(57)【要約】【課題】多重アンテナ通信システムにおけるデータの空間インタリーブ通信のための方法およびシステムを開示する。【解決手段】多重アンテナシステムの複数の送信ブランチでデータをインタリーブすることによって、データを空間インタリーブする。開示する空間インタリーブは、多重アンテナ通信システムの空間送信ダイバーシチから結果的に得られる性能利得を高める。例えばビットを周波数インタリーブする前に、ビットの空間インタリーブを実行することができる。別の変形例では、ビットをシンボルにマッピングした後で、シンボルに空間インタリーブを実行する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信ブランチと、
空間インタリーバと、
を備え、前記空間インタリーバが前記送信ブランチのうちの２つまたはそれ以上でデータをインタリーブする、多重アンテナ通信システム用の送信機。
【請求項２】
前記空間インタリーバがビットまたはシンボルに空間インタリーブを実行する、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記空間インタリーバが総当り技術を使用してデータを空間インタリーブする、請求項１に記載の送信機。
【請求項４】
前記空間インタリーバが送信ブランチ内で周波数インタリーバより前または後に配置される、請求項１に記載の送信機。
【請求項５】
２つまたはそれ以上の送信ブランチの間の空間でデータをインタリーブするステップと、
前記インタリーブされたデータを前記２つまたはそれ以上の送信ブランチで送信するステップと、
を含む、多重アンテナ通信システムでデータを送信する方法。
【請求項６】
空間でデータをインタリーブする前記ステップが、ビットまたはシンボルに空間インタリーブを実行する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
空間でデータをインタリーブする前記ステップが、総当り技術を使用してデータを空間的にインタリーブする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
空間でデータをインタリーブする前記ステップが、周波数インタリーブするステップより前または後に実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
複数の受信ブランチと、
空間デインタリーバと、
を備え、前記空間デインタリーバが前記受信ブランチのうちの２つまたはそれ以上でデータをデインタリーブする、多重アンテナ通信システム用の受信機。
【請求項１０】
空間インタリーブされたデータを２つまたはそれ以上の受信ブランチで受信するステップと、
前記空間インタリーブされたデータを前記２つまたはそれ以上の受信ブランチの間の空間でデインタリーブするステップと、
を含む、多重アンテナ通信システムでデータを受信する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に多重アンテナ通信システムに関し、さらに詳しくは、多入力多出力直行周波数分割多重（ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ）システムでデータをインタリーブするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、複数の送信アンテナで別個のデータ・ストリームを送信することによって、従来のＯＦＤＭシステムのデータ帯域幅を増大する。システム内の各受信機はこれらのデータ・ストリームの組合せを受信し、よって達成可能なスループットを高める。周知のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信方式は、符号器が全ての送信ブランチのデータを合同して符号化するので、ジョイント符号化ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信方式（ＪＣ）と呼ばれる。換言すると、符号化はデータが複数の送信ブランチに分割される前に実行される。例示的なジョイント符号化ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信方式の考察については、例えばＸｉａｏｄｏｎｇ  Ｌｉら、「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄａ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ＢＬＡＳＴ」、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＧＬＯＢＥＣＯＭ）２０００、第２巻、１０６１〜１０６６頁（２０００年）を参照されたい。開示されたジョイント符号化アーキテクチャでは、バイナリ・データをランダム化するために、到来バイナリ・データをスクランブルし、スクランブルされたバイナリ・データを符号化する。符号化されたデータは次いで複数の送信ブランチに逆多重化される。ジョイント符号化ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信方式は、符号器および復号器が従来のＩＥＥＥ  １１ａ／ｇシステムの速度の倍数で動作する必要がある。
【０００３】
別の例示的ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、データが逆多重化された後、各送信ブランチに別個の符号器が配置される。この技術はアンテナ毎符号化（ＰＡＣ）と呼ばれる。参照によって本書に組み込むＡ．ｖａｎ  Ｚｅｌｓｔ、「Ｐｅｒ−Ａｎｔｅｎｎａ−Ｃｏｄｅｄ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ＭＩＭＯ  ＯＦＤＭ」、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＣＣ）２００３、第４巻、２８３２〜２８３６頁（２００３年５月）を参照されたい。アンテナ毎符号化は、符号器および復号器が従来のＩＥＥＥ  １１ａ／ｇシステムの速度の倍数で動作する必要はない。それどころか、複数の１倍速復号器を使用することができる。加えて、符号器および復号器の誤り訂正能力を複数の送信ブランチの間で共用する必要がなく、したがって誤り訂正の性能が送信ブランチの個数の増加によって低減しない。
