(57)【要約】  ２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間、最初に有限アルファベットの複素シンボルｘ１とｘ２のペアを、２番目にシンボル−ｘ２*とｘ１*（*は共役処理）を伴って、送信することを含む、ＳＴＢＣ又はＳＦＢＣを表現している信号を復号するための処理であって、少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信するステップと、それぞれが１つのキャリアに関連する、受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するためにＯＦＤＭ復調を実行するステップと、２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された受信信号を表すワードコードに、受信信号をグループ化するために、ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行するステップと、送信されたシンボルを計算するために、ワードコードを復号するステップと、を有する。本処理は、さらに、行列を、直交に近いベクトルを有する縮小行列へ変換するための、行列に格子縮小を適用するステップと、雑音および干渉に関する耐性を改善するために縮小行列において検出処理を実行するステップとを含む。【選択図】  図５
2013509060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間、最初に有限アルファベットの複素シンボルｘ1とｘ2のペアを、２番目にシンボル−ｘ2*とｘ1*（*は共役処理）を送信することに基づく、時空間ブロック符号又は周波数空間ブロック符号を表す信号を復号するための方法であって、
少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信するステップと、
それぞれが１つのキャリアに関連する、前記受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するためにＯＦＤＭ復調を実行するステップと、
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された前記受信信号を表すワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）に前記受信信号をグループ化するために、前記ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行するステップと、
ｈ1とｈ2はｘ1及びｘ2の伝送に適用されるチャネルを表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は−ｘ2*及びｘ1*の伝送に適用されるチャネルを表し、ｎ1及びｎ2は雑音である場合の、以下の式、
2013509060.tif 000013
又は
ｙ＝Ｈｘ＋ｎ
に従って、送信されたシンボルｘ1及びｘ2を計算するために、前記ワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）を復号するステップと、
を有し、
前記ワードコードを復号するステップは、
前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）を、直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）へ変換するために、前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）に格子縮小アルゴリズムを適用するステップと、
雑音および干渉に関する耐性を改善するために前記縮小行列上で検出処理を実行するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記符号は、２つの連続するＯＦＤＭフレームの間にシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＴＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記符号は、１つのＯＦＤＭフレーム内の２つの連続するキャリアを通じてシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＦＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
各キャリアｋに適用される前記格子縮小は、キャリアｋ−１に対して処理された縮小チャネルの値を伴って実行される初期化を伴う反復アルゴリズムに基づく、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記格子縮小アルゴリズムは、|Re{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2かつ|Im{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2であるかを検査することにより相関を確認し、もしこれが満たされない場合、ｂ2を
2013509060.tif 000014
で置き換え、再び繰り返すステップを含む、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記アルゴリズムは、さらに、ｂ1とｂ2の長さを検査する選択可能なステップを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間、最初に有限アルファベットの複素シンボルｘ1とｘ2のペアを、２番目にシンボル−ｘ2*とｘ1*（*は共役処理）を送信することに基づく、時空間ブロック符号又は周波数空間ブロック符号を表す信号を復号する受信器であって、
