(57)【要約】  高スループットのワイヤレス通信システムを実現する装置およびその関連する方法が一般に示される。
2007506307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンボル・ストリームを、２またはそれ以上の送信アンテナを通して確立されたマルチキャリア通信チャネルの１またはそれ以上のサブキャリアおよびアンテナへの割り当てを表わす符号化されたシンボルの複数のレイヤにおける２またはそれ以上のグループへ変換する段階と、
レイヤの前記グループ内の各シンボルへ適用するための電力係数を生成する段階であって、前記レイヤの少なくとも１つのサブセットに対する前記電力係数は他のレイヤとは異なる、段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記変換する段階は、
線形の複素フィールド・マトリックスを使用して、前記シンボル・ストリームを予め符号化する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複素フィールド・マトリックスは、実質的に行方向のヴァンデルモンド構造を有する正方複素フィールド・マトリックスを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記変換する段階は、
前記予め符号化されたシンボルをグループへ、および、再構成されたものをレイヤへグループ化することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
各グループは、２またはそれ以上の予め符号化されたシンボル・ベクトルを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記変換する段階は、
前記線形の複素フィールド（ＬＣＦ）の予め符号化されたシンボルを相関のないトーンおよびアンテナへ分配する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項７】
与えられたレイヤに適用される前記電力係数は、
【数１】
2007506307.tif 000006
として表現され、ここでｍ番目のレイヤに対して、
【数２】
2007506307.tif 000007
であることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
レイヤ単位で、電力係数をシンボル・ベクトルに適用することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記電力係数は、遠隔受信機での検出を改善するために、前記レイヤの少なくとも１つのサブセットに割当てられる前記電力を変えることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記レイヤのすべての集約に加えられる前記電力の合計は、等電量力が前記レイヤのすべてに加えられる状況と実質的に等しいことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも部分的に前記予め符号化されたシンボルのグループおよび前記グループ内の前記予め符号化されたシンボルの位置に基づいて、前記予め符号化されたシンボル・ベクトルにおける前記予め符号化されたシンボルを、前記マルチキャリア通信チャネルにおける複数のサブキャリアの１つ、および、複数の空間チャネルの１つに、マップする段階をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】
各送信アンテナは、前記空間チャネルの１つに対応することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記符号化されたシンボル・ベクトルを変形し、空間-周波数にマップされたシンボルから前記空間チャネルの対応するチャネル上でＲＦ送信するための変調信号を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記生成された変調ＲＦ信号を遠隔受信機に送信する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
アクセス装置によって実行される場合、前記装置は、シンボル・ストリームを、２またはそれ以上の送信アンテナを通して確立されたマルチキャリア通信チャネルの１またはそれ以上のサブキャリアおよびアンテナへの割り当てを表わす符号化されたシンボルの複数のレイヤにおける２またはそれ以上のグループへ変換し、かつ、レイヤの前記グループ内の各シンボルへ適用するための電力係数を生成する段階であって、前記レイヤの少なくとも１つのサブセットに対する前記電力係数は他のレイヤとは異なる、内容を含むことを特徴とする格納媒体。
【請求項１６】
前記装置にシンボルを変換させる前記内容は、前記装置が線形の複素フィールド・マトリックスを使用して、前記シンボル・ストリームに予め定める符号化をさせる内容を含むことを特徴とする請求項１５記載の記憶媒体。
【請求項１７】
前記複素フィールド・マトリックスは、実質的に行方向のヴァンデルモンド構造を有するある正方複素フィールド・マトリックスを含むことを特徴とする請求項１６記載の記憶媒体。
【請求項１８】
前記変換は、予め符号化された前記シンボルをグループへ、および、再構成されたものをレイヤへグループ化することを特徴とする請求項１６記載の記憶媒体。
【請求項１９】
前記変換は、
前記線形の複素フィールド（ＬＣＦ）の予め符号化されたシンボルを相関のないトーンおよびアンテナへ分配することを特徴とする請求項１８記載の記憶媒体。
【請求項２０】
与えられたレイヤに適用される前記電力係数は、
【数３】
2007506307.tif 000008
として表現され、ここでｍ番目のレイヤに対して、
【数４】
2007506307.tif 000009
であることを特徴とする請求項１５記載の記憶媒体。
【請求項２１】
レイヤ単位で、電力係数をシンボル・ベクトルに適用することを特徴とする請求項２０記載の記憶媒体。
【請求項２２】
実行される場合、アクセス機械は、少なくとも部分的に前記予め符号化されたシンボルのグループおよび前記グループ内の前記予め符号化されたシンボルの位置に基づいて、前記予め符号化されたシンボル・ベクトルにおける前記予め符号化されたシンボルを、前記マルチキャリア通信チャネルにおける複数のサブキャリアの１つ、および、複数の空間チャネルの１つに、マップする内容をさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の記憶媒体。