【０００４】
畳込み符号化が実行される場合、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、別の符号器を必要とすることなく、かつより重要なことには、受信機で別の符号器を必要とすることなく、単純な単一送信ブランチシステム（ＩＥＥＥ  １１ａ／ｇ標準に準拠する）にスケールバックすることができる。ジョイント畳込み符号化の利点は、コードが空間ダイバーシチ（複数の送信ブランチが使用されるときに達成される）を最適な方法で使用することである。アンテナ毎符号化技術はブランチ毎の誤り訂正能力を維持し、ジョイント符号化に関して多重アンテナ通信システムの性能を本質的に改善するが、空間ダイバーシチに間係する多数の性能の問題が残っている。したがって、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの空間送信ダイバーシチの結果得られる性能利得を高める方法およびシステムの必要性が存在する。
【非特許文献１】Ｘｉａｏｄｏｎｇ  Ｌｉら、「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄａ  Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ＢＬＡＳＴ」、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＧＬＯＢＥＣＯＭ）２０００、第２巻、１０６１〜１０６６頁（２０００年）
【非特許文献２】Ａ．ｖａｎ  Ｚｅｌｓｔ、「Ｐｅｒ−Ａｎｔｅｎｎａ−Ｃｏｄｅｄ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ＭＩＭＯ  ＯＦＤＭ」、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＣＣ）２００３、第４巻、２８３２〜２８３６頁（２００３年５月）
【非特許文献３】Ｓｈｕ  Ｌｉｎ、Ｄａｎｉｅｌ  Ｊ．Ｃｏｓｔｅｌｌｏ  Ｊｒ．、「Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｄｉｎｇ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、多重アンテナ通信システムにおけるデータの空間インタリーブ通信のための方法およびシステムを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
多重アンテナシステムの複数の送信ブランチに対しビットまたはシンボルのようなデータをインタリーブすることによって、データを空間インタリーブする。開示する空間インタリーブは、多重アンテナ通信システムの空間送信ダイバーシチから結果的に得られる性能利得を高める。一つの例示的実施形態では、ビットを周波数インタリーブする前に、ビットに空間インタリーブを実行する。別の例示的実施形態では、ビットをシンボルにマッピングした後で、シンボルに空間インタリーブを実行する。
本発明のみならず、本発明のさらなる特長および利点についても、より完全な理解は、以下の詳細な説明および図面を参照することによって得られるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、例示的な従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００の略ブロック図である。システムは多数の送信機１１０、送信アンテナ１２０、受信アンテナ１３０、および受信機１４０を備える。ソース信号Ｓ１乃至ＳＮｔは符号化され、変調され、関連送信機１１０によってチャネルマトリックス１６０で送信される。各受信機１３０は、送信されたデータ・ストリームの組合せを受信アンテナ１３０で受信することができ、よって達成可能なスループットが高まる。
【０００８】
図２は、例示的な従来のジョイント符号化ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信システム２００の略ブロック図である。システム２００は、送信ブランチ２９０のデータ・レートの総和に等しい速度で動作する単一の畳込み符号器２１０を特長とする。スクランブラ２０５はソース・データＳｘをスクランブル処理して、ランダム・データ・パターンを形成する。畳込み符号器２１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準に準拠するビタビ符号化を実行する。畳込み符号化の詳細な説明については、例えばＳｈｕ  Ｌｉｎ、Ｄａｎｉｅｌ  Ｊ．Ｃｏｓｔｅｌｌｏ  Ｊｒ．、「Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｄｉｎｇ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」を参照されたい。符号器の出力のデータ・レートは符号器２１０の入力信号のレートの２倍である。符号器２１０のそれとは異なるデータ・レートを希望する場合、符号化されたデータを任意選択的にパンクチャして（ブロック２１５）、データ・ストリームの冗長ビットを無効にする（除去する）ことができる。冗長ビットを除去するとデータ・ストリームに誤りが生じるが、誤りは受信機１４０によって訂正することができる。
【０００９】
パンクチャされたデータは逆多重化され（シリアル・パラレル変換器２２０）、各送信ブランチ２９０に関連付けられる個々のデータ・ストリーム２２５が生成される。各データ・ストリーム２２５は次いで周波数インタリーブされ（ブロック２３０）、データはランダム化される。インタリーブされたデータは次いで、マッパ２３５によってＱＡＭシンボルにマッピングされ、ＩＦＦＴによって時間領域に変換される。次いで、受信機１４０におけるマルチパス・ロバスト性に備えるために、巡回拡張器２４５が巡回拡張を付加する。受信機１４０におけるデータの同期化に備えるために、プリアンブルも周期的に各データス・トリームに挿入され（ブロック２５０）、送信アンテナ２５５を介して送信される。各受信機１４０はアーキテクチャ的には送信機システム２００の逆である。
【００１０】