少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信するための手段と、
それぞれが１つのキャリアに関連する、前記受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するためにＯＦＤＭ復調を実行する手段と、
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された前記受信信号を表すワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）に前記受信信号をグループ化するために、前記ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行する手段と、
ｈ1とｈ2はｘ1及びｘ2の伝送に適用されるチャネルを表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は−ｘ2*及びｘ1*の伝送に適用されるチャネルを表し、ｎ1及びｎ2は雑音である場合の、以下の式、
2013509060.tif 000015
又は
ｙ＝Ｈｘ＋ｎ
に従って、送信されたシンボルｘ1及びｘ2を計算するために、前記ワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）を復号する手段と、
前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）を、直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）へ変換するために、前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）に格子縮小アルゴリズムを適用する手段と、
雑音および干渉に関する耐性を改善するために前記縮小行列上で検出処理を実行する手段と、
を有することを特徴とする受信器。
【請求項８】
前記符号は、２つの連続するＯＦＤＭフレームの間にシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＴＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項７に記載の受信器。
【請求項９】
前記符号は、１つのＯＦＤＭフレーム内の２つの連続するキャリアを通じてシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＦＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項７に記載の受信器。
【請求項１０】
各キャリアｋに適用される前記格子縮小は、キャリアｋ−１に対して処理された縮小チャネルの値を伴って実行される初期化を伴う反復アルゴリズムに基づく、
ことを特徴とする請求項９に記載の受信器。
【請求項１１】
|Re{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2かつ|Im{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2であるかを検査することにより相関を確認する手段と、
もしこれが満たされない場合、ｂ2を
2013509060.tif 000016
で置き換え、再び繰り返す手段とをさらに含む、
ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の受信器。
【請求項１２】
ｂ1とｂ2の長さを検査する手段をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の受信器。
【請求項１３】
前記格子縮小は、ＺＦ、ＭＦ、ＤＦ、又はＰＤＦ検出器の組み合わせにおいて適用される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の受信器。
【請求項１４】
請求項７から１３のいずれか１項に記載の受信器を備えた、ＯＦＤＭ通信ネットワークのための携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信の分野に関し、より具体的には、ＯＦＤＭシステムにおけるＡＬＡＭＯＵＴＩブロック符号を復号するための方法と、そのための受信器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル無線通信は、特に直交周波数分割多重（ＯＦＤＭシステム）の最新の開発と最新の展開、すなわち、いわゆるロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、ＤＶＢ−Ｈ、ＷｉＦｉ８０２．１１及びＷｉＭａｘ８０２．１６システムと共に、世界中で広く使用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭは、デジタルマルチキャリア変調方法として利用される周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）手法である。当業者によく知られているように、ＯＦＤＭシステムは、シングルキャリア手法と比べて、特に、厳しいチャネル条件（すなわち、チャネル減衰、狭帯域干渉、周波数選択性フェージング）に対処するためのその能力において、大きな利点を示す。
【０００４】
送信器または受信器におけるＯＦＤＭと複数アンテナとの組み合わせは、ダイバーシティ利得を増加するという魅力がある。
【０００５】
