(57)【要約】  本発明は、複数の送受信アンテナによって周波数選択性チャネル上でデジタルデータを伝送することを望む複数のユーザのための伝送方法に関し、それは符合化されインターリーブされたデータ（ｄ［ｎ］）を用いて、Ｋチャネル（ｋは送信アンテナの数Ｔより厳密に大きい）上での逆多重化（１０５）ステップと、このように逆多重化されたデータの変調（１０７）ステップと、Ｎ／Ｋ次元を有する生成行列（Ｗ，Ｗｎ）によって定義される内部線形符号化（１０８）ステップであって、ＮはＴより厳密に大きく、かつ、この内部符号化は、変調されたデータのＫ次元ベクトルに適用される、内部線形符号化（１０８）ステップとを実行することを特徴とする。前記方法を実行するための送信システムも開示されている。
2007534246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナによって周波数選択性チャネル上でデジタルデータを伝送することを要求する複数のユーザのための送信方法において、それは符号化かつインターリーブされたデータ（ｄ［ｎ］）に適用され：
・Ｋチャネル（Ｋは送信アンテナの数Ｔより厳密に大きい）への逆多重化（１０５）、および逆多重化されたデータの変調（１０７）ステップ；
・Ｎ×Ｋ生成行列（Ｗ，Ｗｎ）によって定義される内部線形符号化（１０８）ステップであって、ＮはＴより厳密に大きく、この内部符号化は、変調されたデータのＫ次元ベクトルに適用される、内部線形符号化（１０８）ステップ；
を有していることを特徴とする送信方法。
【請求項２】
内部線形符号化の歩留まりＫ／Ｎは、１より厳密に大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記生成行列（Ｗ，Ｗｎ）は、長さＮのＮ個の直交拡散符号から構成されていて、Ｎに等しい拡散係数を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記拡散符号は、生成行列（Ｗ，Ｗｎ）内で数回再利用され、拡散符号の各グループの中の拡散符号が相互に直交するように、拡散符号の複数のグループが形成されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記生成行列（Ｗ，Ｗｎ）は、更に、拡散符号の上に重ね合わされた複数のスクランブル符号（Σ）から構成されていて、これにより、拡散符号の各グループには、それ自体のスクランブル符号が割り当てられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記線形内部符号化は、Ｔ個の送信アンテナの各々においてそれぞれ遂行され、アンテナｔに対して、１より厳密に大きいＵｔ次元の変調されたデータベクトルに適用され、
【数１】
2007534246.tif 000072
であり、前記生成行列（Ｗ，Ｗｎ）は対角ブロック行列であり、ブロックの数は送信アンテナの数Ｔに等しく、かつアンテナｔと関連するブロックは（Ｎ／Ｔ）×Ｕｔ次元であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
アンテナｔと関連するブロックの次元Ｕｔは、生成行列（Ｗ，Ｗｎ）の他のブロックの各々のそれと同じであり、ＵｔはＵと表され、かつ各ブロックの次元は（Ｎ／Ｔ）×Ｕｔであることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
生成行列の前記ブロックの各々は、長さＮ／ＴのＮ／Ｔ個の直交拡散符号から構成されていて、拡散係数Ｎ／Ｔを生成することを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のブロックは、同じ直交拡散符号から構成されていることを特徴とする請求項６から８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記生成行列は、更に、拡散符号に重ね合わされる複数のスクランブル符号（Σ）から構成されていて、これにより、拡散行列の前記ブロックの各々は、それ自体のスクランブル符号を割り当てられることを特徴とする請求項６から９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ＫはＮ／Ｔより厳密に大きいことを特徴とする請求項６から１０のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ｔの値に関係なく、ＵｔはＮ／Ｔより厳密に大きいことを特徴とする請求項６から９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブロックの各々は、拡散符号の複数のグループから構成されていて、各グループは、長さＮ／ＴのＮ／Ｔ個の直交符号から構成されていて、拡散係数Ｎ／Ｔを生成し、Ｎ／Ｔ個の拡散符号は、ブロックにつき数回再利用され、ブロックにつき拡散符号の前記複数のグループが形成され、これにより、拡散符号の各グループの中の拡散符号は相互に直交することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記生成行列（Ｗ，Ｗｎ）は、更に、拡散符号に重ね合わされるスクランブル符号（Σ）から構成されていて、これにより、拡散符号の各グループは、それ自体のスクランブル符号を割り当てられ、各グループおよび各ブロックに対する前記スクランブル符号は相互に異なることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記内部線形符号化（１０８）ステップの後に：
（ａ）多重化（１０９）ステップ；
（ｂ）多重化されたデータのインターリービング（１１０）ステップ；
（ｃ）Ｔ個の送信アンテナ上にインターリーブされたデータを分配するための逆多重化（１１１）ステップ；
を更に有していることを特徴とする請求項１から１４のうちのいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項１６】
前記内部線形符号化（１０８）ステップの後に、Ｔ個の送信アンテナ上にデータを分配するための多重化（１１１）ステップを更に有していることを特徴とする請求項１から１４のうちのいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項１７】
