(57)【要約】異種のエラー率要求を持つ単キャリア波形フォーマットにおいて第１、第２通信チャネルを同時に送信するためにシステム、方法が提供される。第１、第２チャネルは第１、第２コンスタレーションに関するアルファベットを形成するために個別に符号化される。送信の前に第１、第２チャネルの情報ビットは第１、第２コンスタレーションの合成を通じて生成された階層的変調コンスタレーションを用いて変調される。各コンスタレーションは設定可能なエネルギー比率に関して表現される設定可能な重み（例えば階層的重み）を割り当てられる。エネルギー比率は第１、第２チャネルに関するビットの回復力を決める。第１、第２コンスタレーションは階層的コンスタレーションの各象限内のエラー率を緩和するための冗長性を提供する。３以上のチャネルの階層的変調は個別符号化及びコンスタレーション合成という同じ原理を通じて達成できる。
2010529789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルのＰ個（Ｐは正の整数）の情報ビットを符号化することと、
第２の変調コンスタレーションにおいて第２の通信チャネルのＱ個（Ｑは正の整数）の情報ビットを符号化することと、
階層的変調コンスタレーションを生成するために、符号化された第１の変調コンスタレーションと符号化された第２の変調コンスタレーションとを合成することと、
前記階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて前記第１の通信チャネル及び前記第２の通信チャネルを変調することと
を具備する、無線通信システムにおいて使用される方法。
【請求項２】
前記符号化された第１の変調コンスタレーションと前記符号化された第２の変調コンスタレーションとを合成することは、
重みのセットを設定することと、
設定された重みのセットにおける第１の重みを第１の符号化コンスタレーションに割り当て、前記設定された重みのセットにおける第２の重みを第２の符号化コンスタレーションに割り当てることと
を含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記第１の重み（α）及び前記第２の重み（β）は、設定可能な制御パラメータ（ε）を通じて設定可能である、請求項２の方法。
【請求項４】
前記設定可能な制御パラメータは、前記第１の通信チャネルの符号化されたＰ個の情報ビットまたは前記第２の通信チャネルの符号化されたＱ個の情報ビットのうちの少なくとも一方の消失レートを決定する、請求項３の方法。
【請求項５】
重みのセットを設定することは、サービス品質の少なくとも１つを最適化する、前記第１の通信チャネル及び前記第２の通信チャネルの間の相対消失レートを決定するために、前記設定可能な制御パラメータを最適化することを更に備える、請求項４の方法。
【請求項６】
前記第１の重み、前記第２の重み及び前記制御パラメータが、
【数１】
2010529789.tif 000008
という条件を満足する、請求項５の方法。
【請求項７】
前記第１の重みまたは前記第２の重みのうちの一方が、
【数２】
2010529789.tif 000009
に等しい、請求項６の方法。
【請求項８】
前記第１の通信チャネルは、ＡＣＫ（アクナリッジ）チャネルまたはＮＡＣＫ（非アクナリッジ）チャネルのうちの一方であり、前記第２の通信チャネルはＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項１の方法。
【請求項９】
前記第１の通信チャネルはＲＩ（階数表示）チャネルまたはＰＭＩ（プリコーディング行列表示チャネル）のうちの一方であり、前記第２のチャネルはＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項１の方法。
【請求項１０】
階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを伝達することを更に具備する、請求項１の方法。
【請求項１１】
設定可能な重みを保存することを更に具備する、請求項３の方法。
【請求項１２】
前記第１の変調コンスタレーションまたは前記第２の変調コンスタレーションの各々は、ＢＰＳＫ（binary phase-shift keying）変調、ＱＰＳＫ（quadrature phase-shift keying）変調、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、Ｍ−ＱＡＭ（M-ary QAM、Ｍは正の整数）のうちの少なくとも１つである、請求項１の方法。
【請求項１３】
第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルのＰ個（Ｐは正の整数）のビットを符号化し、第２の変調コンスタレーションにおいて第２の通信チャネルのＱ個（Ｑは正の整数）のビットを符号化し、重み付けされた第１の符号化コンスタレーション及び重み付けされた第２の符号化コンスタレーションの合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成するために前記第１の符号化コンスタレーションに第１の重みを割り当て、前記第２の符号化コンスタレーションに第２の重みを割り当て、前記階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて前記第１の通信チャネル及び前記第２の通信チャネルを変調するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合されたメモリと
