレリス符号ブロックが、前記入力ビット流に対して、（ｎ−１）／ｎのレートのトレリス符号化を行う上記[18]記載のシステム。
[24]前記変調記号系列を周波数符号化して、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給する周波数コーダと、
前記複数のウオルシュカバーの各々の前記出力を、周波数領域から時間領域へ変換して、前記複数の出力チップ拡散系列を供給するように構成されている逆ＦＦＴプロセッサとがさらに構成されている上記[18]記載のシステム。
[25]前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる上記[18]記載のシステム。
[26]入力ビット流を符号化するように構成されているトレリス符号ブロックと、
前記トレリス符号ブロックの出力を受信して、第１の変調記号系列を供給するように構成されている変調器と、
前記第１の変調記号系列をダイバーシティ符号化して、第２の変調記号系列を生成するように構成されているアラモウティブロックと、
前記第２の変調記号系列が供給される複数のウオルシュカバーであって、複数のウオルシュカバーの各々が複数の出力チップ拡散系列の１つを出力する複数のウオルシュカバーとが含まれていて、
前記複数の出力チップ拡散系列をチャンネル上で伝送するように構成されているシステム。
[27]前記アラモウティブロックが、時空間符号化を使用して、ダイバーシティ符号化するように構成されている上記[26]記載のシステム。
[28]前記アラモウティブロックが、空間周波数符号化を使用して、ダイバーシティ符号化するように構成されている上記[26]記載のシステム。
[29]前記第２の変調記号系列のレプリカを、前記複数のウオルシュカバーの対へ供給す上記[26]記載のシステム。
[30]前記第１の変調記号系列をデマルチプレックスして、前記複数のウオルシュカバーの対に対応する前記第１の変調記号系列の一部分を同時にダイバーシティ符号化して、前記第２の変調記号系列の一部分を前記複数のウオルシュカバーの各々へ供給する上記[26]記載のシステム。
[31]前記複数のウオルシュカバーは、２つで１組の相互に直交するウオルシュカバーで構成される上記[26]記載のシステム。
[32]前記変調するステップには、トレリス符号化直交振幅変調を使用して、前記トレリス符号ブロックの前記出力を変調することが含まれる上記[26]記載のシステム。
[33]前記変調記号系列を周波数符号化して、前記変調記号系列の一部分を、前記複数のウオルシュカバーの各々へ同時に供給するように構成されている周波数コーダと、
前記複数のウオルシュカバーの各々の前記出力を、周波数領域から時間領域へ変換して、前記複数の出力チップ拡散系列を供給するように構成されている逆ＦＦＴプロセッサとがさらに構成されている上記[26]記載のシステム。
[34]前記チャンネルには、多重入力多重出力チャンネルが含まれる上記[26]記載のシステム。
【外国語明細書】
2010114940000001.pdf