前記内部線形符号化（１０８）ステップは、変調されたデータに対して時間内に周期的に適用されることを特徴とする請求項１から１６のうちのいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項１８】
前記内部線形符号化（１０８）ステップは、変調されたデータに対して時間内に非周期的に適用されることを特徴とする請求項１から１６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記逆多重化（１０５）ステップの前に、一人以上のユーザから来るデジタルデータの少なくとも一つの外部符号化（１０２）ステップと、前記符号化かつインターリーブされたデータ（ｄ［ｎ］）を形成するためのインターリービング（１０４）ステップとを更に有していることを特徴とする請求項１から１８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記内部線形符号化ステップは周波数領域において遂行され、かつ伝送はマルチキャリアタイプであることを特徴とする請求項１から１９のうちのいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項２１】
前記内部線形符号化ステップは時間領域において遂行され、かつ伝送はシングルキャリアタイプであることを特徴とする請求項１から１９のうちのいずれか一項に記載の送信方法。
【請求項２２】
複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナによって周波数選択性チャネル上でデジタルデータを伝送することを要求する複数のユーザのための送信システムにおいて、
・Ｋチャネル（Ｋは送信アンテナの数Ｔより厳密に大きい）上で符号化かつインターリーブされたデータ（ｄ［ｎ］）のための逆多重化器（１０５）；
・この逆多重化器の出力データの変調器（１０７）；
・Ｎ×Ｋ生成行列（Ｗ，Ｗｎ）によって符号に適合された内部線形符号化器（１０８）であって、ＮはＴより厳密に大きく、この内部符号化は、変調器の出力において、データのＫ次元ベクトルに適用される、内部線形符号化器（１０８）；
・Ｔ個の送信アンテナ；
を備えていることを特徴とする送信システム。
【請求項２３】
・前記内部符号化器（１０８）によって符号化されたデータの多重化器（１０９）；
・多重化されたデータのインターリーバ（１１０）；
・Ｔ個の送信アンテナ上にインターリーブされたデータを分配するための逆多重化器（１１１）；
を更に備えていることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記Ｔ個の送信アンテナ上にインターリーブされたデータを分配するための、前記内部符号化器（１０８）によって符号化されたデータの多重化器（１１１）を更に備えていることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記逆多重化器（１０５）の上流に：
・一人以上のユーザから来るデジタルデータの符号化器（１０２）；
・ビットレベルインターリーバ（１０４）；
を更に備えていることを特徴とする請求項２２から２４のうちのいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル通信の分野に関する。それは、スペクトル効率を最大にするために周波数選択性ＭＩＭＯチャネル上でのデジタルデータのルートを決める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信
アンテナ技術の出現と共に、さまざまな多元接続技術（ＴＤＭＡ（時分割多元接続）、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）、およびＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続））に基づく通信モデルが系統的に再検討され、ＭＩＭＯチャネルを含むように拡張された。スペクトル効率を改善する目的で、システムは、さらに、（別々の時間スロットまたは周波数スロットおよび／または直交拡散符号の点で）検出時にそれらを分離する可能性を保つと同時に過負荷すなわち利用可能な資源を超える多数のユーザを有する条件の下で検討されなければならない（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
最近の理論研究は、送信（Ｔ個のアンテナ）および受信（Ｒ個のアンテナ）のための複数のアンテナの可能性を調査して、容量が相当に増加する可能性があることを強調した。ＭＩＭＯ伝送に適合された空間−時間（ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ）符号化方式の中で、容量がｍｉｎ（Ｔ，Ｒ）でリニアに増加する（エルゴード的な（ｅｒｇｏｄｉｃ）場合）ＢＬＡＳＴアプローチ（下記非特許文献２参照）だけが、著しく高いビットレートをサポートすることが可能である。
【０００４】
図１を参照すると、送信１００におけるＢＬＡＳＴの概念は、さまざまな送信レイヤー上へのデータの単純な空間逆多重化に等しい（Ｖ−ＢＬＡＳＴ）が、いかなるタイプの変調方式（シングルキャリア、マルチキャリア、スペクトル拡散あり又はなし）も許可し、かつ外部チャネル３００の符号化と組み合わされ得る。そしてその後にビットインターリービングが続く（ＳＴＢＩＣＭインターリーブされた符号化された変調）。
【０００５】
従って、各レイヤー上で特定のスクランブル符号を用いるＳＴＢＩＣＭタイプの送信モデルは、例えば下記特許文献１（D. L. Shillingによる“Efficient Shadow Reduction Antenna System for Spread Spectrum”）に開示されている。正式な類推（analogy）は、拡散が周波数領域において遂行される時、ＭＣ−ＣＤＭＡによってなされ得る。
【０００６】
受信は、図１の中では、２００で示されている。
【非特許文献１】H. Sari, F. Vanhaverbeke, M. Moeneclaeyによる“Channel Overloading in Multiuser and Single User Communications”, ref.