図３は、ビットの空間インタリーブを達成するために本発明の特長を組み込んだ、例示的ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信システム３００の略ブロック図である。図３では、ブロック３０５乃至３５５は、図２における対応するブロックと同様の機能を実行する。しかしこの実施形態では、畳込み符号化３１０の前に、逆多重化（シリアル・パラレル変換器）３２０が実行される。したがって、別個の畳込み符号器３１０およびパンクチャ装置３１５が各送信ブランチ３９０に専用化される。これは符号器３１０および復号器（図示せず）の性能要件を低減するので、両装置の実現が簡略化される。加えて、コードの誤り訂正能力を複数の送信ブランチ３９０の間で共用する必要がなく、したがって、送信ブランチ３９０の個数が増加するにつれて、誤り訂正コードの性能が低下することがない。加えて、図３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム３００は依然として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準に準拠する単純な単一送信ブランチ・システムに容易にスケール・バックすることができるという利点を有する。
【００１１】
図３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、周波数インタリーブ３３０より前に、空間インタリーブ３６０が実行される。この場合、空間インタリーブ３６０は、図５に関連してさらに詳述するように、総当り方式でビットに対して実行される。ビットのインタリーブの実行はシンボルのインタリーブより優れているが、どちらの空間インタリーブ技術も、そのようなインタリーブ無しのシステムに比較して、改善された性能を達成する。
【００１２】
図４は、シンボルの空間インタリーブを達成するために本発明の特長を組み込んだ、図３のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信システム３００の代替実施形態の略ブロック図である。図４では、ブロック４０５乃至４６０は、図２および３における対応するブロックと同様の機能を実行する。しかし、この代替実施形態では、送信ブランチ４９０で空間インタリーバ４６０が周波数インタリーバ４３０より後に配置される。シンボルの空間インタリーブ４６０は、周波数インタリーブ４３０の結果に対する負の影響を防止するために実行される。空間インタリーブ４６０もまた、図５に関連してさらに詳述するように総当り方式で実行されるが、周波数インタリーブ４３０に対する負の影響が無いことを前提として、他の技術が可能である。
【００１３】
送信システム３００、４００では、送信ブランチ３９０、４９０のデマルチプレクサ３２０、４２０より前に、スクランブラ３０５、４０５が配置されることに注目されたい。代替的に、スクランブラ３０５、４０５は、（スクランブラ３０５、４０５の設計に応じて）それぞれの送信ブランチ３９０、４９０で別個に、デマルチプレクサ３２０、４２０より前または後に配置することができる。しかし、この場合、各送信ブランチ３９０、４９０には、スクランブラの初期化シーケンスが必要になる。
【００１４】
図５Ａおよび５Ｂは、３つの送信アンテナで空間インタリーブを実行するための適切な例示的技術５００を示す。図５Ａはインタリーブ前のビットまたはシンボルを表わし、図５Ｂは空間インタリーブ後のビットまたはシンボルを表わす。図５Ａおよび５Ｂにおいて、ビットまたはシンボルの各チェーン５２０、５２５、５３０は、送信ブランチ３９０、４９０に関連付けられるデータを表わす。第１インタリーブ動作５７０中に、送信ブランチＡ５２０のビットまたはシンボルは送信ブランチＢ５２５に転送され、送信ブランチＢ５２５のビットまたはシンボルは送信ブランチＣ５３０に転送され、送信ブランチＣ５３０のビットまたはシンボルは送信ブランチＡ５２０に転送される。第２インタリーブ動作５８０中に、送信ブランチＡ５２０のビットまたはシンボルは送信ブランチＣ５３０に転送され、送信ブランチＣ５３０のビットまたはシンボルは送信ブランチＢ５２５に転送され、送信ブランチＢ５２５のビットまたはシンボルは送信ブランチＡ５２０に転送される。これらの動作５７０、５８０の結果を図５Ｂに示す。空間インタリーバ３６０、４６０の他の実施形態では、インタリーブ動作５７０、５８０を全てのビットまたはシンボルに、あるいはｎ個のビットまたはシンボル毎に、実行することができる。本発明の一態様では、空間インタリーブ動作中に、１つの送信ブランチの周波数帯域に関連するビットまたはシンボルのチェーンを、異なる送信ブランチの同一周波数帯域に移動させる。例えば、空間インタリーブ動作中に、ブランチＡ５２０からブランチＢ５２５に移動するビットまたはシンボルのチェーンを、ブランチＡ５２０およびブランチＢ５２５の同一周波数帯域に関連付ける。
【００１５】
図示しかつ本書に記載した実施形態および変化例は本発明の原理の単なる例証であって、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な変形を当業者は実現することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示的な従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの略ブロック図である。
【図２】例示的な従来のジョイント符号化ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信システムの略ブロック図である。
【図３】ビットの空間インタリーブを達成するために本発明の特長を組み込んだ例示的ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信システムの略ブロック図である。
【図４】シンボルの空間インタリーブを達成するための本発明の代替実施形態の略ブロック図である。
【図５Ａ】空間インタリーブを実行するための適切な例示的技術を示す図表である。
【図５Ｂ】空間インタリーブを実行するための適切な例示的技術を示す図表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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