その点において、非特許文献１に開示されるように、よく知られたＡＬＡＭＯＵＴＩ手法は、無線及びセルラシステムにおいて、リンクの信頼性を向上させることを可能とするのに極めて有効であることを明らかにしている。送信器における極めて単純な符号化技術と、より重要なことには、複数受信アンテナの場合に容易に拡張することもできる、複雑性の低い線形で最適な復調という理由でその有効性が分かる。
【０００６】
図１に関して、ＡＬＡＭＯＵＴＩ時空間ブロック符号化による送信手法の一般的な原理を思い出すとする。
【０００７】
図に示されるように、複素シンボルの系列、ｘ1、ｘ2、ｘ3、ｘ4．．．が送信されるべきであることを考える。
【０００８】
通常の送信では、第１のタイムスロットがｘ1の送信のために割り当てられ、第２のタイムスロットがｘ2のために割り当てられ、などとなるであろう。
【０００９】
ここで、ＡＬＡＭＯＵＴＩ手法と、より具体的には、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）を考えると、それらのシンボルは２つにグループ化される。
【００１０】
「第１の」タイムスロットの間、ｘ1とｘ2が、第１のアンテナと第２のアンテナによりそれぞれ送信され、一方で、「第２の」タイムスロットにおいて、−ｘ2*とｘ1*とが第１のアンテナと第２のアンテナとを介して送られる。第３のタイムスロットではｘ3とｘ4とが第１と第２のアンテナにより送信され、一方で、第４のタイムスロットでは、２つのアンテナは、それぞれ、−ｘ4*とｘ3*を送信する、などである。
【００１１】
２つのシンボルの送信のために２つのタイムスロットがなおも要求されるため、そのようなブロック符号はデータレートには何ら効果はないことに気付くことができる。
【００１２】
第１のタイムスロットにおいて、受信器は、信号
ｙ1＝ｈ1ｘ1＋ｈ2ｘ2＋ｎ1
を受信する。
【００１３】
第２のタイムスロットにおいては、受信信号は、
ｙ2＝−ｈ1ｘ2*＋ｈ2ｘ1*＋ｎ1
である。ここで、ｙ1とｙ2は第１及び第２のタイムスロットのそれぞれにおける受信シンボルであり、ｈ1は、第１の送信アンテナから受信アンテナまでのチャネルであり、ｈ2は、第２の送信アンテナから受信アンテナまでのチャネルであり、ｘ1とｘ2は送信シンボルであり、ｎ1とｎ2は第１と第２のタイムスロットにおける雑音である。
【００１４】
以下のように表すことができる。
【００１５】
【数１】
2013509060.tif 000003
【００１６】
以下のように定義する。
2013509060.tif 000004
そして、Ｈ+は、Ｈ+＝（ＨHＨ）-1ＨHで定義される疑似逆である。
【００１７】
上述の等式Ｙ＝Ａｘを解くと、以下のようになる。
【００１８】
【数２】
2013509060.tif 000005
【００１９】
時間領域においてではなく、周波数領域に適用されると、ＡＬＡＭＯＵＴＩブロック符号は、いわゆる周波数空間ブロック符号（ＳＦＢＣ）において、２つの連続するタイムスロットに代えて、同一のＯＦＤＭシンボル内の２つの連続した隣接サブキャリアに帰着する。
【００２０】
そのような空間ブロックの使用は、受信器の複雑性の著しい増大を要求することなく、無線及びセルラシステムのリンクの信頼性を著しく強化する。
【００２１】
送信器における極めて単純な符号化技術と、より重要なことには、複数の受信アンテナの場合に容易に拡張することもできる複雑性の低い線形で最適な復号に起因して、特に効果的である。
【００２２】
しかしながら、そのような利点は、２つのタイムスロットを通して、又はＯＦＤＭでは２つの隣接サブキャリア又はリソースの間でチャネルが一定のままであるという仮定に強く依存している。
【００２３】
そのような２つの期間を通じて又はその伝送を張るチャネル使用の静的条件の仮定は、実際のところ、決して現実には検証されず、理想的なままである。
【００２４】
ＯＦＤＭでは、端末の移動性の時変または周波数選択性の原理と、無線環境の豊富なスキャッタリング、
−長いチャネル遅延スプレッド、例えば、丘陵地帯の伝搬
−低いチャネルコヒーレンス帯域、すなわち、基地局（ＢＳ）と無線移動受信器との間の高い相対速度
に起因して、チャネルは選択的である。
【００２５】
静的な仮定が検証されない場合、復調処理ははるかに複雑となりがちである。
【００２６】
実際、従来の低複雑度の方法−非常に基礎的な整合フィルタのような−は、そして、より洗練された線形処理（ゼロフォーシング、ＭＭＳＥ等化）でさえ、少ししか効果を示さず、準最適にとどまる。
【００２７】
よく知られた最尤は、最適ではあるだろうが、変調のサイズが増加するにつれて非常に複雑（２Mのオーダーの指数的な複雑性）となる。ここで、Ｍは使用される変調のオーダーであり、すなわち、ＱＰＳＫに対してＭ＝２、１６ＱＡＭに対してＭ＝４、６４ＱＡＭに対してＭ＝６である。
【００２８】
一方、スフィア復号に基づく近傍ＭＬ（Ｎｅａｒ−ＭＬ）検出は、最適（符号化利得は少し下がる）なもう１つのソリューションでありうるが、なおも高いレベルの複雑性（平均で、変調オーダーの関数Ｍ3における多項式の複雑性）を示す。
【００２９】
したがって、２つの隣接サブキャリア又はＯＦＤＭブロック間でチャネルが変動を示す場合であっても、ＡＬＡＭＯＵＴＩ符号の復調を低複雑度で可能とする新しい方法に対する要求が存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３０】
【非特許文献１】“Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”、Ｓ．  Ｍ．  ＡＬＡＭＯＵＴＩ、ＩＥＥＥ  Ｊ．  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．１６、ｐｐ．１４５１−１４５８、１９９８年１０月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