【非特許文献２】Bell Labs Tech. J., vol.2, no.2, pp. 41-59, 1996年におけるG. J. Foschiniによる“Layered Space-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment When Using Multiple Antennas”
【特許文献１】２０００年１０月のＵＳ ６ １２８ ３３０
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、請求項１から２１のうちのいずれか一項による送信方法を提案する。
【０００８】
本発明の第２の態様は、請求項２２から２５のうちのいずれか一項による送信システムを提案する。
【０００９】
本発明の目的は、ＣＳＩ（すなわちチャネルの状態に関する情報）を送信しない一般的な仮定の上で、Ｔ個の送信アンテナおよびＲ個の受信アンテナによって、スペクトル効率を上げ、かつ周波数選択性ＭＩＭＯ伝送チャネルの有害な影響を防止するために、単純なメカニズムおよび技術の組み合わせに基づく空間−時間符号化方式を提案することである。
【００１０】
本発明の主な目的は、さらに、以下の方式を提案することである：
・チャネル訂正符号化および外部インターリービング方法を備える送信空間−時間符号化方式；
・シンボル符号化されインターリーブされたデータのＫ＞Ｔ個の別々のストリームを生成するために、符号化されたデータを逆多重化することに基づく送信空間−時間符号化方式；
・長さＮまたはＮ／Ｔの直交符号内に限定された資源による、空間−時間または空間−周波数（space-frequency）内部線形符号化（または拡散）に基づく送信空間−時間符号化方式。これらの符号は再利用されるので、スペクトル効率を上げる目的で、飽和を越えたシステムの動作が想定され得る；
・符号化され、変調され、Ｔ個の別々の送信アンテナを通して空間および時間において拡散されたデータの多重化；
・スペクトル効率が伝播状況に非常に密接に適応され得る送信空間−時間符号化方式；
【００１１】
特に、本発明は、以下のものを備える送信システムを提案する：
・ＭＡＩ＋ＩＳＩがないと仮定した場合に、Ｋ人のユーザとの多元接続モデルを受信時に改善する際に、チップに影響を及ぼすノイズのサンプルの時間的非相関性を保証するための手段。前記手段は、ＭＩＭＯチャネル上への伝送の前の、内部線形周期的（periodic）符号化から成る。その後にチップインターリービングまたは内部線形非周期的（aperiodic）符号化が続く。チップインターリービングは、内部線形非周期的符号化のために必要ではないが、選択肢として残っている点に注意すべきである。
【００１２】
本発明の他の特徴および効果は、以下の説明から更に明らかになるであろうが、この説明は、純粋に説明のためのものであって、本発明を限定するものではなく、かつ添付の図面を参照して読まなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
１．  送信器の一般的な構成
本発明は、スペクトル拡散変調および複数の送受信アンテナを用いることによる、高いスペクトル効率および高い容量適応性を持つ変調／符号化方式について述べている。提案されている解決案は、送信チャネルの情報はなし（ＣＳＩなし）で、受信チャネルの情報は全てあり（ＣＳＩあり）と仮定している。
【００１４】
１．１  データの外部符号化
使用可能なデジタルデータは、集められて、送信デジタルデータのソース１０１を構成するＫ０ビットのメッセージｍにグループ化される。任意のメッセージｍに対して、Ｎ０×Ｋ０生成行列ＧＯを有していてかつＦ２上で構成された線形外部符号ＣＯが、１０２で、下記の行列式によって定義される長さＮ０ビットの符号語ｖを割り当てる。
【００１５】
【数１】
2007534246.tif 000003
【００１６】
外部符号化の歩留まり（yield）は、
【００１７】
【数２】
2007534246.tif 000004
【００１８】
符号語の長さＮ０は、下記の式によってシステムのさまざまなパラメータと関連している。
【００１９】
【数３】
2007534246.tif 000005
【００２０】
ここで、Ｋはユーザの総数を示し、Ｌは（シンボル時間内の）パケットの長さを示し、ｑは変調シンボルあたりのビット数を示している。符号は、いかなるタイプ、例えば畳み込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ符号等であってもよい。多元接続タイプの構成において、メッセージｍは、異なるソースからの複数の多重メッセージから成る。符号化は、メッセージの各成分のそれぞれにおいて遂行される。符号語ｖは、生成されたさまざまな符号語の連接から生まれる。
【００２１】
１．２  ビットインターリービング
多重化１０３の後に、符号語ｖは、（ビットレベルで動作して、必要に応じて特有の構成を有する）インターリーバ１０４に送られる。多元接続タイプの構成において、インターリービングは、次々に出されるさまざまな符号語上でピース（piece）ごとに遂行される。このインターリーバ１０４の出力は、ＫＬ組のｑビットのいわゆる整数（integer）に分けられる。