【請求項２３】
各送信アンテナは、前記空間チャネルの１つに対応することを特徴とする請求項２２記載の記憶媒体。
【請求項２４】
実行された時、前記アクセス機械は、前記符号化されたシンボル・ベクトルを変形し、空間-周波数にマップされたシンボルから前記空間チャネルの対応するチャネル上でＲＦ送信するための変調信号を生成する請求項２２記載の記憶媒体。
【請求項２５】
装置を介して受信した内容に応答して、シンボル・ストリームを、２またはそれ以上の送信アンテナを通して確立されたマルチキャリア通信チャネルの１またはそれ以上のサブキャリアおよびアンテナへの割り当てを表わす符号化されたシンボルの複数のレイヤにおける２またはそれ以上のグループへ変換し、かつ、レイヤの前記グループ内の各シンボルへ適用するための電力係数を生成する符号化エージェントであって、前記レイヤの少なくとも１つのサブセットに対する前記電力係数は他のレイヤとは異なる、符号化エージェント、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記符号化エージェントは、前記シンボル・ストリームを符号化されたシンボルの複数のレイヤの前記２またはそれ以上のグループへ変換するプリコーダを含むことを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記プリコーダは、線形の複素フィールド・マトリックスを使用して、前記シンボル・ストリームを符号化することを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２８】
前記複素フィールド・マトリックスは、実質的に行方向のヴァンデルモンド構造を有する正方複素フィールド・マトリックスを含むことを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記プリコーダは、予め符号化された前記シンボルをグループへ、および、再構成されたものをレイヤへグループ化することを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３０】
前記符号化エージェントは、
前記線形の複素フィールド（ＬＣＦ）の予め符号化されたシンボルを相関のないトーンおよびアンテナへ分配する空間-周波数エンコーダをさらに含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３１】
前記空間-周波数エンコーダは、レイヤ単位で前記予め符号化されたシンボルへ適用するための電力係数を生成し、複数のレイヤの少なくとも１つのサブセットと関連する前記電力係数は他と異なる係数であることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
与えられたレイヤに適用される前記電力係数は、
【数５】
2007506307.tif 000010
として表現され、ここでｍ番目のレイヤに対して、
【数６】
2007506307.tif 000011
であることを特徴とする請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記装置が１またはそれ以上の遠隔装置とＯＦＤＭ通信チャネルを確立する１または実質的にそれ以上のダイポール・アンテナを備えることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項３４】
シンボル・ストリームを符号化されたシンボルの複数のレイヤの２またはそれ以上のグループへ変換するプリコーダと、
前記予め符号化されたシンボルの少なくとも１つのサブセットを、２またはそれ以上の送信アンテナを通して確立されたマルチキャリア通信チャネルの複数のサブキャリアおよびアンテナの１またはそれ以上に割り当て、かつ、レイヤの前記グループ内の各シンボルへ適用するための電力係数を生成する空間-周波数エンコーダであって、前記レイヤの少なくとも１つのサブセットに対する前記電力係数は他のレイヤとは異なる、空間-周波数エンコーダと、
前記装置が１またはそれ以上の遠隔装置とＯＦＤＭ通信チャネルを確立する１または実質的にそれ以上のダイポール・アンテナと、
を含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本願は、シャオ等によって２００３年９月１５日に出願された「高スループットのワイヤレス通信システムを実現する装置およびその関連方法」と題する仮出願番号６０／５０３，０９２、および、サミット・ロイ、サメート・サンデュおよびレイ・シャオによって２００４年２月２６日に出願された「マルチキャリア・チャネルでダイバーシティを導入する装置およびその関連方法」と題する特許出願１０／７８９，３８７を基礎に優先権を主張し、それらの明細書はすべての目的のためここに特に参考として組み入れられる。
【０００２】
本発明の実施例は、一般にワイヤレス通信システムに関し、さらに詳しくは、ワイヤレス通信システム内の空間-周波数符号化を実行する装置およびその関連方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マルチキャリア通信システム、例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、離散マルチトーン（ＤＭＴ）、および、同種のシステムは、典型的には複数のより小さな副帯（以下、サブキャリア）に分割された通信チャネルに関連した周波数帯に特徴がある。マルチキャリア通信システムにおける装置間の情報（例えば、データ、オーディオ、ビデオなど）の通信は、情報内容（例えばビット、バイト、シンボルなど）を複数の部分に分割し、複数の個別のサブキャリアを用いて、その部分を並列に送信することにより行なわれる。サブキャリアを通して送信されたシンボル期間がチャネルのマルチパスの最大遅延より長いとき、サブキャリア間のシンボル間干渉（ＩＳＩ）の影響は著しく弱められる。
【０００４】