を具備する無線通信デバイス。
【請求項１４】
前記第１の重み（α）及び前記第２の重み（β）は、設定可能な制御パラメータ（ε）を通じて設定可能である、請求項１３の無線通信デバイス。
【請求項１５】
前記設定可能な制御パラメータは、前記第１の通信チャネルの符号化されたＰ個の情報ビットまたは前記第２の通信チャネルの符号化されたＱ個の情報ビットのうちの少なくとも一方の消失レートを決定する、請求項１４の無線通信デバイス。
【請求項１６】
前記第１の重み、前記第２の重み及び前記制御パラメータが、
【数３】
2010529789.tif 000010
という条件を満足する、請求項１４の無線通信デバイス。
【請求項１７】
前記第１の重みまたは前記第２の重みのうちの一方が、
【数４】
2010529789.tif 000011
に等しい、請求項１６の無線通信デバイス。
【請求項１８】
階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを伝達することを更に具備する、請求項１５の無線通信デバイス。
【請求項１９】
前記第１の通信チャネルはＲＩ（階数表示）チャネルまたはＰＭＩ（プリコーディング行列表示チャネル）のうちの一方であり、前記第２の通信チャネルはＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項１８の無線通信デバイス。
【請求項２０】
前記第１の変調コンスタレーションまたは前記第２の変調コンスタレーションは、ＢＰＳＫ（binary phase-shift keying）変調、ＱＰＳＫ（quadrature phase-shift keying）変調、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、Ｍ−ＱＡＭ（M-ary QAM、Ｍは正の整数）のうちの少なくとも１つである、請求項１８の無線通信デバイス。
【請求項２１】
前記メモリは、前記第１の重み及び前記第２の重みを保存する、請求項１５の無線通信デバイス。
【請求項２２】
前記メモリは、第１のコンスタレーションのセット、第２のコンスタレーションのセット及び階層的コンスタレーションのセットのうちの少なくとも１つを更に保存する、請求項２１の無線通信デバイス。
【請求項２３】
第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルの情報ビットの第１のセットを符号化するための手段と、
第２の変調コンスタレーションにおいて第２の通信チャネルの情報ビットの第２のセットを符号化するための手段と、
重み付けされた第１の符号化コンスタレーション及び重み付けされた第２の符号化コンスタレーションの合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成するために、第１の重みを前記第１の符号化コンスタレーションに割り当て、第２の重みを前記第２の符号化コンスタレーションに割り当てるための手段と、
前記階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて前記第１の通信チャネル及び前記第２の通信チャネルを変調するための手段と、
階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを伝達するための手段と
を具備する、無線通信環境において作動する装置。
【請求項２４】
前記第１の重み及び前記第２の重みを決定する制御パラメータを設定するための手段を更に具備する、請求項２３の装置。
【請求項２５】
前記第１の重み（α）、前記第２の重み（β）及び前記制御パラメータ（ε）が、
【数５】
2010529789.tif 000012
という条件を満足する、請求項２３の装置。
【請求項２６】
設定可能な制御パラメータが、前記第１の通信チャネルの情報ビットの符号化された第１のセットまたは前記第２の通信チャネルの情報ビットの符号化された第２のセットのうちの少なくとも一方の消去レートを決定する、請求項２５の装置。
【請求項２７】
前記第１のセットは２ビットを備え、前記第２のセットは２ビットを備える、請求項２６の装置。
【請求項２８】
少なくとも１つのコンピュータに、変調コンスタレーションシンボルの第１のレイヤにおいて第１の通信チャネルのＰ個（Ｐは正の整数）のビットを符号化させるためのコードと、
少なくとも１つのコンピュータに、変調コンスタレーションシンボルの第２のレイヤにおいて第２の通信チャネルのＱ個（Ｑは正の整数）のビットを符号化させるためのコードと、
少なくとも１つのコンピュータに、符号化された変調コンスタレーションシンボルの第１のレイヤ及び符号化された変調コンスタレーションの第２のレイヤの重み付き合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成させるためのコードと、
少なくとも１つのコンピュータに、階層的変調コンスタレーションシンボルのセットを用いてトーンの共通セットにおいて前記第１の通信チャネル及び前記第２の通信チャネルを変調させるためのコードと