【００２２】
１．３  逆多重化および変調
整数のストリームは、Ｋ個の別々のチャネル上への逆多重化のプロセス１０５にかけられる。ここで、ＫはＴより厳密に（strictly）大きく、かつ任意に選択される。この演算からの出力は、整数のＫ×Ｌ行列Ｄである。この行列ＤのＬ個の列のｄ［ｎ］（ｎ＝０，…，Ｌ−１）は、以下の構成を有する：
【００２３】
【数４】
2007534246.tif 000006
【００２４】
ここで、成分の整数ｄｋ［ｎ］（ｋ＝１，…，Ｋ）は、以下のように構成されたそれら自体である：
【００２５】
【数５】
2007534246.tif 000007
【００２６】
図３を参照すると、行列Ｄの整数ｄｋ［ｎ］は、次に、個々に変調され（１０７）、変調されたデータになる。より詳しくは、ここで、変調テーブル
【００２７】
【数６】
2007534246.tif 000008
を介してＱ＝２ｑ成分を有するコンステレーション（constellation）
【００２８】
【数７】
2007534246.tif 000009
の複素シンボルｓｋ［ｎ］になる。この演算は、整数行列ＤをＫ×Ｌ複素行列Ｓに変換し、そのＬ個の列ｓ［ｎ］（ｎ＝０，…，Ｌ−１）は、以下のように構成される：
【００２９】
【数８】
2007534246.tif 000010
【００３０】
以下の逆の関係を規定することは有用である：
【００３１】
【数９】
2007534246.tif 000011
【００３２】
１．４  内部線形符号化（または拡散）ストラテジー
複素数のボディ（body）上での内部線形符号化（または拡散）を定義する生成行列Ｗの定義に対して、いくつかの選択肢があり、それは、送信器の構成および受信の際の線形フロントエンドの特性に影響を与え得る：
・Ｗが各シンボル時間内に再利用される周期的拡散（または内部符号化）。チップに影響を及ぼすノイズのサンプルの時間的非相関性を保証するために、等化の後の多元接続システムを修正する際に、チップインターリービングが、ＭＩＭＯチャネル上への伝送の前に適用されなければならない；または、
・Ｗがシンボル時間に明確に依存する非周期的拡散（または内部符号化）。非周期的拡散は、等化の後の多元接続システムが修正される際に、チップに影響を及ぼすノイズのサンプルの時間的非相関性を保証する。チップインターリービングは、もはや必要ではないが、選択肢として残っている。
【００３３】
さらに、拡散は、全てのアンテナに対して１つのブロックの中で実行される場合の空間−時間拡散（または空間−周波数拡散）、または各アンテナに対してそれぞれ遂行される場合の単なる時間（または周波数）拡散であってもよい。
【００３４】
従って、内部線形符号の４つの主なタイプを、以下で述べる：
・非周期的空間−時間（または空間−周波数）内部線形符号化（または拡散）；
・非周期的時間（または周波数）内部線形符号化（または拡散）；
・周期的空間−時間（または空間−周波数）内部線形符号化（または拡散）；
・周期的時間（または周波数）内部線形符号化（または拡散）。
【００３５】
１．５  チップインターリービングなしの非周期的空間−時間（または空間−周波数）拡散（または内部線形符号化）
図３を参照すると、ここでは非周期的空間−時間（空間−周波数）拡散が想定されている。空間−時間（空間−周波数）拡散は、Ｎ×Ｋ内部符号化行列Ｗｎによって、各行列Ｓに対して遂行される。ここで：
【００３６】
【数１０】
2007534246.tif 000012
【００３７】
システムの内部符号化の歩留まり（または負荷）は、下記の比率である：
【００３８】
【数１１】
2007534246.tif 000013
【００３９】
シンボルベクトルｓ［ｎ］に内部符号化行列Ｗを乗算すると、下記のベクトルが生成される：
【００４０】
【数１２】
2007534246.tif 000014
【００４１】
この関係は、行列レベルでも記述され得る：
【００４２】
【数１３】
2007534246.tif 000015
【００４３】
チップベクトルｚｎ［ｎ］（ｎ＝０，…，Ｌ−１）は、Ｔ個の別々のチップストリーム（各送信アンテナに対して１つ）に多重化される。この演算の作用は、Ｎ×Ｌチップ行列Ｚ：
【００４４】
【数１４】
2007534246.tif 000016
【００４５】
をＴ×ＬＳＦチップ行列Ｘ：
【００４６】
【数１５】
2007534246.tif 000017
【００４７】
に変換することである。その列ｘ［ｌ］（ｌ＝０，…，ＬＳＦ−１）は、ＭＩＭＯチャネルの入力を構成する：
【００４８】
【数１６】
2007534246.tif 000018
【００４９】
長さＮのＮ個の直交符号が、内部符号化行列Ｗｎを構成するために使用可能である。システムは、下記のようになるとすぐに過負荷となる：
【００５０】
【数１７】
2007534246.tif 000019
【００５１】
ＫをＮによって多項式除算した結果を考える：
【００５２】
【数１８】
2007534246.tif 000020
【００５３】
従って、Ｋ人のユーザは、Ｎ人のユーザのＡ個の飽和したグループと、Ｂ人のユーザの１個の飽和していないグループとに分けられる。ここで下記のように置く：