本発明の目的は、ＯＦＤＭシステムにおいて、ＡＬＡＭＯＵＴＩブロック符号を復号するための少ししか複雑性を要求しない処理を提供することである。
【００３２】
本発明のもう１つの目的は、極めて選択性なチャネル（長い遅延スプレッド又は高いドップラーのそれぞれ）を前にして、ＡＬＡＭＯＵＴＩブロック符号（ＳＦＢＣ又はＳＴＢＣ）の改良された信号検出を実行するための新しい処理を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明のこれらの、そして他の目的は、２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に、最初に有限アルファベットの複素シンボルｘ1とｘ2のペアを、２番目にシンボル−ｘ2*とｘ1*（*は共役処理）を伴って、送信することを含む、ＳＴＢＣ又はＳＦＢＣを表現している信号を復号するための方法であって、
少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信するステップと、
それぞれが１つのキャリアに関連する、前記受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するためにＯＦＤＭ復調を実行するステップと、
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された前記受信信号を表すワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）に、前記受信信号をグループ化するために、前記ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行するステップと、
ｈ1とｈ2はｘ1及びｘ2の伝送に適用されるチャネルを表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は−ｘ2*及びｘ1*の伝送に適用されるチャネルを表し、ｎ1及びｎ2は雑音である場合の、以下の公式
2013509060.tif 000006
又は
ｙ＝Ｈｘ＋ｎ
に従って、送信されたシンボルｘ1及びｘ2を計算するために、前記ワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）を復号するステップと、
を有する方法を用いて達成される。
【００３４】
本方法は、さらに、行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）を、直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）へ変換するための、前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）への格子縮小（lattice reduction）を含み、その後に雑音および干渉に関する耐性を改善するために当該縮小行列に適用される検出処理が続く。
【００３５】
そのような方法は、非線形手法である−効率は最尤（近傍ＭＬ）のそれに近いが、平均でチャネル行列サイズの多項式（３乗）であるが、コンスタレーションのサイズからは独立のままの複雑性を示す。
【００３６】
したがって、チャネルコヒーレンスを利用して複雑性を大幅に削減することができる。
【００３７】
さらに、特定の２×２ＡＬＡＭＯＵＴＩの場合は、上で定義される格子縮小手法の使用が極めて効果的であることが分かる。
【００３８】
本方法は、シンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が２つの連続するＯＦＤＭフレームの間に実行されるＳＴＢＣ符号と、同様のものが同一のＯＦＤＭフレーム内の２つの連続するキャリアを通じて送信されるＳＢＦＣの両方に適用可能である。
【００３９】
１つの実施形態において、各キャリアｋに適用される格子縮小は、キャリアｋ−１に対して処理された縮小チャネルの値を伴って実行される初期化を伴う反復アルゴリズムに基づく。これは、受信器の複雑性を大幅に低減するという結果となる。
【００４０】
１つの実施形態において、格子縮小は、|Re{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2かつ|Im{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2であるかを検査することにより相関を確認し、もしこれが満たされない場合、ｂ2を
2013509060.tif 000007
で置き換え、再び繰り返すことを含む。
【００４１】
任意的に、本方法は、さらに、ｂ1とｂ2の絶対値（modulus）、すなわち、ベクトルの各要素の２乗値の和の平方根のを検査することを含む。
【００４２】
本発明はまた、ＯＦＤＭ通信システムのための、ＡＬＡＭＯＵＴＩ  ＳＦＢＣ又はＳＴＢＣ符号を復号することができる受信器であって、
少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信する手段と、
それぞれが１つのキャリアに関連する、前記受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するために、ＯＦＤＭ復調を実行する手段と、
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された前記受信信号を表すワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）に、前記受信信号をグループ化するために、前記ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行する手段と、
