(57)【要約】  Ｎ個のデータストリームの線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）を実行するためにチップレベルで動作し、Ｎ個の出力チップ・レベル・データ・ストリームを生成する第１の線形等化器と、上記第１の線形等化器（４０）のＮ個の出力を別々に逆拡散するための逆拡散ブロックと、空間等化およびマルチストリーム検出を実行するための第２の非線形検出器（４３）とを備える、ダイレクトシーケンス（ＤＳ）スペクトラム拡散無線通信システムのための、Ｎ個のアンテナによって受信されるＮ個のデータストリームを処理するためのＭＩＭＯ受信機。また本発明は、一方での線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去と、他方での空間マルチストリーム検出とを別々に実行することに基づくＭＩＭＯデータストリームを処理するためのプロセスも提供する。
2013505610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイレクトシーケンス（ＤＳ）スペクトラム拡散無線通信システムのための、Ｎ個のアンテナによって受信されるＮ個のデータストリームを処理するための多入力多出力（ＭＩＭＯ）受信機であって、
前記Ｎ個のデータストリームの線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）を実行するためにチップレベルで動作し、Ｎ個の出力チップ・レベル・データ・ストリームを生成する第１の線形等化器（４０）と、
前記第１の線形等化器（４０）の前記Ｎ個の出力を別々に逆拡散するための逆拡散ブロックと、
空間等化およびマルチストリーム検出を実行するための第２の非線形検出器（４３）と、を備えるＭＩＭＯ受信機。
【請求項２】
前記データストリームの数が２であることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項３】
前記第２の非線形検出器が準最尤検出器であることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項４】
前記第２の非線形検出器（４３）が球復号器であることを特徴とする請求項３に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項５】
パケット再送のためのＲｘ  ＨＡＲＱブロック（４４、４５）と、
ターボ復号器といった復号ブロック（４６、４７）と、をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項６】
３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡ通信システムに適合された請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＩＭＯ受信機。
【請求項７】
２つのＭＩＭＯデータストリームを受信するための２つのアンテナを備える３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡ通信システムのためのユーザ端末であって、
前記Ｎ個のデータストリームの線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）を実行し、Ｎ個の出力チップ・レベル・データ・ストリームを生成するために、チップレベルで動作する第１の線形等化器（４０）と、
前記第１の線形等化器（４０）の前記Ｎ個の出力を別々に逆拡散するための逆拡散ブロックと、
空間等化およびマルチストリーム検出を実行するための第２の非線形検出器（４３）と
をさらに含むことを特徴とするユーザ端末。
【請求項８】
ダイレクトシーケンス（ＤＳ）スペクトラム拡散無線通信の受信機にて、Ｎ個のＭＩＭＯデータストリームの集合を処理するためのプロセスであって、
Ｎ個のアンテナを介して、符号化され、擬似雑音（ＰＮ）シーケンスによって変調された情報のＮ個のデータストリームを受信するステップ（５１）と、
線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去を実行し（５２）、Ｎ個のデータストリームを出力するステップと、
シンボルレートで前記Ｎ個のデータストリームを変換するために、前記Ｎ個のデータストリームを逆拡散するステップ（５３）と、
空間マルチストリーム検出を実行するステップ（５４）と、を含むプロセス。
【請求項９】
前記空間マルチストリーム検出が非線形準最尤検出によって実行されることを特徴とする請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記準最尤検出が球復号器に基づくことを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