【００５４】
【数１９】
2007534246.tif 000021
【００５５】
これは、Ｎ個の直交符号で形成された拡散符号の単位グループを表すＮ×Ｎ行列（例えばアダマール行列）であり、その構成は、下記の式を満たす：
【００５６】
【数２０】
2007534246.tif 000022
かつ
【００５７】
【数２１】
2007534246.tif 000023
【００５８】
これは、省略された（truncated）バージョンであり、ΩＮ，Ｎの中からランダムに抽出されたＢ個の列で形成されている。
同様に：
【００５９】
【数２２】
2007534246.tif 000024
【００６０】
この対角Ｎ×Ｎ行列であって、その対角成分が疑似ランダム的に抽出された正規化されたＱＰＳＫチップであり、ユーザ（ｉ＝１，…，Ａ）の飽和したグループのためのスクランブル行列と呼ばれるものは、下記のように記述される：
【００６１】
【数２３】
2007534246.tif 000025
【００６２】
同様に、Ｂ人のユーザの飽和していないグループのためのＮ×Ｎスクランブル行列は、下記のように記述される：
【００６３】
【数２４】
2007534246.tif 000026
【００６４】
従って、このスクランブル行列は、それが下記のような内部符号化行列Ｗｎを形成するように拡散行列に適用されるとき、（スクランブル符号によって）さまざまなアンテナを通して送信されるチップストリームの非相関性を保証することを可能にする：
【００６５】
【数２５】
2007534246.tif 000027
【００６６】
それは、常に下記の形で記述することができる：
【００６７】
【数２６】
2007534246.tif 000028
【００６８】
１．６  チップインターリービングなしでの、各送信アンテナのためのそれぞれの非周期的時間（または周波数）拡散（再利用の原理）
【００６９】
図６を参照して述べる、ＵＭＴＳ規格のＨＳＤＰＡモードと互換性を持つ、本発明の他の変形例においては、長さＳＦのＳＦ個の直交符号がある。パラメータＮは、常にＴの倍数である。
【００７０】
【数２７】
2007534246.tif 000029
【００７１】
使用可能なＳＦ符号が、各送信アンテナのために再利用される（これが、符号再利用の原理である）。各アンテナのためにそれぞれ遂行される拡散は、時間拡散または周波数拡散である。これは、ＫもＴの倍数であることを課す：
【００７２】
【数２８】
2007534246.tif 000030
【００７３】
本発明によるこの非限定的条件は、内部符号化の歩留まり（負荷）のための新たな式を導く：
【００７４】
【数２９】
2007534246.tif 000031
【００７５】
内部符号化行列Ｗｎは、ブロック対角構成を有している：
【００７６】
【数３０】
2007534246.tif 000032
【００７７】
この内部符号化行列のブロック
【００７８】
【数３１】
2007534246.tif 000033
は、次元ＳＦ×Ｕを有するアンテナｔと関連している。
【００７９】
図６を参照すると、（１０２で符号化され、かつ１０４でインターリーブされた後に、１０５で逆多重化されて）時刻ｎに送信される整数ベクトルｄ［ｎ］は、下記の特有の構成を有している：
【００８０】
【数３２】
2007534246.tif 000034
【００８１】
ここで、シンボルベクトルｄ（ｔ）［ｎ］（ｔ＝１，…，Ｔ）は、下記のように定義されるそれら自体である：
【００８２】
【数３３】
2007534246.tif 000035
【００８３】
図６を参照すると、この多重化されたデータｄ［ｎ］の変調１０７は、下記の特有の構成を有する時刻ｎに送信されるシンボルのベクトルを生む：
【００８４】
【数３４】
2007534246.tif 000036
【００８５】
ここで、シンボルベクトルｓ（ｔ）［ｎ］（ｔ＝１，…，Ｔ）は、下記のように定義されるそれら自体である：
【００８６】
【数３５】
2007534246.tif 000037
【００８７】
シンボルベクトルｓ［ｎ］の内部符号化行列Ｗｎによる乗算１０８は、下記のベクトルを生成する：
【００８８】
【数３６】
2007534246.tif 000038
【００８９】
これもまた、下記の特有の構成を有している：
【００９０】
【数３７】
2007534246.tif 000039
【００９１】
ここで、チップベクトルｚ（ｔ）［ｎ］（ｔ＝１，…，Ｔ）は、下記のように定義されるそれら自体である：
【００９２】
【数３８】
2007534246.tif 000040
【００９３】
各アンテナｔのために、チップベクトルｚ（ｔ）［ｎ］は、１０９−ｔで、それと関連する送信アンテナｔ上へ多重化される。
【００９４】
この送信の変形例において、空間ダイバーシティの復旧は、（１０２での）外部符号Ｇ０および（１０４での）外部ビットインターリービングを介して遂行されることに注意すべきである。過負荷容量は、拡散符号の長さと共に増加することが知られているが、より低い。
【００９５】