を含むコンピュータ可読媒体
を具備する、コンピュータプログラム製品。
【請求項２９】
少なくとも１つのコンピュータに、符号化された変調コンスタレーションシンボルの第１のレイヤ及び符号化された変調コンスタレーションの第２のレイヤの重み付き合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成させるためのコードは、
前記少なくとも１つのコンピュータに、重みのセットを設定させるためのコードと、
前記少なくとも１つのコンピュータに、設定された重みのセットにおける第１の重みを符号化された変調コンスタレーションシンボルの第１のレイヤに割り当てさせ、前記設定された重みのセットにおける第２の重みを符号化された変調コンスタレーションシンボルの第２のレイヤに割り当てさせるためのコードと
を含む、請求項２８のコンピュータプログラム製品。
【請求項３０】
前記第１の重み（α）及び前記第２の重み（β）は、設定可能な制御パラメータ（ε）を通じて制御可能である、請求項２９のコンピュータプログラム製品。
【請求項３１】
前記設定可能な制御パラメータは、前記第１の通信チャネルの符号化されたＰ個の情報ビットまたは前記第２の通信チャネルの符号化されたＱ個の情報ビットのうちの少なくとも一方の消失レートを決定する、請求項３０のコンピュータプログラム製品。
【請求項３２】
前記第１の重み、前記第２の重み及び前記制御パラメータは、
【数６】
2010529789.tif 000013
という条件を満足する、請求項３１のコンピュータプログラム製品。
【請求項３３】
前記第１の重みまたは前記第２の重みのうちの一方は、
【数７】
2010529789.tif 000014
に等しい、請求項３２のコンピュータプログラム製品。
【請求項３４】
前記第１の通信チャネルはＡＣＫ（アクナリッジ）チャネルまたはＮＡＣＫ（非アクナリッジ）チャネルの一方であり、前記第２の通信チャネルはＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項３３のコンピュータプログラム製品。
【請求項３５】
前記第１の通信チャネルはＲＩ（階数表示）チャネルまたはＰＭＩ（プリコーディング行列表示チャネル）のうちの一方であり、前記第２の通信チャネルはＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項３３のコンピュータプログラム製品。
【請求項３６】
第１のレイヤ及び第２のレイヤを含む合成レイヤにおいて階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを受信することと、
前記第１のレイヤを復号化することと、
前記第１のレイヤの復号化の後の直列的な復号化または前記第１のレイヤの復号化と同時の並列的な復号化のうちの少なくとも一方によって前記第２のレイヤを復号化することと
を具備する、無線通信において利用される方法。
【請求項３７】
前記第１のレイヤの後の直列的な復号化は、前記第１のレイヤの復号化の後に軟シンボルをキャンセルすることを含む、請求項３６の方法。
【請求項３８】
階層的変調コンスタレーションは、第１のコンスタレーション及び第２のコンスタレーションの組み合わせである、請求項３７の方法。
【請求項３９】
前記組み合わせは、前記第１のコンスタレーション及び前記第２のコンスタレーションの重み付き重ね合わせであり、
第１の重み及び第２の重みが設定可能である、
請求項３８の方法。
【請求項４０】
前記第１の通信チャネルは、ＡＣＫ（アクナリッジ）またはＮＡＣＫ（非アクナリッジ）のうちの一方である、請求項３９の方法。
【請求項４１】
前記第２の通信チャネルは、ＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項３８の方法。
【請求項４２】
階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化するための手段と、
前記第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化するための手段と
を具備し、
前記第２のレイヤを復号化することは、前記第１のレイヤにおいて復号化された軟シンボルをキャンセルするための手段を含む、
無線通信システムにおいて作動する装置。
【請求項４３】
階層的に変調された第１のチャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化するための手段は、階層的コンスタレーションシンボルのセットについて対数尤度比を計算するための手段を含む、請求項４２の装置。
【請求項４４】
第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化するための手段は、階層的コンスタレーションシンボルのサブセットについて対数尤度比を計算するための手段を含む、請求項４２の装置。
【請求項４５】
階層的変調コンスタレーションは、第１のコンスタレーション及び第２のコンスタレーションの組み合わせである、請求項４２の装置。
【請求項４６】
前記組み合わせは、前記第１のコンスタレーション及び前記第２のコンスタレーションの重み付き重ね合わせであり、