ＨＳＤＰＡに適用されることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【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、より詳細には、３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡ通信システムにおいて複数のＭＩＭＯデータストリームを処理するためのプロセス、およびそのための受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）は、高速ダウンリンク伝送を提供するＷＣＤＭＡ規格のパケットベースのデータサービス機能である。ＨＳＤＰＡは現在のＵＭＴＳネットワークを高度化する技術である。
【０００３】
３ＧＰＰ規格リリース７では、達成可能な公称データ転送速度を倍増するために多入力多出力（ＭＩＭＯ）ＨＳＤＰＡがサポートされている。
【０００４】
ＳＩＳＯ／ＳＩＭＯの場合（リリース６以前）と比べて、ＨＳＤＰＡ受信機は、時空間等化を実行するための改善をサポートしなければならない。
【０００５】
ＭＩＭＯはＵＥ受信機のアルゴリズムおよび複雑さに対して以下のように大きな影響を及ぼす。
ベースライン受信機は、干渉除去なしの線形平均最小二乗等化器（Ｍｅａｎ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）（ＭＭＳＥ）である。
改良型の受信機は、干渉除去について異なる選択肢を伴う非線形になるはずである。
【０００６】
先行技術においては、そのような時空間等化を提供するためのいくつかの技術が知られている。
【０００７】
第１の公知の技術を図１に示す。図１には、２つの受信ストリームの時間等化と空間等化の両方を提供する統合時空間ＬＭＭＳＥチップレベル等化器１０を含むＭＩＭＯ  ＨＳＤＰＡ受信機が示されている。さらに等化１０は、二重送信アダプティブアレイ（Ｄｕａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ａｒｒａｙ）（ＤＴｘ−ＡＡ）規格の復号も実現する。
【０００８】
等化された後で、２つの受信ストリームは並列で別々に処理される。
【０００９】
第１の処理パスは、拡散（ｄｉｓｐｒｅａｄｉｎｇ）ブロック１１、対数尤度計算比（Ｌｏｇ  Ｌｉｋｅｈｏｏｄ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）（ＬＬＲ）計算ブロック１２、Ｒｘ  ＨＡＲＱブロック１３および復号ブロック１４を含む。拡散ブロック１１は、シンボルのシーケンスを生成するために受信チップ・レベル・シーケンスのダウンサンプリングを行う。復号ブロック１４が、ターボ符号に基づくものなど、公知の通信路復号法を実施する間に、Ｒｘ  ＨＡＲＱブロック１３は前述の３ＧＰＰ規格で定義されているパケット再送手順を処理する。
【００１０】
同様に、統合時間／空間等化器によって出力される第２のストリームも、復号ブロック１８によって復号される前に、拡散ブロック１５、対数尤度計算比（ＬＬＲ）ブロック１６、Ｒｘ  ＨＡＲＱブロック１７によって処理される。
【００１１】
図１に示す第１の技法には、実効的な時間空間等化を提供する必要のある統合時空間的ＬＭＭＳＥの高度な複雑さに存するところの１つの大きな欠点がある。そのようなブロックは、特に、チップレベル周波数で動作する必要があるために、実施に際してかなりの複雑さを伴う。
【００１２】
直列干渉除去（ＳＩＣ）構成に基づくものである他の技法が知られている。
【００１３】
図２に、Ｖ−ＢＬＡＳＴの名称でも知られている１つの第２の公知の技法を示す。Ｖ−ＢＬＡＳＴは、そのようなＳＩＣ構造に基づいており、例えば電力などといった１つの基準に適合する１つの特定のストリームの統合時空間等化だけを提供する２×１ＭＭＳＥ等化ブロック２０を備える。この場合、そのようなストリームは、第１の技法の場合と同様に、拡散ブロック２１、対数尤度比（ＬＬＲ）ブロック２２、Ｒｘ  ＨＡＲＱブロック２３、および復号ブロック２４を備える１つの単一パスによって処理される。
【００１４】
また図２には、ＬＬＲブロック２２の出力と２×１ＭＭＳＥ等化器ブロックの入力との間に配置され、硬判定ブロック２６と、通信路の推定を備え、第１の信号に対応するチップ・レベル・シーケンスを再生成する目的を有する信号再構築ブロック２５とを備える除去ループが配置されることも示されている。
【００１５】
この除去ループにより、第２の信号を復号するために等化ブロック２０によって再処理する前に、第１のアンテナから受け取られる信号に対応するチップ・レベル・シーケンスを抑圧することができる。
【００１６】
図３に第２のタイプ（タイプ２）のＳＩＣが示されており、除去ループが復号ブロックの出力のところで接続されている点で第２の公知の技法と異なる。