ｈ1とｈ2はｘ1及びｘ2の伝送に適用されるチャネルを表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は−ｘ2*及びｘ1*の伝送に適用されるチャネルを表し、ｎ1及びｎ2は雑音である場合の、以下の公式
2013509060.tif 000008
に従って、送信されたシンボルｘ1及びｘ2を計算するために、前記ワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）を復号する手段と、
を有する受信器を提供する。
【００４３】
その受信器は、さらに、行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）を、直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）へ変換するために、前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）に格子縮小（lattice reduction）を適用する手段と、
雑音および干渉に関する耐性を改善するために、前記縮小行列上で検出処理を実行する手段とを含む。
【００４４】
１つの実施形態では、格子縮小は、ゼロフォーシング（ＺＦ）、整合フィルタ（ＭＦ）、又は判定帰還（ＤＦ）検出と組み合わせられうる。
【００４５】
本発明は、携帯電話機のような、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）のためのユーザ装置を具現化するのに、特に適する。
【００４６】
本発明の１つ以上の実施形態の他の特徴は、添付の図面と共に読むとき、以下の詳細な説明を参照することによりもっともよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ＳＴＢＣ  ＡＬＡＭＯＵＴＩ符号化の基本手順を示す図。
【図２】ＡＬＡＭＯＵＴＩ手順の符号化と復号化をそれぞれ実行する送信器と受信器とを示すブロック図。
【図３】Ｈベクトル上での行列縮小の効果を示す図。
【図４】ＭＡＴＬＡＢ形式に基づくアルゴリズムの１実施形態例を示す図。
【図５】格子縮小アルゴリズムの使用を伴うＡＬＡＭＯＵＴＩ復号を実現する新しい受信器の処理を示す図。
【図６】新しい処理の、既知の線形及び非線形アルゴリズムと比較したときのブロックエラーレートのシミュレーション結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
ここでは、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、デジタルビデオ放送  ハンドヘルド（ＤＶＢ−Ｈ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ直接シーケンススペクトラム拡散又はＷｉＦｉ、Ｗｉｍａｘなどのような、あらゆるＯＦＤＭ通信システムに適用可能な方法の１つの具体的な実施形態を説明する。
【００４９】
明らかに、本方法はより一般的であり、ＯＦＤＭシステム以外の形式にも適用され得る。
【００５０】
より一般的には、本発明は、単純な２×２ＡＬＡＭＯＵＴＩの場合に高い効率を示すが、２より多くのアンテナにも適用可能である。
【００５１】
図２に関して、ＡＬＡＭＯＵＴＩ手法に適合し、有利なことに以下で説明する処理を使用することができる時空間ブロック符号通信システムのブロック図を示す。
【００５２】
送信器２０は、ＡＬＡＭＯＵＴＩ次空間符号に適合する時空間ブロック符号器２２へ転送される、情報シンボルのソースからなるブロック２１を含む。シンボルは２つのシンボルのブロックにグループ化され、その後、ＯＦＤＭ変調器２３へ、そしてその後、２つの送信アンテナを提供する送信無線周波数フロントエンド回路２４へ渡される。
【００５３】
受信器３０は、受信無線周波数フロントエンド３１及びＯＦＤＭ復調器３２に加えて、デコーダ３４へ転送される元のシンボル系列を再生する目的で、逆にＡＬＡＭＯＵＴＩ復号を実現するＳＴブロック復号器３３を備える。
【００５４】
復調の構成を大幅に単純化するために、ＡＬＡＭＯＵＴＩ復号から得られるシンボル系列上でブロック３４により適用される復号は、ここで、ＯＦＤＭシンボルのキャリアに基づく反復処理を含む非線形処理に基づく。
【００５５】
さらに、各キャリアに対して、先立つキャリアで実行される格子処理計算の結果を用いて反復処理は初期化される。
【００５６】
（Ｉ．信号モデルの定義）
２つのアンテナを有する送信器と１つの受信アンテナを有する受信器との間の通信システムを考える。この単純化にかかわらず、提示される結果は一般的であり、複数の受信アンテナの場合に拡張することができる。ＡＬＡＭＯＵＴＩ送信ダイバーシティ手法を採用する送信器は、有限アルファベットの複素シンボルｘ1とｘ2とのペアを運ぶために２つの信号送信周期又は２つの並行チャネルを要求し、第１のシンボル周期の間、第１のアンテナはｘ1を送信すると共に第２のアンテナはｘ2を送信し、第２の周期の間、シンボル−ｘ2*とｘ1*とが、それぞれ第１のアンテナと第２のアンテナとにより送信される。
【００５７】
ｈ1とｈ2は、第１の周期の間の２つの送信アンテナと１つの受信アンテナとの間の複素フラットフェージングチャネル係数を表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は、第２のシンボル周期のチャネル係数である。受信信号ベクトルを都合よく行列形式で以下のように書くことができることを示すのは容易である。