ワイヤレス通信のデータ速度および／またはスループットを増加させるために、同じ周波数のサブキャリアを利用する２以上の空間チャネル上で２以上のアンテナを使用して、ワイヤレス信号を送信しおよび／または受信する。これらのシステムは、しばしばマルチ入力／マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムと称され、アンテナ間のマルチパス・ダイバーシティを活用する。従来のＭＩＭＯシステムは、畳込み符号および／またはビタビ復号技術を使用して、送信用信号を符号化するが、しかしながら、このような技術はアンテナ分離およびアンテナ・フェージング相関に敏感である。
【０００５】
本発明の実施例は添付図面中に示されるが、限定するためではなく、類似の参照数字は同種の要素に関連する。
【発明の開示】
【０００６】
複雑さのより低い受信機構成での受信特性を改善するために、ブロック符号構成における異なるレイヤは、受信機で規則的な検出を促進するために異なる電力配分を受取る。それは、送信装置がここに開示されたブロック符号構成、すなわち開ループ符号化の典型例をサポートする構成を使用するとき、チャネル条件についてのどのような事前の認識も必要がないということに基づいて、明らかであろう。
【０００７】
一実施例によれば、送信装置は、線形複素フィールド（ＬＣＦ）で予め符号化されたシンボル、すなわち有効なダイバーシティ・ゲインを増加させ、相関のないトーンおよびアンテナに写像（マップ）するシンボルを生成するために、プリコーダを使用する。フルレート空間-周波数ブロック符号構成の導入は、フォワード誤り制御（ＦＥＣ）コードを使用する帯域幅の必要性を緩和する。本発明の１以上の側面は、一連の電子装置内でよく用いられるが、複数のワイヤレス通信プラットホーム、例えば、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、ワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）、ワイヤレス・メトロ・エリア・ネットワーク（ＷＭＡＮ）、携帯電話ネットワーク、ＷｉＭＡＸネットワークおよび同種のネットワークうちのいずれに従ってもワイヤレス通信をサポートすると理解される。
【０００８】
本明細書全体にわたる「一実施例」または「実施例」という表現は、本発明に関連して記述された特定の機能、構造または特性が本発明の少なくともある実施例に含まれることを意味する。この点において、本明細書にわたる様々な箇所における「一実施例において」または「実施例中」なる語句の出現は、すべてが必ずしも同じ実施例を参照するものではない。更に、特定の機能、構造または特性は、１以上の実施例中のあらゆる適切な方法で結合されてもよい。他の実施例は、構造的、論理的、電気的、プロセスおよび他の変更を包含してもよい。実施例は単に可能な変更を特徴とするものである。もし明示的に要求されないならば、個々のコンポーネントおよび機能はオプションであり、また、様々な開示された動作シーケンスは、請求項に記載された本発明の精神および範囲から逸脱せずに変更することができる。
【０００９】
実施例の構成
図１へ移り、送信機構成例のブロック図および受信機構成例のブロック図が、本発明の実施例に従って示される。２つの電子装置間における通信チャネルの関係内でこれらの構成を図示するために、ある装置の送信機１００と別の装置の受信機１５０が、チャネル１２２と関連付けられて、図示される。当業者は、いずれかの装置中の送受信機が図１中で詳述されるような送信機構成１００および／または受信機１５０構成の１以上から構成されていることを認識できるが、本発明の範囲はこの点に関して制限されることはない。より複雑であろうがより簡素であろうが、ここに記述された革新的なフルレート空間-周波数ブロック符号化構成を実現する送信機および受信機の構成は、請求項に記載された本発明の範囲および思想によって想到されるものである。
【００１０】
図１の実施例によれば、送信機１００は１以上の直並列変換器１０２、本発明の実施例の要素を組込む符号化エージェント１０４、離散逆フーリエ変換要素１０６、周期性プレフィックス（あるいは、ガード・インターバル間隔）挿入要素１０８、無線周波数（ＲＦ）処理要素１１０、および、２またはそれ以上のアンテナ１２０Ａ・・・Ｍを含んで描かれ、各々は図示されるように結合される。ある実施例によれば、送信機構成１００は、ホスト電子装置の送受信機内で実施される。複数の個別の機能要素として描かれているが、当業者は送信機構成１００の１以上の要素が多機能の要素へ組み合わせられ、逆に機能要素は、本発明に逸脱せずに、複数の機能要素へ分割されてもよいことを認識するであろう。
【００１１】
ここに使用されるように、直並列（Ｓ／Ｐ）変換１０２は、通信チャネル１２２によって通信処理および後続の送信のために、ホスト電子装置（あるいはその上に実行するアプリケーション、例えば電子メール、オーディオ、ビデオ、データ処理など）から情報（例えばビット、バイト、フレーム、シンボルなど）を得る。ある実施例によれば、ホスト装置／アプリケーションから受信された情報は直交振幅変調（ＱＡＭ）されたシンボル（つまり、各シンボルは２ビット、ｂｉおよびｂｊを表す）の形式をしているが、本発明はこの点に制限されない。すなわち、ある実施例によれば、受信内容は、シンボル（例えば、ＱＡＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＰＳＫ、１２８−ＰＳＫ、２５６−ＰＳＫ、および同種のもの）へ変調される。別の実施例では、シンボル生成器（例えば、ＱＡＭ変調器）（特に表示されていない）が、受信ビット・ストリームからのシンボルを生成するために直並列変換器１０２に先行してもよい。
【００１２】
図示されるように、直並列変換１０２はシンボルの複数の並列サブストリームを生成し、符号化エージェント１０４の１以上のインスタンスに渡される。個別の機能要素として図示されているが、直並列変換１０２が符号化エージェント１０に含まれてもよく、その実施例を含んでもよく、あるいは送信機１００の別の要素を含んでもよい。
【００１３】
ある実施例によれば、符号化エージェント１０４は１以上のプリコーダ１１２Ａ・・・Ｚおよび空間-周波数エンコーダ１１４を含んで図示され、各々は図示されるように結合されているが、本発明はこの点に関して制限されることはない。ある実施例によれば、プリコーダの機能性は、空間-周波数エンコーダ１１４内に効果的に集積される。この点に関して、符号化されたシンボルのフルレート空間-周波数マトリックスを生成する符号化エージェント１０４は、それが複雑であろうが簡素であろうが、いずれにしても本明細書によって想到できるものである。