【００１７】
図３には、そのようなＳＩＣ受信機が示されており、このＳＩＣ受信機は高パワーの受信信号の時間空間等化を提供する２×１ＭＭＳＥ等化ブロック３０を含み、その後に拡散ブロック３１、対数尤度比（ＬＬＲ）ブロック３２、Ｒｘ  ＨＡＲＱブロック３３、および復号ブロック３４が続く第２のタイプの。高レベル信号は、復号された後で、符号器３７により再符号化され、次いでパケットの送信を管理するＴｘ−ＨＡＲＱブロック３６に送られ、次いで、通信路特性推定を考慮に入れて、第１の信号に対応するチップ・レベル・シーケンスを再生成する信号再構築ブロック３５によって処理される。
【００１８】
図２に示すように、除去ループは、第１の信号に対応するチップ・レベル・シーケンスを再生成し、等化ブロック３０が第２の信号を等化し、処理し、復号するために、チップ・レベル・シーケンスは対応するアンテナの信号から抑圧され得る。
【００１９】
ＳＣＩ（タイプ２）に基づく第１の公知の技法は、第１のタイプのＳＩＣより大きい複雑さおよび待ち時間を示す。逆に、第１の公知の技法はより高い性能を提供する。
【００２０】
しかし、図２および３にそれぞれ示されている２つのＳＩＣ構造は、２段階の等化全体が完了する前に処理されるデータのシーケンスを連続して記憶するための余分なストレージを必要とする。加えて、２×１ＭＭＳＥ等化器２０および３０は、図１の線形２×２ＭＭＳＥ等化器より複雑さが小さいものであるが、チップ・レベル・レートの２倍の周波数で動作する必要があることにも留意すべきである。
【００２１】
余分なストレージの必要および等化器２０、３０の動作の周波数の増大は、最終的には、ＭＩＭＯ受信機の製造コストの増大ももたらすことになる。
【００２２】
したがって、第１に、妥当な複雑さの等化法に基づくものとすることができ、第２に、２つの連続して処理されるデータストリームを記憶するための余分なストレージを必要としないＭＩＭＯ受信機の新しいアーキテクチャが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の一目的は、ダイレクトシーケンス（ＤＳ）スペクトラム拡散システムに適合されたＭＩＭＯ受信機のアーキテクチャを提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡ規格に適するＭＩＭＯ受信機を提供することである。
【００２５】
本発明のさらに別の目的は、製造コストを低減するプロセスおよびＭＩＭＯ受信機を提供することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、時間等化が２つの受信ストリームに対して一緒に実行され（通信路短縮操作）、空間等化が球復号器といった非線形段によって実行される受信機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の上記その他の目的は、
Ｎ個のデータストリームの線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）を実行するためにチップレベルで動作し、Ｎ個の出力チップ・レベル・データ・ストリームを生成する第１の線形等化器と、
上記第１の線形等化器（４０）のＮ個の出力を別々に逆拡散するための逆拡散ブロックと、
空間等化およびマルチストリーム検出を実行するための第２の非線形検出器と、を備えるＭＩＭＯ受信機によって達成される。
【００２８】
第１の線形等化器の動作を単独の時間等化だけに限定することにより、第１の線形等化器の複雑さを許容可能なレベルに留めることができる。
【００２９】
その一方で、空間非線形検出器がシンボルレートでデータストリームを処理するにすぎないということによりその複雑さが低減され、ＭＩＭＯ受信機全体の複雑さが許容可能なレベルに留まる。
【００３０】
一実施形態において、ＭＩＭＯ受信機は２つのデータストリームを備える。
【００３１】
特に、第２の非線形検出器は準最尤検出器であり、好ましくは球復号器である。
【００３２】
また本発明は、携帯電話や携帯文書端末（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）といった３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡ通信システムのためのユーザ端末も提供する。
【００３３】
また本発明は、ダイレクトシーケンス（ＤＳ）スペクトラム拡散無線通信の受信機にて、Ｎ個のＭＩＭＯデータストリームの集合を処理するための方法であって、
Ｎ個のアンテナを介して、符号化され、擬似雑音（ＰＮ）シーケンスによって変調された情報のＮ個のデータストリームを受信するステップと、
線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去を実行し、Ｎ個のデータストリームを出力するステップと、