【００５８】
【数３】
2013509060.tif 000009
【００５９】
*は複素共役である。同一の表現は、よりコンパクトに、以下のように書くことができる。
【００６０】
【数４】
2013509060.tif 000010
【００６１】
ここで、
・ｎは、ゼロ平均で円状に対称な複素ガウス雑音ベクトルであり、その共分散行列はＩに等しい。
・ｈ1、ｈ2、ｈ~1、ｈ~2は、それぞれがゼロ平均で円状に対称なガウスランダム変数であり、σh2に等しい分散を有する、すなわち、Ｅ[・]が平均演算子を表すとき、Ｅ[|ｈ1|2]＝Ｅ[|ｈ2|2]＝σh2であるような、レイリーフェージングチャネル係数である。
・ｈ1とｈ2が独立である、すなわちＥ[ｈ1,ｈ2*]＝０であるような無相関送信アンテナである。
・２つのシンボル間では、
Ｅ[ｈ1,ｈ~1*]＝Ｅ[ｈ2,ｈ~2*]＝ρ
のように、有相関チャネル係数であり、ρは、|ρ|2≦１の複素相関係数である。我々は、これが一般的な場合であるとき、ρが複素数であるという事実を強調する。有相関プロセスは、一時自己回帰モデルを用いて、
2013509060.tif 000011
のように生成することができる。ここで、ｗiは、この場合もやはりゼロ平均で円状に対称な、分散がρh2に等しい複素ガウスランダム変数である。
・ｘは、例えば、ｘi∈{±１}の二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）シンボルのベクトルのようなベクトルである。
【００６２】
（ＩＩ．受信器においてＨ行列を縮小するための格子縮小）
背景技術の節で言及したように、上の等式（４）で適用されるＡＬＡＭＯＵＴＩ復号は、（時空間ブロック符号において）２つの連続する時間間隔の間の、又は（周波数空間ブロック符号において）ＯＦＤＭシンボルの２つの連続するキャリア間の、チャネルの非静的条件に起因して、結局は複雑な復調となる。
【００６３】
そのような復調の複雑性は、図２の受信器３０において適用されるべき非線形復号手法の必要性を伴う。
【００６４】
発明者は、格子縮小を用いる反復処理に基づく１つの特殊な非線形手法は、高いレベルの複雑性を伴わない有利な復号を提供することができることを発見した。
【００６５】
格子縮小は、その複雑性が平均でチャネル行列サイズの多項式（３乗）であるが、コンスタレーションサイズとは独立である非線形手法であり、チャネルコヒーレンスを利用して、その複雑性は大幅に削減されうる。
【００６６】
格子縮小は近傍ＭＬ手法であり、したがって、（いくらかの符号化利得のロスを犠牲にして）準ＭＬ性能を提供する。実現可能な格子縮小アルゴリズムが、理論的なそれ（指数的な複雑性）と比して準最適である一方で、２×２行列の場合に対して、格子縮小の最適な形式が存在する（すなわち、格子縮小アルゴリズムは厳密にＫｏｒｋｉｎｅ−Ｚｏｌｏｔａｒｅｖのようである）ことが発見されている。
【００６７】
公式（４）におけるＨを、２つのベクトルｂ1とｂ2として、
Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）
のように書くことができ、受信器の検出処理において使用できる縮小行列Ｘを生成するために以下のアルゴリズムを用いることができる。
【００６８】
ステップ１：相関を確認
|Re{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2かつ|Im{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2である場合、停止する。ここで、＜ｂ1、ｂ2＞は、ｂ1Hｂ2と等しいものとして定義される内積である。内積はｂ2のｂ1への射影を表す。
【００６９】
その他の場合、ｂ2を
2013509060.tif 000012
で置き換え、ステップ２へ進む。
【００７０】
ステップ２（任意的）：絶対値（又は相対電力）を確認
||ｂ2||≧||ｂ1||である場合、停止する。その他の場合、ｂ1とｂ2とを交換し、ステップ１へ進む。
【００７１】
ステップ２は、２つのみの送信アンテナの場合には任意である。
【００７２】
このようなアルゴリズムは、高い相関を有するｂ1とｂ2の値を伴っても、雑音と干渉に対してよりロバストな判定領域を供給することにより、受信器の線形検出（ＺＦ、ＭＦなどのいずれであれ）の性能を向上させる縮小行列Ｈｒｅｄを生成することにより、より直交な基底を発見することを達成する。
【００７３】
図３は、いわゆる最尤検出器（ＭＬＤ）と比較して、上述の格子縮小（ＬＲ）アルゴリズムに起因する基底の変化を示している。
【００７４】
そのようなアルゴリズムは、最尤（ＭＬ）手法と比べてわずかにより小さい（符号化利得ロスを表す）が、それでもなお最適であることを示す領域を発見することが分かっている。したがって、最適なダイバーシティ利得の取得が達成される。
【００７５】
ＯＦＤＭでは、ＡＬＡＭＯＵＴＩ手法で符号化されたサブキャリアｋの全てに対して処理が実行され、全体の複雑性は、１つのサブキャリアに対する複雑性にサブキャリアの数倍として拡大するはずである。
【００７６】
１つの実施形態において、格子縮小アルゴリズムはＯＦＤＭシンボルの各キャリアｋに対して適用され、Ｈkを処理するアルゴリズムは、先の反復において計算されたｂ1k-1とｂ2k-2の値に等しく設定される、パラメータｂ1kとｂ2kに対する初期値を使用する。
【００７７】
そのような初期化が反復ＬＲアルゴリズムにそれ自身を極めて高速に収束させ、したがって、全体の機構の複雑性が減少することが示されている。例えば、低から中程度の遅延スプレッドチャネルに対して、複雑性は係数１０に従って減少しうる（１つの格子縮小は１０個の隣接サブキャリアに対して計算される）。