第１の重み及び第２の重みが設定可能である、
請求項４２の装置。
【請求項４７】
前記第１の通信チャネルは、ＡＣＫ（アクナリッジ）チャネルまたはＮＡＣＫ（非アクナリッジ）チャネルのうちの一方である、請求項４２の装置。
【請求項４８】
前記第２の通信チャネルは、ＣＱＩ（チャネル品質表示）チャネルである、請求項４２の装置。
【請求項４９】
階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化し、前記第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合されたメモリと、
を具備し、
前記第２のレイヤを復号化することは、前記第１のレイヤにおいて復号化された軟シンボルをキャンセルするための手段を含む、
無線通信環境において作動する電子デバイス。
【請求項５０】
階層的に変調された第１のチャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化することは、階層的コンスタレーションシンボルのセットについて対数尤度比を計算することを含む、請求項４９の電子デバイス。
【請求項５１】
第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化することは、階層的コンスタレーションシンボルのサブセットについて対数尤度比を計算することを含む、請求項５０の電子デバイス。
【請求項５２】
階層的変調コンスタレーションは、第１のコンスタレーション及び第２のコンスタレーションの組み合わせである、請求項５１の電子デバイス。
【請求項５３】
前記組み合わせは、前記第１のコンスタレーション及び前記第２のコンスタレーションの重み付き重ね合わせであり、
第１の重み及び第２の重みが設定可能である、
請求項５２の電子デバイス。
【請求項５４】
前記第１の通信チャネルは、ＡＣＫ（アクナリッジ）チャネルまたはＮＡＣＫ（非アクナリッジ）チャネルのうちの一方である、請求項４９の電子デバイス。
【請求項５５】
少なくとも１つのコンピュータに、第１のレイヤ及び第２のレイヤを含む合成レイヤにおいて階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを受信させるためのコードと、
少なくとも１つのコンピュータに、前記第１のレイヤを復号化させるためのコードと、
少なくとも１つのコンピュータに、前記第１のレイヤの復号化の後の直列的な復号化または前記第１のレイヤの復号化と同時の並列的な復号化のうちの少なくとも一方によって前記第２のレイヤを復号化させるためのコードと
を含むコンピュータ可読媒体
を具備し、
前記第１のレイヤの復号化の後の直列的な復号化は、前記第１のレイヤの復号化の後に軟シンボルをキャンセルすることを含む、
コンピュータプログラム製品。
【請求項５６】
階層的変調コンスタレーションは、第１のコンスタレーション及び第２のコンスタレーションの組み合わせである、請求項５５のコンピュータプログラム製品。
【請求項５７】
前記組み合わせは、前記第１のコンスタレーション及び前記第２のコンスタレーションの重み付き重ね合わせであり、
第１の重み及び第２の重みが設定可能である、
請求項５６のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（米国特許法第１１９の下の優先権の主張）  
本特許出願は、２００７年６月８日に出願され、「ＳＣ−ＦＤＭＡに関する制御チャネルベースの階層的変調（"HIERARCHICAL MODULATION BASED CONTROL CHANNEL FOR SC-FDMA"）」と題された米国仮特許出願第６０／９４２，９８０号についての利益を主張する。この出願の全体は、参照によって本願に明示的に組み込まれる。
【０００２】
以降の説明は、一般的には無線通信に関し、より具体的にはシングルキャリアを通じて同時に伝達される複数の通信チャネルの階層的変調に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムは、音声及びデータの両方、例えばビデオ及びオーディオストリーム、ファイル伝送、ウェブブラウジング等々の通信のためのほぼ遍在の手段になっている。無線通信に関する新市場の出現、増大した加入者ニーズの複雑性、及び、ネットワークオペレータ間の競争は、ユーザ装置及びネットワークレベルでの無線技術の実質的発展を後押ししてきた。そのような発展は、計算能力または処理能力の着実な発展及びコンピューティングユニットの小型化から相乗的に恩恵を受けていた。
【０００４】
無線通信システムは、例えば音声、データ等々の各種の通信コンテンツを提供するために広く配置されている。これらのシステムは、利用可能なシステムリソース（例えば、典型的に、有限であり、規制されていて、かつ、高価なリソースである帯域幅及び送信電力）を共有することにより、複数のユーザとの通信をサポートすることのできる多元接続システムであってよい。そのような多元接続システムの例は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システム、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、及び、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）システムを含む。第３世代パートナシッププロジェクト２のＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）及び第３世代パートナシッププロジェクトのＬＴＥ（Long Term Evolution）システムのような第３世代システムは、そのような多元接続の方法論の１つまたは複数を利用する。