シンボルレートで上記Ｎ個のデータストリームを変換するために、上記Ｎ個のデータストリームを逆拡散するステップと、
空間マルチストリーム検出を実行するステップと、を含む方法も提供する。
【００３４】
一実施形態において、空間マルチストリーム検出は、球復号器に基づくものなど、非線形準最尤検出によって実行される。
【００３５】
本発明の１つまたは複数の実施形態の他の特徴は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】標準３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡのためのＭＩＭＯ受信機のための第１の公知の技法を示す図である。
【図２】標準３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡのためのＭＩＭＯ受信機のための第２の公知の技法を示す図である。
【図３】標準３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡのためのＭＩＭＯ受信機のための第３の公知の技法を示す図である。
【図４】本発明によるＭＩＭＯ受信機の原理を示す図である。
【図５】多入力多出力（ＭＩＭＯ）ＨＳＤＰＡデータストリームを処理するための本発明によるプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
次に、図４に関連して、３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡのＭＩＭＯ受信機を実施するのに特に適する１つのＭＩＭＯ受信機のアーキテクチャを説明する。特にこの受信機は、Ｄ−ＴｘＡＡプリコード・データ・ストリームを処理する。
【００３８】
しかし、本発明のアーキテクチャは一般的なものであり、他の任意の形の復号に適用することができることは明らかなはずである。より一般的には、当業者は、ダイレクトシーケンス（ＤＳ）スペクトラム拡散システムのための任意のＭＩＭＯ受信機および任意の値の拡散率を実施するために本発明を使用することができる。
【００３９】
本発明は、ファームウェアとソフトウェアの組み合わせと共にハードウェア回路を含む携帯情報端末（ＰＤＡ）の携帯電話を形成するディジタル電子回路において実施することができる。
【００４０】
図４のＭＩＭＯ受信機は第１の線形等化ブロック４０を備える。第１の線形等化ブロック４０は、Ｎ個のアンテナにおいて受信されるＮ個のデータストリームの集合を受信し、符号化され、擬似雑音（ＰＮ）シーケンスによって変調され、通信路上で送信される情報を搬送する。
【００４１】
明確にするために、図４には２つのデータストリームだけしか示されていないが、本発明は任意の数のデータストリームおよびアンテナのために使用され得ることが明らかである。
【００４２】
本発明の要点は、前述の先行技術の技法と異なり、第１の線形等化ブロック４０は、線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）だけを実行する。
【００４３】
特に、ブロック４０の複雑さを相対的に許容可能なレベルに保持するために、ブロック４０によって空間検出は実行されない。
【００４４】
実際、第１の線形等化は（シンボルレートよりずっと高い、例えば１６倍高い周波数レートで動作する）チップ・レベル・レートで実行されるが、第１の線形等化器の複雑さは引き続き許容可能なレベルのままに留まることに気付くはずである。というのは、ブロック４０においては時間等化だけが実行され、特にＤ−ＴｘＡＡプリコーディングに適合する空間等化が除外されるからである。
【００４５】
図４に示す実施形態では、線形等化器４０は、２つのアンテナによってそれぞれ受信される２つの別々のストリームについての（通信路短縮とも呼ばれる）時間等化だけを提供する。そのような通信路短縮は当業者には周知であり、明確にするために、シンボル間干渉（Inter Symbol Interference：ＩＳＩ）の抑圧を達成するために使用される手順および技法の詳細をさらに展開することは不要である。
【００４６】
第１の等化器は、等化チップ・レベル・シーケンスをダウンサンプリングするために、対応する数の逆拡散ブロックにそれぞれ転送されるＮ個の通信路短縮データストリームを出力する。
【００４７】
図４には、２つの拡散ブロック４１，４２が示されている。これらは、それぞれ、線形等化器４０の第１および第２の出力のチップ・レベル・シーケンスをシンボルストリームに変換する。
【００４８】
ＭＩＭＯ受信機は、Ｎ個の入力において、Ｎ個の逆拡散ブロック（図４のブロック４１〜４２など）によってそれぞれ出力されるＮ個のシンボルシーケンスを受け取る第２の空間マルチストリーム検出ブロック４３をさらに備える。