過負荷条件および行列Ｗｎの明確な構成は、以下のように説明され得る。システムは、下記のようになるとすぐに過負荷になる：
【００９６】
【数３９】
2007534246.tif 000041
【００９７】
これは、必ずしもＵ＞ＳＦを意味するというわけではない（すなわち、必ずしも各アンテナに過負荷があるというわけではない）。
【００９８】
Ｕ＞ＳＦのとき、さまざまなアンテナが、個々に過負荷になる。Ｔ×Ｕ＞ＳＦという条件は、検証するまでもなく自明であり、複数のアンテナを備えるシステムは、完全に過負荷のとき適任である。
【００９９】
ＵをＳＦによって多項式除算した結果を考える：
【０１００】
【数４０】
2007534246.tif 000042
【０１０１】
従って、各々の送信アンテナと関連するＵ人のユーザは、ＳＦ人のユーザのＡ個の飽和したグループと、Ｂ人のユーザの１つの飽和していないグループとに分けられる。ここで下記のように置く：
【０１０２】
【数４１】
2007534246.tif 000043
【０１０３】
これは、ＳＦ個の直交符号で形成された拡散符号の単位グループを表すＳＦ×ＳＦ行列（例えばアダマール行列）であり、その構成は、下記の式を満たす：
【０１０４】
【数４２】
2007534246.tif 000044
かつ
【０１０５】
【数４３】
2007534246.tif 000045
【０１０６】
これは、省略されたバージョンであり、アンテナｔに固有であり、
【０１０７】
【数４４】
2007534246.tif 000046
の中からランダムに抽出されたＢ個の列で形成されている。
同様に：
【０１０８】
【数４５】
2007534246.tif 000047
【０１０９】
このＳＦ×ＳＦ対角行列であって、その対角成分がランダムに抽出された正規化されたＱＰＳＫチップであり、ユーザ（ｉ＝１，…，Ａ）の飽和したグループのためのスクランブル行列と呼ばれるものは、下記のように記述される：
【０１１０】
【数４６】
2007534246.tif 000048
【０１１１】
同様に、ＳＦ×ＳＦ行列：
【０１１２】
【数４７】
2007534246.tif 000049
【０１１３】
は、アンテナｔと関連する飽和していないグループのためのスクランブル行列と呼ばれる。
【０１１４】
従って、ブロック
【０１１５】
【数４８】
2007534246.tif 000050
と関連するこのスクランブル行列は、それが下記のような内部符号化行列Ｗｎのブロック
【０１１６】
【数４９】
2007534246.tif 000051
を形成するように拡散行列に適用されるとき、（スクランブル符号によって）アンテナｔを通して送信されるチップストリームの非相関性を保証することを可能にする：
【０１１７】
【数５０】
2007534246.tif 000052
【０１１８】
それは、常に下記の形で記述することができる：
【０１１９】
【数５１】
2007534246.tif 000053
【０１２０】
注：簡単という自明な理由のために、このセクションは、内部符号化行列Ｗｎがお互いの（ＳＦ×Ｕ）と正確に同じ次元を有するブロック
【０１２１】
【数５２】
2007534246.tif 000054
（ｔ∈［１；Ｔ］）から成る状況に適用される。
【０１２２】
このケースは、内部符号化行列Ｗｎが相互に異なる次元を有するブロックから成る、より一般的なケースまで拡張され得る。かつ、特に、ブロック
【０１２３】
【数５３】
2007534246.tif 000055
が次元ＳＦ×Ｕｔを有していて、Ｕｔはアンテナｔの可能なチャネル数であり、従ってこれが必ずしも一つのアンテナから他のアンテナまで同じである必要はない、最も一般的なケースまで拡張され得る。
【０１２４】
従って、行列ＷｎはＮ×Ｋ次元である。ここで
【０１２５】
【数５４】
2007534246.tif 000056
である。
【０１２６】
送信方法は、この変形例に適合され得る。
【０１２７】
１．７  周期的拡散
ここでのプロセスは、ここでは生成行列が時間内に周期的に適用されかつ下記のように表されることを除いては、セクション１．５または１．６のそれと同一である：
【０１２８】
【数５５】
2007534246.tif 000057
【０１２９】
１．８  チップインターリービング
図４および７を参照すると、セクション１．５から１．７で述べたストラテジーのうちの１つに相当する任意の種類の線形内部符号化（または拡散）１０８が、ここでは想定されているが、チップインターリービングに接続されている。
【０１３０】
チップ拡散１０８の後に、チップベクトルｚ［ｎ］（ｎ＝０，…，Ｌ−１）は、１０９で、チップの単一ストリームに多重化される。チップストリームは、次にインターリーバ１１０を駆動し、その出力は、１１１で、Ｔ個の別々のチップストリームに逆多重化され、各送信アンテナに対して１つになる。この演算の作用は、Ｎ×Ｌチップ行列Ｚ：
【０１３１】
【数５６】
2007534246.tif 000058
【０１３２】
をＴ×ＬＳＦチップ行列Ｘ：
【０１３３】
【数５７】
2007534246.tif 000059
に変換することである。
【０１３４】
ここで、列ｘ［ｌ］（ｌ＝０，…，ＬＳＦ−１）は、ＭＩＭＯチャネルの入力を構成している：