【００１４】
ある実施例に従って、プリコーダ１１２は、各シンボル・ベクトルに複素フィールド・マトリックスを乗じることにより、複数のシンボル・ベクトルを符号化し、予め符号化されたシンボル・ベクトルを生成する。いくつかの実施例では、符号化エージェント１０４は、さらに、予め符号化されたシンボル・ベクトルを１以上のシンボル・ベクトルからなる複数のグループへグループ化するために、パーティショナ（partitioner）（特に表示されていない）を含めてもよい。ある実施例によれば、各グループは、２以上の予め符号化されたシンボル・ベクトルを含む。
【００１５】
ある実施例によれば、プリコーダ１１２は、線形２乗プリコーダであってもよく、Ｓ／Ｐ１０２からの複数の並列シンボル・ベクトルの各々を別々に予め符号化し、複数の予め符号化されたシンボル・ベクトルを生成するようにしてもよい。いくつかの実施例では、プリコーダ１１２によって使用される複素フィールド・マトリックス（例えば、シータ）は、実質的に行方向がヴァンデルモンド構造であるサイズがＭＫ×ＭＫの正方複素フィールド・マトリックスであるが、本発明の範囲はこの点に関して制限されることはない。ここに使用されるように、ヴァンデルモンドのマトリックスは、多項式および分布の瞬時からの統計的分布の再構成を補間するラグランジュに適合する多項最小２乗中に発生する一種のマトリックスに関連するが、本発明はこの点に関して制限されることはない。
【００１６】
いくつかの実施例では、プリコーダ１１２は、Ｍ×Ｇ個の並列シンボル・ベクトルを符号化し、その並列シンボル・ベクトルはそれぞれＭ×Ｋ個のシンボルを有する。このような実施例では、プリコーダ（あるいは、空間-周波数エンコーダ、または上記導入されたパーティショナ）１１２は、予め符号化されたシンボル・ベクトルをＧ個のグループの並列シンボル・ベクトルへグループ化する。いくつかの実施例によれば、Ｇ個のグループの少なくとも１つのサブセットは、Ｍ個の予め符号化されたシンボル・ベクトルを有している。これらの実施例では、Ｍ、ＧおよびＫは、方程式Ｎｃ＝Ｍ×Ｋ×Ｇを満たすように選択され、ここでＮｃはマルチキャリア通信チャネルのデータ・サブキャリアの数に関連する。Ｍ、ＧおよびＫは正の整数であるが、本発明の範囲はこれに制限されることはなく、ここでＭは空間チャネルおよび／または送信アンテナの数であり、Ｇはグループの数であり、そして、Ｋはチャネル順序に関連する設計パラメータである。ある実施例では、ＫとＧは、他の基準の中でも、少なくとも部分的に、所望のサブキャリア数およびアンテナ数に基づいて、選択される。ある実施例によれば、設計パラメータＫは、チャネル・タップ数Ｌを予測するために使用することができ、ここで、ＫがＬより大きいかまたは等しい限り、各レイヤのために選ばれ、（Ｎ−Ｍ＋１）＊Ｌの空間-周波数ダイバーシティ・ゲインが達成される。
【００１７】
いくつかの実施例では、空間-周波数エンコーダ１１４は、プリコーダ１１２から予め符号化されたシンボルを受信し、予め符号化されたシンボル・ベクトルにおける予め符号化されたシンボルをマルチキャリア通信チャネルにおける複数のサブキャリアの１つ、および、複数の空間チャネルの１つにマップする。いくつかの実施例では、空間-周波数エンコーダ１１４は、少なくとも部分的に、シンボルのグループおよびシンボルのグループ内の位置に基づいて、サブキャリアの１つおよび空間のチャネルの１つに予め符号化されたシンボルをマップするが、本発明の範囲はこの点に関して制限されることはない。
【００１８】
いくつかの実施例では、グループをチャネルおよび／またはアンテナへマップすることに加えて、空間-周波数エンコーダ１１４はさらに電力配分を、例えば、レイヤごとに、グループごとに、および、その他同種のもとで決定することができるが、本発明の範囲はこれに制限されることはない。本発明の１つの側面によれば、検出の信頼性を改善し、かつエラー伝播の影響を弱めるために、空間-周波数エンコーダ１１４は、最大の送信電力を有するレイヤが最初に検出される不等電力配分を使用することができる。ある実施例によれば、不等電力メカニズムは、異なるレイヤの要素にそのレイヤに関連した係数（例えば、電力係数）を乗じることにより、レイヤに適用される。ある実施例によれば、生成された係数は、
【００１９】
【数７】
2007506307.tif 000003
として表現され、ここでｍ番目のレイヤに対して、
【００２０】
【数８】
2007506307.tif 000004
である。
【００２１】
Ｅ｜ｓｍ｜２  ＝  Ｅｓ，  ｍ＝１・・・Ｍを仮定すると、その限りで次式が成立し、
【００２２】
【数９】
2007506307.tif 000005
【００２３】
全送信電力は、フルレート空間-周波数ブロック符号マトリックスの異なるレイヤ中に異なって分割されたとはいえ、等電力配分の場合と同じである。しかしながら、等電力配分の場合と異なり、最大の送信電力を持つレイヤが受信機で最初に検出されると、送信機はその検出順序を制御し、エラー伝播を緩和しかつ受信性能を改善する。
【００２４】
図示する実施例に従って、符号化エージェント１０４の空間-周波数エンコーダ１１４は、空間-周波数の符号化したベクトルを１またはそれ以上の離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）要素１０６へ渡し、１またはそれ以上の対応する空間チャネルまたは送信アンテナ１２０Ａ・・・Ｍを経由してＲＦ送信に適した時間領域の信号を生成する。ある実施例によれば、ＩＤＦＴ１０６は、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）要素であってもよいが、本発明はこの点に関して制限されることはない。ある実施例によれば、ＩＤＦＴ要素１０６の数は送信アンテナＭの数に比例してもよいが、本発明の範囲はこれに制限されることはない。
【００２５】
本発明の範囲は以下の点に関して制限されることはないが、ＩＤＦＴ要素１０６からの時間領域における内容はＣＰＩ要素１０８に渡され、その要素はＩＳＩ特性を改善させるために周期的プレフィックスまたは信号中のガード・インターバルを導入する。送信機１００は、さらに、例えば、１以上の関連するアンテナ１２０Ａ・・・Ｍによる後続の送信に先立って増幅および／またはフィルタを行なうための無線周波数（ＲＦ）フロント・エンド１１０を含む。このように、マルチキャリア通信チャネル１２２の実施例は、本発明のある実施例に従って、実現される。