【００４９】
非線形検出ブロック４３は、逆拡散ストリームの検出のみならず複雑な空間等化も行うが、そのような動作はシンボルレベルのレートで実行され、よって複雑さが相対的に許容可能なレベルに保持される点で非常に有利である。
【００５０】
これは、線形等化器４０と非線形検出ブロック４３の両方が、引き続き許容可能なレベルのままに留まる複雑さを有する、この新規かつ進歩的なアーキテクチャに由来するものである。
【００５１】
第１に、線形等化器４０は、チップ・レベル・レートで動作するとはいえ、通信路短縮だけしか実行せず、よって必要とされるディジタル処理リソースが大幅に限定されるために、その複雑さは引き続き許容可能なレベルである。
【００５２】
第２に、非線形検出器ブロック４３もまた、同時にＮ個のストリーム（図４ではＮ＝２）を並列に実行するが、処理は、複雑さを大幅に限定するシンボル・レベル・レートで行われるため、その複雑さが許容可能なレベルのままに留まる。
【００５３】
逆に、チップ・レベル・レートで動作する先行技術のすべての等化器（図１〜３参照）は、より高い製造コストをもたらす大きな複雑さを生じる時間と空間両方の等化を行うものであった。図２および３の公知の技法は、時間と空間両方の等化を実行する必要から生じる複雑さを、２つのデータストリームの連続処理を実行することによって多少低減しようと試みるものであった。
【００５４】
本発明は、一方での、チップ・レベル・レートで動作する第１の線形等化器４０によって実行されるＩＳＩの除去と、他方での、データストリームの逆拡散後により容易に達成される空間マルチストリーム検出とを明確に分離することによってこの状況を大幅に改善する。
【００５５】
非線形検出器ブロック４３は異なるやり方で実施されてもよい。
【００５６】
一実施形態において、非線形検出器ブロック４３は、最尤法（ＭＬ）に基づいて、より詳細には、準最尤検出器を用いて実施することができる。
【００５７】
特に、図４に示すように、空間等化および非線形検出は２×２球復号器によって実現される。
【００５８】
あるいは、格子基底縮小（ｌａｔｔｉｃｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）の使用を考慮することもできる。
【００５９】
非線形検出ブロック４３に加えて、ＭＩＭＯ受信機は、それぞれ、パケット再送を処理するためのＲｘ  ＨＡＲＱブロック（それぞれ４４、４５）と、ビタビ復号やターボ復号といった復号法を実施するための復号ブロック（それぞれ４６、４７）とを備えるＮ個の処理パスもさらに含む。
【００６０】
図５に、本発明による、いくつかのＮ入力多出力（ＭＩＭＯ）ＨＳＤＰＡデータストリームを処理するためのプロセスを示す。
【００６１】
ステップ５１で、プロセスは、Ｎ個のアンテナからもたらされるデータのＭＩＭＯストリームを受け取る。
【００６２】
ステップ５２で、プロセスは、線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）を実行する。
【００６３】
次いでステップ５３で、プロセスは、シンボルレートで多重データストリームを変換するために、多重データストリームの逆拡散に進む。
【００６４】
次いでステップ５４で、プロセスは、非線形または準最尤検出によって実行される空間マルチストリーム検出を用いて処理する。一実施形態では、そのために球復号器が使用される。
【００６５】
次いでプロセスはステップ５５に進み、そこで、シンボルレートで、異なるデータストリームがＲｘ−ＨＡＲＱ規格に従って並列に処理される。
【００６６】
ステップ５６で、プロセスは、多重シンボルストリームの最終的な並列復号に進む。
【００６７】
先行技術の技法ではなされなかった、一方での線形チップレベルのチップ間干渉（ＩＣＩ）およびすべてのストリーム間干渉（ＩＳＩ）の除去（通信路短縮）のステップと、他方での、非線形準最尤検出（球復号器）によってなされる空間マルチストリーム検出のステップとの明確な分離を行うことにより、本発明は、事実上、ＤＴｘＡＡ  ＭＩＭＯ  ＨＳＤＰＡ送信の復号を実現する時空間等化器とみなすことができるＭＩＭＯ受信機を実現する。
【００６８】
その利点は、第２および第３の先行技術の技法の場合のような並列に受け取られるデータストリームの２つの連続処理が生じないため、前の非線形法に待ち時間が導入されず、しかも、追加の記憶装置を必要としないことである。
【図１】
2013505610.tif 000003
【図２】
2013505610.tif 000004
【図３】
2013505610.tif 000005
【図４】
2013505610.tif 000006
【図５】
2013505610.tif 000007
【国際調査報告】
2013505610.tif 000008
2013505610.tif 000009