【０１３５】
【数５８】
2007534246.tif 000060
【０１３６】
１．９  スペクトル効率
送信方法は、自然に、空間−時間符号の一般的なクラスに適合する。システムのスペクトル効率（チャネルの使用あたりのビット）は、有限帯域理想ナイキストフィルタを想定すると、下記に等しい：
【０１３７】
【数５９】
2007534246.tif 000061
【０１３８】
実際には、送信成形フィルタは、ゼロでないオーバーフロー係数（ロールオフ）εを有する。受信器では、送信フィルタに適合するフィルタが、全受信アンテナに対して用いられる。チャネル評価およびタイミングおよびキャリア同期機能が実現されることが想定されているので、チャネルのインパルス応答の係数は、チップ時間に等しい量ずつ規則正しく間隔をあけられている（チップ時間に対する離散的な基底帯域と等価なチャネル）。この仮定は合法的であり、シャノンサンプリング定理は、レート（１＋ε）／Ｔｃでのサンプリングを課し、これは、εが小さいとき、１／Ｔｃによって近似され得る。
【０１３９】
サンプリングレートは１／Ｔｃの倍数に等しいので、以下で与えられる式に対する直接的な一般化が可能である。
【０１４０】
２．  チャネルのモデル
伝送は、複数の入出力（ＭＩＭＯ）を有する周波数選択性Ｂブロックチャネル上で遂行される：
【０１４１】
【数６０】
2007534246.tif 000062
【０１４２】
チャネルＨ（ｂ）は、下記の規則を有するＬＸチップ上で一定とみなされる：
【０１４３】
【数６１】
2007534246.tif 000063
【０１４４】
チップ行列Ｘは、Ｂ個の別々のＴ×ＬＸチップ行列Ｘ（ｌ），…，Ｘ（Ｂ）に分割され得る（必要に応じて物理的なゼロまたはガード時間を左右に詰める）。各行列Ｘ（ｂ）はチャネルＨ（ｂ）に対応している。
【０１４５】
Ｂブロックモデルの極端なケースは、以下の通りである：
【０１４６】
【数６２】
2007534246.tif 000064
【０１４７】
チップのリナンバリングが、各ブロック内で適用される。
【０１４８】
任意のブロックインデックスｂに対して、離散時間基底帯域等価チャネルモデル（チップタイミング）が、チップ時間１に受信されるベクトル
【０１４９】
【数６３】
2007534246.tif 000065
を記述するために用いられ、これは以下のような形である：
【０１５０】
【数６４】
2007534246.tif 000066
【０１５１】
ここで、Ｐは（チップ内での）チャネルの拘束長であり、
【０１５２】
【数６５】
2007534246.tif 000067
はチップ時間１に送信されるＴチップの複素ベクトルであり、
【０１５３】
【数６６】
2007534246.tif 000068
はｂというインデックスを付けられたブロックＭＩＭＯチャネルのインパルス応答のｐというインデックスを付けられた行列の係数であり、
【０１５４】
【数６７】
2007534246.tif 000069
は複素付加（additive）ノイズベクトルである。複素付加ノイズベクトルｖ（ｂ）［ｌ］は、独立で、かつゼロ平均を有する円形対称性のＲ次元のガウスの法則および共分散行列σ２Ｉに従って同じように分布しているものとみなされる。インパルス応答のＰ個の係数は、Ｒ×Ｔ複素行列であり、その入力は、送信アンテナ間に等しく分配されるパワーを有するシステムの場合、ゼロ平均を有し、かつグローバルパワー正規化拘束を満たす共分散行列を有する同じように分布する独立ガウス入力である：
【０１５５】
【数６８】
2007534246.tif 000070
【０１５６】
これらの仮定を与えると、ＭＩＭＯチャネルの係数の相関行列の固有値は、ウィシャート分布に合致する。送信アンテナに対するパワーの等しい分配は、送信チャネルの情報がない（ＣＳＩがない）場合に、合法的なパワー配分方針であることは強調されるべきである。
【０１５７】
３．  マルチパスＭＩＭＯチャネルシングルキャリア伝送（ＨＳＤＰＡ）
ここでは、ビットレートは非常に高く、かつチャネルのドップラー周波数は低いとみなされるので、
【０１５８】
【数６９】
2007534246.tif 000071
ＵＭＴＳ規格のＨＳＤＰＡモードに対して、チャネルは準静的、すなわちＢ＝１である。
【０１５９】
４．  マルチパスＭＩＭＯチャネルマルチキャリア伝送（ＭＣ−ＣＤＭＡ）
ここでは、内部線形符号化１０８は、空間−周波数符号化または周波数符号化である。図８を参照すると、１２０での送信ＩＦＦＴおよび２２０での受信ＦＦＴの採用が、（インターリービングを無視すると）周波数選択性ではない等価チャネルを生むことは、当業者にとって周知である（循環行列によってモデル化されたチャネルは、周期的プレフィックス（ｐｒｅｆｉｘ）を用い、それからフーリエベースで対角になる）。従って、各キャリアは、フラットなＭＩＭＯ等価チャネルに対応する。以前に述べた形式主義を用いると、ＦＦＴの後のチャネルは、非選択性Ｂブロックチャネル（Ｐ＝１，Ｍ＝０）とみなされ得る。
【０１６０】