【００７８】
図４に、最適な格子縮小（ｏｐｔＬＲ）を実行するために要求される、縮小行列Ｈｒｅｄの反復計算を可能とするＭＡＴＬＡＢの形式に基づくアルゴリズムの１つの実施形態の例を図解する。
【００７９】
図５に関して、ここで、格子縮小アルゴリズムの使用を伴うＡＬＡＭＯＵＴＩ復号を実現する、新しい受信器で使用される異なるステップを説明する。
【００８０】
ステップ５１において、処理は、少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信する。
【００８１】
ステップ５２において、処理は、それぞれが１つのキャリアに関連する、受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するために、ＯＦＤＭ復調を実行する。
【００８２】
このようなステップ５１と５２は、ＯＦＤＭ通信の技術分野では従来のものであり、当業者によく知られていることに気付くはずである。
【００８３】
そして、ステップ５３において、処理は、使用されている特定の符号化、すなわち、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）又は周波数空間ブロック符号（ＳＦＢＣ）にしたがって、ＯＦＤＭ復調信号に適用される復号処理を進める。
【００８４】
このようなＡＬＡＭＯＵＴＩ復号によりワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）が生成される。
【００８５】
そして、処理は、上述の公式（３）に従って、送信されたシンボルｘ1とｘ2とを計算するためにワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）の復号を進める。
【００８６】
ステップ５４に示すように、これは、その行列を直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）に変形するために、行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）に格子縮小アルゴリズムを適用することにより達成される。
【００８７】
１つの特定の実施形態において、格子縮小アルゴリズムは、先の反復により計算された縮小行列の値を含む初期化ステップを伴って適用され、したがって、チャネルコヒーレンスを非常にうまく利用する。
【００８８】
そして、ステップ５５において、処理は、縮小されたＨｒｅｄ行列を用いて受信シンボルの復号を続行し、新しいサンプルを処理するためにステップ５１を再度進める。
【００８９】
図６に関して、従来手法
ＭＬ：最尤、
ＺＦ：ゼロフォーシング、
ＬＲ−ＺＦ：格子縮小−ゼロフォーシング、
ＭＦ：整合フィルタ、
ＤＦ：判定帰還
と、提案手法との異なる組み合わせに対する、信号対雑音比の関数としてのブロックエラーレート（ＢＥＲ）の進化を示すいくつかのシミュレーション結果を示す。
【図１】
2013509060.tif 000017
【図２】
2013509060.tif 000018
【図３】
2013509060.tif 000019
【図４】
2013509060.tif 000020
【図５】
2013509060.tif 000021
【図６】
2013509060.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月21日(2012.2.21)
【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】
２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間、最初に有限アルファベットの複素シンボルｘ1とｘ2のペアを、２番目にシンボル−ｘ2*とｘ1*（*は共役処理）を送信することに基づく、時空間ブロック符号又は周波数空間ブロック符号を表す信号を復号するための方法であって、
１つのアンテナを有する受信器において、少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信するステップ（５１）と、
それぞれが１つのキャリアに関連する、前記受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するためにＯＦＤＭ復調を実行するステップ（５２）と、
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された前記受信信号を表すワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）に前記受信信号をグループ化するために、前記ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行するステップ（５３）と、
ｈ1とｈ2はｘ1及びｘ2の伝送に適用されるチャネルを表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は−ｘ2*及びｘ1*の伝送に適用されるチャネルを表し、ｎ1及びｎ2は雑音である場合の、以下の式、
2013509060.tif 000023
又は
ｙ＝Ｈｘ＋ｎ
に従って、送信されたシンボルｘ1及びｘ2を計算するために、前記ワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）を復号するステップ（５４、５５）と、
を有し、
前記ワードコードを復号するステップは、