【００２６】
遠隔の送信機（例えば、１００）によって処理された内容を抽出するために、実施例の受信機構成１５０が導入される。いくつかの実施例では、受信機１５０は、マルチキャリア通信チャネル（例えば、１２２）を介して、例えば、ＯＦＤＭおよび／またはＤＭＴ信号のようなマルチキャリア通信信号を受信する。いくつかの実施例では、受信機１５０は、フルレート空間-周波数ブロック符号で符号化され、畳み込みまたはエラー訂正する復号化の使用を要求しない信号を復号するが、本発明の範囲はこの点に関して制限されることはない。いくつかの実施例では、受信機１５０は、シンボルのレイヤからの干渉を連続的に取り消すために反復的なヌル・プロセスを使用し、マルチキャリア通信チャネルを介してフルレート空間-周波数ブロック符号で符号化された受信信号を復号する。
【００２７】
ある実施例によれば、受信機１５０は、１またはそれ以上の無線周波数（ＲＦ）フロント・エンド１５４、周期的プレフィックス（あるいは、ガード・インターバル間隔）削除要素１５６、離散フーリエ変換要素１５８、拡張スフィア・デコーダ要素１６０、および、並直列変換要素１６２を含んで図示され、各々は元の送信情報（Ｉ）の再現（Ｉ’）を生成するために図示されたように結合される。
【００２８】
図示されるように、ＲＦフロント・エンド１５４は、１またはそれ以上のアンテナ１５２Ａ・・・Ｎに影響を与える複数の信号を受信する。ある実施例によれば、各受信アンテナは、専用の受信チェーンを有しており、受信フロント・エンド要素１５４、ＣＰＲ要素１５６、および、ＤＦＴ要素１５８の数は、受信アンテナ（例えば、Ｎ）の数（Ｎ）と比例しているが、本発明はそのように制限されることはない。
【００２９】
いくつかの最初のＲＦおよび（オプショナルな）周期的プレフィックス（あるいは、ガード・インターバル間隔）の処理後、その内容は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）要素１５８に提示される。ある実施例によれば、ＤＦＴ要素１５８は、その受信信号に対し高速フーリエ変換を使用し、受信信号を時間領域から周波数領域に変換する。この点において、受信信号を表わす複数の符号化されたシンボル・ベクトルは、拡張スフィア・デコーダ１６０に提示される。
【００３０】
いくつかの実施例では、拡張スフィア・デコーダ１６０は、スフィア・デコーダ要素と同様に、１またはそれ以上のデマルチプレクサ要素、ヌル・キャンセラ要素を含むが、本発明はそのように制限されることはない。ある実施例によれば、拡張スフィア・デコーダ１６０は、デマルチプレクサ要素で内容を受信し、受信シンボル・ベクトルの対応するサブキャリア周波数コンポーネントを組み合わせることにより、シンボル・ベクトル１０７のグループを生成する。各シンボル・ベクトルのグループは、異なるサブキャリアから組み合わされたシンボル・コンポーネントを有する。いくつかの実施例では、シンボル・ベクトル１０７は、Ｇグループ中のデマルチプレクサによって生成される。いくつかの実施例では、シンボル・ベクトルの各々は、Ｍ×Ｋに符号化されたシンボルの長さを有する。いくつかの実施例では、拡張スフィア・デコーダ１６０のデマルチプレクサ要素は、行ベクトルを列ベクトルに再構成し、すべての受信アンテナ１５２上で受信されたいくつかのサブキャリアから情報を集めてグループ化するが、本発明がそのように制限されることはない。
【００３１】
拡張スフィア・デコーダ１６０は、さらに、シンボル・ベクトル１０７の各グループに関連するヌル・キャンセラを含み、シンボル・ベクトル１１７に基づいて関連したグループのシンボル・ベクトルのためにサブキャリア単位を基本としてヌル・キャンセルを実行するが、本発明はこの点に制限されることはない。いくつかの実施例では、ヌル・キャンセラ要素は、ヌルにキャンセルされたシンボル・ベクトル１０９を生成する。
【００３２】
図示されるように、複数のスフィア・デコーダ要素は、ヌルがキャンセルされたシンボル・ベクトルの各グループに関連した拡張スフィア・デコーダ１６０によって使用されてもよい。いくつかの実施例では、同じレイヤ内の同じグループから予め符号化されたシンボルが、ほぼＭＬダイバーシティ性能を達成するためにスフィア・デコーダ要素を使用することにより検出される。上述され、かつ以下より詳しく説明されるように、他のレイヤ中のシンボル検出が行なわれる前に、他のレイヤへの干渉による影響を取り除くために、検出されたシンボルは、受信シンボル・ベクトルから取り消される。
【００３３】
ある実施例によれば、拡張スフィア・デコーダ１６０は、スフィア・デコーダの出力に複素フィールド・マトリックス（例えば、符号化プロセス中に使用されるシータ）を乗じる。このように、拡張スフィア・デコーダ１６０はヌル・キャンセラのための予め符号化されたシンボル・ベクトル１１７を再生成（例えば、現在のレイヤを再生成）し、その結果すべてのレイヤが復号化されるまで、ヌル・キャンセラは現在のレイヤのシンボル・ベクトルからの寄与を取り消す。いくつかの実施例では、取り消しは、取り消しをＭ−１回反復して行なう間、レイヤがすべて復号化されるまで、各サブキャリアに対し一回だけ行われるが、本発明の範囲はこの点に関して制限されることはない。
【００３４】
いくつかの実施例では、拡張スフィア・デコーダ１６０のデコーダ要素は、逐次ＭＬ検出メカニズムと異なり、スフィアまたはスフィア限界の範囲内で最尤（ＭＬ）検出を行なう。いくつかの実施例では、拡張スフィア・デコーダ１６０のデコーダ要素は、マルチキャリア通信チャネルの各サブキャリアのための復号化されたＱＡＭシンボル・ベクトルを生成する。いくつかの実施例によれば、ＱＡＭシンボル・ベクトルは、元の送信内容（Ｉ）の再現（Ｉ’）を出力する並直列変換１６２に先立って、ＱＡＭデマッパ（demapper）（特に詳述されていない）を通して渡される。
【００３５】
いくつかの実施例では、拡張スフィア・デコーダ１６０のヌル・キャンセラは、シンボルをヌルにし、その結果、特定のサブキャリア周波数のためのシンボル・ベクトル内で、ｉ番目のレイヤはいまだ１番目のレイヤからｉ−１番目のレイヤを通して干渉を受け、ｉ＋１番目のレイヤからＭ番目のレイヤへの実質的に干渉を受けるが、本発明の範囲はこれに制限されることはない。いくつかの実施例では、ヌル・キャンセラ要素は、スフィア・デコーダ要素から受信されたシンボル・ベクトル１１７に基づいてヌルを行った後に、デマルチプレクサから受信したシンボル・ベクトル１０７のいくつかの要素をキャンセルする。