本発明による受信は、それを実施する方法だけではなく、それを実行するシステムにも関連する。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】周波数選択性ＭＩＭＯチャネルに適用されるＶＢＬＡＳＴ技術の概念を示している。
【図２】デジタル情報の外部チャネル符号化、インターリービング、およびＫ個のストリームへの逆多重化の一般的な方法を示している。
【図３】空間−時間（または空間−周波数）内部線形符号化（または拡散）の過程を示している。その後にＴ個の送信アンテナへの多重化が続く。
【図４】空間−時間（または空間−周波数）内部線形符号化（または拡散）方法を示している。その後に、単一のチャネル上への多重化、チップレベルインターリービング、およびその次のＴ個の送信アンテナ上への逆多重化が続く。
【図５】デジタル情報の外部チャネル符号化、インターリービング、Ｔ個のストリームへの第１逆多重化（空間逆多重化）の一般的な方法を示している。その後にＵ個のストリームへの第２逆多重化（符号逆多重化）が続く。
【図６】ＵＭＴＳ ＨＳＤＰＡモードと互換性を持つ、時間（または周波数）の、内部線形符号化（または拡散）および各アンテナでのそれぞれの多重化の方法を示している。
【図７】ＵＭＴＳ ＨＳＤＰＡモードと互換性を持つ、時間（または周波数）内部線形符号化（または拡散）および各アンテナでのそれぞれの多重化の方法を示している。その後に、単一のストリームへの多重化、チップレベルでのインターリービング、およびその次のＴ個の送信アンテナ上への逆多重化が続く。
【図８】マルチキャリア変調をモデル化するために通常用いられる、フーリエベースでの周波数選択性ＭＩＭＯの分解によって得られるフラットなエルゴード的またはブロックフェーディング等価チャネルを示している。
【符号の説明】
【０１６２】
１０５  逆多重化器
１０７  変調器
１０８  内部線形符号化器
【図１】
2007534246.tif 000073
【図２】
2007534246.tif 000074
【図３】
2007534246.tif 000075
【図４】
2007534246.tif 000076
【図５】
2007534246.tif 000077
【図６】
2007534246.tif 000078
【図７】
2007534246.tif 000079
【図８】
2007534246.tif 000080
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月27日(2006.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
【数７】
2007534246.tif 000081
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
【数８】
2007534246.tif 000082
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【数９】
2007534246.tif 000083
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【数１２】
2007534246.tif 000084
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
【数１３】
2007534246.tif 000085
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
【数１４】
2007534246.tif 000086
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
【数３６】
2007534246.tif 000087
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
【数３７】
2007534246.tif 000088
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
【数３８】
2007534246.tif 000089
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
【数６３】
2007534246.tif 000090
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５２】
【数６５】
2007534246.tif 000091
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
【数６６】
2007534246.tif 000092
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
【数６７】
2007534246.tif 000093
【国際調査報告】
2007534246.tif 000094
2007534246.tif 000095
2007534246.tif 000096
2007534246.tif 000097
2007534246.tif 000098
2007534246.tif 000099