前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）を、直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）へ変換するために、前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）に格子縮小アルゴリズムを適用するステップ（５４）と、
雑音および干渉に関する耐性を改善するために前記縮小行列上で検出処理を実行するステップ（５５）と、
を有し、
各キャリアｋに適用される前記格子縮小は、先の反復において計算された値（ｂ1k-1、ｂ2k-2）に基づく初期化を伴う反復アルゴリズムに基づく、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記符号は、２つの連続するＯＦＤＭフレームの間にシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＴＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記符号は、１つのＯＦＤＭフレーム内の２つの連続するキャリアを通じてシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＦＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記格子縮小アルゴリズムは、|Re{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2かつ|Im{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2であるかを検査することにより相関を確認し、もしこれが満たされない場合、ｂ2を
2013509060.tif 000024
で置き換え、再び繰り返すステップを含む、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記アルゴリズムは、さらに、ｂ1とｂ2の長さを検査する選択可能なステップを含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間、最初に有限アルファベットの複素シンボルｘ1とｘ2のペアを、２番目にシンボル−ｘ2*とｘ1*（*は共役処理）を送信することに基づく、時空間ブロック符号又は周波数空間ブロック符号を表す信号を復号する、１つのアンテナを有する受信器であって、
少なくとも１つのアンテナから受信されるＯＦＤＭ信号を受信するための手段と、
それぞれが１つのキャリアに関連する、前記受信信号のＮ個の周波数領域表現を生成するためにＯＦＤＭ復調を実行する手段と、
２つの信号送信周期（ＳＴＢＣ）又は２つの並行チャネル（ＳＦＢＣ）の間に受信された前記受信信号を表すワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）に前記受信信号をグループ化するために、前記ＯＦＤＭ復調された信号に適用される復号処理を実行する手段と、
ｈ1とｈ2はｘ1及びｘ2の伝送に適用されるチャネルを表し、一方で、ｈ~1とｈ~2は−ｘ2*及びｘ1*の伝送に適用されるチャネルを表し、ｎ1及びｎ2は雑音である場合の、以下の式、
2013509060.tif 000025
又は
ｙ＝Ｈｘ＋ｎ
に従って、送信されたシンボルｘ1及びｘ2を計算するために、前記ワードコードＹ＝（ｙ1、ｙ2）を復号する手段と、
前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）を、直交に近いベクトルを有する縮小行列Ｈｒｅｄ＝（ｂ1'、ｂ2'）へ変換するために、前記行列Ｈ＝（ｂ1、ｂ2）に格子縮小アルゴリズムであって、各キャリアｋに適用される前記格子縮小は、先の反復において計算された値（ｂ1k-1、ｂ2k-2）に基づく初期化を伴う反復アルゴリズムに基づく格子縮小アルゴリズムを適用する手段と、
雑音および干渉に関する耐性を改善するために前記縮小行列上で検出処理を実行する手段と、
を有することを特徴とする受信器。
【請求項７】
前記符号は、２つの連続するＯＦＤＭフレームの間にシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＴＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項６に記載の受信器。
【請求項８】
前記符号は、１つのＯＦＤＭフレーム内の２つの連続するキャリアを通じてシンボルｘ1（ｘ2）とシンボル−ｘ2*（ｘ1*）との送信が許可されるＳＦＢＣ符号である、
ことを特徴とする請求項６に記載の受信器。
【請求項９】
|Re{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2かつ|Im{＜ｂ1、ｂ2＞}|≦（１／２）||ｂ1||2であるかを検査することにより相関を確認する手段と、
もしこれが満たされない場合、ｂ2を
2013509060.tif 000026
で置き換え、再び繰り返す手段とをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の受信器。
【請求項１０】
ｂ1とｂ2の長さを検査する手段をさらに含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の受信器。
【請求項１１】
前記格子縮小は、ＺＦ、ＭＦ、ＤＦ、又はＰＤＦ検出器の組み合わせにおいて適用される、
ことを特徴とする請求項１０に記載の受信器。
【請求項１２】
請求項６から１１のいずれか１項に記載の受信器を備えた、ＯＦＤＭ通信ネットワークのための携帯電話機。
【国際調査報告】
2013509060.tif 000027
2013509060.tif 000028
2013509060.tif 000029