【００３６】
ある実施例によれば、拡張スフィア・デコーダ１６０のスフィア・デコーダ要素は、配座サイズにかかわらず、ＭＫ中の多項式の計算量（例えば、長さＭＫの実際のブロックに対してＯ（（ＭＫ）３）、および、複素数値のブロックに対してＯ（（２ＭＫ）３））をこなしてパフォーマンス（ＭＬの意味で）を改善するためのアルゴリズムを使用することができ、それは特に高速度の送信に非常に有効である。ある実施例によれば、ヌルの取り消しは、低計算量（例えばブロック長ＭのためのＯ（Ｍ３））である。この点で、受信機１５０は、パフォーマンスを改善するために、ＱＲ分解（QR decomposition）におけるノイズ効果を考慮する斬新な一般化されたＱＲを実行する。
【００３７】
マルチキャリア送信機１００および／または受信機１５０はホストの電子装置の一部であるが、ここに広く定義されて、個人用デジタル情報処理端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス通信能力を備えるラップトップまたはポータブル・コンピュータ、ウェブ・タブレット、デジタル・カメラ、ワイヤレスに情報を受信および／または送信するアクセス・ポイントまたは他の装置を含み、本発明はこれらに限定されるものではない。いくつかの実施例では、送信機１００および／または受信機１５０は、１以上の発展する通信基準に従って動作する。このような標準規格の例は、電気電子学会（ＩＥＥＥ）の標準規格に制限されることはないが、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のためのＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ／ｈ）、および／または、８０２．１１ｎ規格、および／または、ワイヤレス都市内ネットワーク（ＷＭＡＮ）のための８０２．１６規格を含み、送信機１００および／または受信機１５０は、さらに地上デジタル放送（ＤＶＢＴ）標準規格、および／または、高機能ラジオのローカル・エリア・ネットワーク（ＨｉｐｅｒＬＡＮ）標準規格含む他の技術に従って通信を送信し、および／または、受信するのに適しているが、しかしこれらに制限されることはない。
【００３８】
本発明のいくつかの実施例は、８０２．Ｘの実施例（例えば、８０２．１１ｘ、８０２．１６、８０２．１８、８０２．２０など）の内容で議論されるが、請求項はこれらに制限されない。本発明のいくつかの実施例は、マルチキャリア通信チャネルを利用するあらゆるワイヤレス通信システム、例えば、ＷＬＡＮ、ＷＰＡＮ、ＷＭＡＮ、セルラー電話／データ網、第３世代（３Ｇ）通信網、第４世代（４Ｇ）通信網および同種のシステムの一部として実施される。
【００３９】
図２は、本発明のいくつかの実施例に従って、予め符号化されたシンボル・ベクトルの例を図示する。いくつかの実施例では、予め符号化されたシンボル・ベクトル２０７のシンボルは、シンボルの個別のレイヤに関連させられ、または分割される。予め符号化されたシンボル・ベクトル２０７は、図１の中のプリコーダ１１２によって生成された予め符号化されたシンボル・ベクトルに対応するが、本発明はこのように制限されるものではない。このような予め符号化されたシンボル・ベクトル２０７は、２またはそれ以上のグループ２０９へグループ化される。予め符号化されたシンボル各シンボル・ベクトル２０７は、複数の予め符号化されたシンボル２０３を含む。
【００４０】
いくつかの実施例では、Ｇ個のグループの各々に対してＭ個のレイヤがある。いくつかの実施例では、レイヤ数Ｍは、せいぜい送信アンテナ数Ｍより多くない。これらの実施例では、空間-周波数エンコーダ１１４は、予め符号化されたシンボル・ベクトル２０７の予め符号化されたシンボル２０３のそれぞれをサブキャリアのうちの１つ、および、シンボルに関連したグループとレイヤに基づいた送信アンテナの１つにマップする。このような実施例では、空間-周波数エンコーダ１１４は、Ｍ×Ｋ×Ｇシンボルを各送信アンテナおよび／または空間のチャネルにマップし、複数のＭ×Ｋ×Ｇシンボル中のそのマップされたシンボルをＩＤＦＴ要素１０６に提供する。
【００４１】
ある実施例に従って、図２に図示されたブロック・アーキテクチャは、予め符号化されたシンボル・ベクトル２０７の２つのグループの各々に対して４つのレイヤを含み、その予め符号化されたシンボル・ベクトル２０７の各々は８つの予め符号化されたシンボルを有する。この実施例では、マルチキャリア通信チャネルに１６個のデータ・サブキャリアがある。上述されたように、空間-周波数エンコーダ１１４は、受信機の検出信頼性を改善するために、レイヤ単位で電力配分を行なう。
【００４２】
図３は、本発明のいくつかの実施例に従う空間-周波数のマッピングを図示する。予め符号化されたシンボルは、送信アンテナ１２０Ａ・・・Ｍまたは空間のチャネル（行で図示）の１つに、および、予め符号化されたシンボルのレイヤ（１−４）およびグループ（１または２）に基づいたサブキャリア（列で図示）の１つにマップされる。図３では、予め符号化されたシンボルは、予め符号化されたシンボル２０３（図２）に対応し、ｓｉｊｋとして表され、ここでｉはｉ番目のレイヤを表わし、ｊはｊ番目のグループを表わし、また、ｋはｋ番目の符号化シンボルを表わす。１６個のサブキャリアを有する実施例において、第１グループの予め符号化されたシンボルは、サブキャリア１から４およびサブキャリア９から１２にマップされる一方、第２グループの予め符号化されたシンボルは、サブキャリア５から８およびサブキャリア１３から１６にマップされる。
【００４３】
いくつかの実施例では、図示されているように、特定のレイヤの所定のサブキャリアは、対角線上にマップされる。例えば、第１グループのシンボルについては、第１レイヤの第１シンボルは第１サブキャリアおよび第１送信アンテナにマップされ、第１レイヤの第２シンボルは第２サブキャリアおよび第２送信アンテナにマップされ、第１レイヤの第３シンボルは第３サブキャリアおよび第３送信アンテナにマップされ、第１レイヤの第４シンボルは第４サブキャリアおよび第４送信アンテナにマップされ、第１レイヤの第５シンボルは、第９サブキャリアおよび第１送信アンテナにマップされ、第１レイヤの第６シンボルは第１０サブキャリアおよび第２送信アンテナにマップされ、第１レイヤの第７シンボルは第１１サブキャリアおよび第３アンテナにマップされ、また、第１レイヤの第８シンボルは第１２サブキャリアおよび第４アンテナにマップされる。このマッピングは、他のレイヤおよび図３の中で示されるような他のグループに同様に適用される。レイヤとグループに基づいた他のマッピングも、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、空間-周波数エンコーダ１１４によって実施される。
【００４４】
送信機／受信機動作の実施例
図４に移って、送信動作の実施方法のフローチャートが、一実施例に従って提供される。制限ではなく議論を容易にするために、以下の議論は、上記導入された送信機、受信機およびブロック符号構成へ言及するが、本発明の範囲はこれらに制限されるものではない。
【００４５】
図４に図示される例に従って、送信方法はブロック４０２から始まり、送信機１００は、マルチキャリアのワイヤレス通信チャネル（１２２）を通ってホスト装置／アプリケーションから遠隔装置へ向けての送信用内容（Ｉ）を受取る。上記導入されたように、入力が直列ビット・ストリームである場合、送信機１００は、受取ったビット・ストリームからシンボル・ストリームを生成するために、例えばＱＡＭ変調器のような変調器を含む。
【００４６】
ブロック４０４において、送信機１００は、受取ったシンボル・ストリームを複数の並列シンボル・ベクトルに分割する。ある実施例では、各シンボル・ベクトルは、２以上のシンボルを有している。ある実施例によれば、直並列変換器１０２は、受取ったシンボル・ストリームから複数の並列ストリームを生成する。
【００４７】
ブロック４０６では、直並列変換器１０２から受取った複数のシンボル・ストリームが符号化される。ある実施例によれば、シンボル・ベクトルは、プリコーダ１１２中で線形の複素フィールド・マトリックスを使用して符号化される。いくつかの実施例では、複素フィールド・マトリックスは、実質的に行方向がヴァンデルモンド構造を有する正方形の複素フィールド・マトリックスであるが、本発明の範囲はこれに制限されることはない。
【００４８】
プリコーダ１１２中で生成された予め符号化されたシンボル・ストリームは、その後空間-周波数エンコーダ１１４に渡され、ここで予め符号化されたシンボル・ベクトルがグループへグループ化され、レイヤへ再構成される、ブロック４０８。各グループは、２以上の予め符号化されたシンボル・ベクトルを有している。上述したように、シンボル・ベクトルは、チャネルの有効ダイバーシティ・ゲインを増加させるために、シンボルを符号化した線形複素フィールド（ＬＣＦ）を相関のないトーンおよびアンテナへ配分する。
【００４９】
ブロック４１０では、空間-周波数エンコーダ１１４は、レイヤ単位で電力係数を生成しシンボル・ベクトルへ適用する。以上に導入されているように、電力係数は、レイヤの少なくとも１つのサブセットに割当てられた電力を変え、それによって、受信機での適切な検出順序を保証する。ある実施例によれば、空間-周波数エンコーダ１１４によって使用される不等電力配分メカニズムは、割当てられた電力の合計が従来の等電力配分方法のそれと釣り合うことを保証する。
【００５０】
ブロック４１２では、空間-周波数エンコーダ１１４は、予め符号化されたシンボルのグループにおける予め符号化されたシンボルを、マルチキャリア通信チャネルの複数のサブキャリアの１つに、および、予め符号化されたシンボルのグループおよびそのグループ内における予め符号化されたシンボルの位置に少なくとも部分的に基づく複数の空間チャネルの１つにマップする。いくつかの実施例では、動作４１２は、予め符号化されたシンボル・ベクトルにおける予め符号化されたシンボルを、マルチキャリア通信チャネルのサブキャリアの１つおよび複数の送信アンテナの１つにマップすることを含む。各送信アンテナは、空間チャネルの１つに対応するが、本発明の範囲はこれに制限されることはない。
【００５１】
ブロック４１４では、符号化されたシンボル・ストリームは離散逆フーリエ変換要素に与えられ、空間-周波数エンコーダ１１４によって生成された空間-周波数にマップされたシンボルからの空間チャネルの対応する１つのチャネル上でＲＦ送信するための変調信号を生成する。上記紹介されたように、変調信号は、受信機でエラー訂正能力を改善する周期的プレフィックスまたは保護間隔を含めるために処理されるが、本発明の範囲はこの点に関して制限されることはない。
【００５２】
図５に移って、ここに紹介されたフルレート空間-周波数ブロック符号構成を利用して符号化された内容を受信する方法は、ブロック５０２から開始するが、受信機１５０は複数（Ｎ個）の受信アンテナによってマルチキャリア通信チャネル１２２の要素を受信する。その信号は、ＲＦフロント・エンド、および、オプションの周期的プレフィックス削除回路を通して渡され、送信処理中に導入されたあらゆる周期的プレフィックスまたはガード・インターバル間隔を削除する。ＲＦフロント・エンドは、最初に処理されたこれらの信号を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）要素１５８へ渡す。
【００５３】
ブロック５０４において、各アンテナによって受信された信号は、アンテナの各々に関連した受信シンボル・ベクトルを生成するために復調される。いくつかの実施例では、受信シンボル・ベクトルは、マルチキャリア通信チャネルのサブキャリアの各々からのシンボル・コンポーネントを含む。ある実施例によれば、シンボル・ベクトルは、離散フーリエ変換１５８（例えば、ＦＦＴ）によって生成され、それは受信信号を時間領域から周波数領域へ変換する。
【００５４】
ブロック５０６では、シンボル・ベクトルのグループは、受信シンボル・ベクトル、の対応するサブキャリア周波数コンポーネントを、例えば拡張スフィア・デコーダ１６０のデマルチプレクサ要素中で、組み合わせることにより生成される。いくつかの実施例では、ブロック５０６は、シンボル・ベクトルを再構成および／またはデマルチプレクスすることを含む。
【００５５】
ブロック５０８では、拡張スフィア・デコーダ１６０は、復調されたシンボル・ベクトルに基づいて、関連するグループのシンボル・ベクトルのためにサブキャリア単位でヌル・キャンセリングを実行し、ヌルがキャンセルされたシンボル・ベクトルを生成する。ある実施例によれば、以述されたように、拡張スフィア・デコーダ１６０のヌル・キャンセリング要素は、連続したレイヤ中のシンボル・ベクトルからの干渉を反復してキャンセルするために、ヌル・キャンセリング動作を反復的に行なう。
【００５６】
ブロック５１０は、復調された出力に複素フィールド・マトリックスを一度に１レイヤ乗じることにより、関連するグループのシンボルのレイヤを復調し、ヌル・キャンセリングを行なうためのシンボル・ベクトルを再生成することを含む。ある実施例によれば、適切な電力係数がシンボル・ベクトル再生において効果的に乗じられる。ある実施例によれば、同じレイヤ内の同じグループからの予め符号化されたシンボルがスフィア・デコーダを使用して検出される。ある実施例によれば、スフィア・デコーダは、ＭＬ特性に近接した特性を備える所与のレイヤに関連したシンボルのグループを検出するが、多項式の複雑さのみが他のレイヤの影響後にヌル・キャンセラによって抑圧される。
【００５７】
ブロック５１２では、復号化されたシンボルは、複数の並列ビット・セットを生成するために、各グループに対して逆マップ（demapped）される。ある実施例によれば、逆マップは、復調器、例えばＱＡＭ復調器によって行なわれる。
【００５８】
ブロック５１４では、並列ビット・ストリームがパラレルからシリアルへのコンバータ１６２へ供給され、送信機１００（Ｉ）によって送信のために処理された元の内容であるシリアル・ビット・ストリーム表現（Ｉ’）を生成する。
【００５９】
通信環境例
図６に移って、本発明が実施される環境例のブロック図がある実施例に従って示される。図６に図示する実施例に従って、システム１００は、マルチキャリア通信チャネル６０６によって遠隔装置６０４と通信する第１装置６０２を含んで示される。図示されるように、１以上の装置６０２，６０４は他のネットワーク６２０、例えば、インターネット、イントラネット、ローカル・エリア・ネットワーク、および、同種のネットワークに適切に結合される。
【００６０】
図示された実施例によれば、装置６０２は、メモリ・システム６１０に結合された送受信機６０８を含んで示される。ある実施例によれば、送受信機６０８は、上述した符号化を実行するフルレート空間-周波数ブロック・コーダ６１２を含む送信機を含んでいる。ある実施例によれば、送信機１００がよく使用される。さらに、送受信機６０８は、受信機構成、例えば、図１中の１５０として示される構成を含んでもよい。
【００６１】
装置６０４は、さらにフルレートおよび空間-周波数ブロック・エンコーダ６１６を含む送受信機構成６１４を含んでいるが、本発明はこの点に制限されるものではない。送受信機６１４は、本発明の範囲がこの点に関して制限されることはないが、図示されるようなメモリ６１８に結合されてもよい。
【００６２】
ある実施例によれば、装置６０２中の送信機と装置６０４中の受信機との間の通信は、図１−図５に従って特徴付けられて説明される。
【００６３】
代替の実施例
図７は、アクセス装置が起動された時、強固なフルレート空間-周波数エンコーダ、デコーダ、および／または、関連する方法４００および５００の１以上の側面を実行する内容（コンテンツ）を含む格納媒体の例であるブロック図を示す。この点に関して、格納媒体７００は、アクセス装置が実行された時、上述された本発明の実施例において１以上の側面を実行させる内容７０２（例えば、命令、データまたはそれらの任意の組合せ）を含む。
【００６４】
機械読取可能な（格納装置）媒体７００は、フロッピー・ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭおよび光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光カード、フラッシュ・メモリ、あるいは電子命令を格納するために適している他のタイプの媒体／機械読取可能媒体を含んでいるが、これらに制限されるものではない。さらに、本発明は、計算機プログラムの製品としてダウンロードされ得るが、そのプログラムは、通信リンク（例えば、モデム、無線またはネットワーク接続）によって搬送波または他の伝播媒体に埋設されたデータ信号を経由して、遠隔コンピュータから要求コンピュータへ伝送される。ここに使用されるように、このような媒体はすべて広く格納媒体と認識される。
【００６５】
本発明は様々な動作を含む。本発明の動作は、図１および／または図２中で示されるようなハードウェア・コンポーネントによって実現されてもよいが、機械実行可能な内容（例えば、命令）７０２で具体化されてもよく、それは、汎用目的または特定目的のプロセッサ、または命令でプログラムされた論理回路にその動作を実行させるために使用されてもよい。あるいは、その動作はハードウェアとソフトウェアの組合せによって実現されてもよい。
【００６６】
上記の記述では、説明のために、多数の特定の詳細事項が本発明についての完全な理解を提供するために述べられている。しかしながら、これらの特定の詳細事項のいくつかがなくても、本発明を実施する当業者には明らかであろう。他の実施例では、周知の構造および装置がブロック図の形で示される。発明思想のあらゆる変更は、本発明の範囲および精神内で予測されるものである。この点に関して、特定の図示された実施例は、単に本発明を制限するためではなく、それを図示するために提供されるものである。したがって、本発明の範囲は、上記提供された特定の実施例によって判断されるのではなく、次の請求項の平易な解釈によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】ある実施例に従って、本発明の教示を含む実施例における送受信機の構成例のブロック図である。
【図２】ある実施例に従って、予め符号化されたシンボルのシリーズを示す実施例のブロック図である。
【図３】ある実施例に従って、フルレート空間-周波数ブロック符号化構成における実施例のブロック図である。
【図４】ある実施例に従って、送信内容を生成する方法の実施例を図示するフローチャートである。
【図５】ある実施例に従って、内容を受信する方法の実施例を図示するフローチャートである。
【図６】ある実施例に従って、本発明の実施例が実現される通信環境の例を示すブロック図である。
【図７】アクセス装置によって実行する場合、本発明の実施例における１以上の側面を装置に実行させる内容を含む実施例のブロック図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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