【０００５】
高度無線通信アーキテクチャにおいて、多元接続の方法論は通信の多入力多出力モードからの恩恵を受けており、これは受け持ち（serving）アクセス端末または受信機のいずれか、または両方の機器において多数の送受信機を介した電気通信を達成する。更に、トラフィック及び信号の多重は、一般的には、アップリンクとダウンリンクとで異なって指定された（ＤＬが通信に関して多数のキャリアを利用する一方、アップリンクはシングルキャリア（ＳＣ）またはシングルキャリア波形を使用する）周波数分割多重（ＦＤＭ）を当てにしている。ＳＣ−ＦＤＭＡは、実質的に全てのＦＤＭの利点を提供すると同時にＰＡＲＲ（peak-to-average ratio）変動を緩和する。係る解法は、やや大きな複雑さとＵＬトランスポート及びシグナリングチャネルに関する多重を犠牲にして生まれる。チャネルは連続したトーンまたは均一にインタリーブされたトーンに割り当てられ、システムはシングルキャリア波形を活用してトラフィック及び制御を伝送する。更に、特定の環境下では、加入者に知覚されるサービス品質を保存しつつ、通信、例えば、音声またはデータセッションを保って伝送できるように２つのチャネルが必要とされ、そのような事例において通信が実際に保護されることを確実にするために、ＵＬ伝送に対する種々のアプローチは、結合符号化、情報の時分割多重、多数のＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を用いた個別の符号化などを利用してきた。しかし、それらのアプローチは、同時の多重チャネル伝送の問題に対し、完全、効果的とはほど遠い解法を提供するように思われる。
【０００６】
故に、ＳＣ−ＦＤＭＡを用いた多重通信チャネルの通信に関する伝送フォーマリズムについて要求がある。
【発明の概要】
【０００７】
下記の事項は、開示される実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、簡易化した概要を提示する。この概要は、広範な概観ではないし、主要または重要な要素確認することも係る実施形態の範囲を描写することも意図されていない。その目的は、以降に提示される、より詳細な説明に対する導入部として、説明される実施形態のいくつかの概念を簡易化された形式で提示することである。
【０００８】
主題のイノベーションは、シングルキャリア波形フォーマットにおいて、異種のエラーレート要求を備える複数の通信チャネルを同時に送信するシステム及び方法を提供する。第１のチャネル及び第２のチャネルが、第１及び第２のコンスタレーションに関するアルファベットを形成するために個別に符号化される。送信より前に、第１のチャネルのＰ個（Ｐは正の整数）の情報ビット及び第２のチャネルのＱ個（Ｑは正の整数）のビットは、第１及び第２のコンスタレーションの合成を通じて生成される階層的変調コンスタレーションを用いて変調される。各コンスタレーションは、設定可能なエネルギー比率によって表現される設定可能な重み（例えば、「階層的重み（"hierarchic weight"）」）を割り当てられる。エネルギー比率は、第１及び第２のチャネルに関連するビットの回復力を決定する。第１及び第２のコンスタレーション内のビットマッピングは、階層的コンスタレーションの各象限内のエラーレートを緩和する冗長性を提供する。３以上のチャネルの階層的変調は、個別の符号化及びコンスタレーションの合成という同じ原理を通じて達成できる。
【０００９】
主題のイノベーションの一態様において、無線通信システムにおいて使用される方法が説明され、当該方法は第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルのＰ個（Ｐは正の整数）の情報ビットを符号化することと、第２の変調コンスタレーションにおいて第２の通信チャネルのＱ個（Ｑは正の整数）の情報ビットを符号化することと、階層的変調コンスタレーションを生成するために、符号化された第１の変調コンスタレーション及び符号化された第２の変調コンスタレーションを合成することと、階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを変調することとを具備する。
【００１０】
他の態様において、イノベーションは、第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルのＰ個（Ｐは正の整数）のビットを符号化し、第２の変調コンスタレーションにおいて第２のチャネルのＱ個（Ｑは正の整数）のビットを符号化し、重み付けされた第１の符号化コンスタレーション及び重み付けされた第２の符号化コンスタレーションの合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成するために第１の重みを第１の符号化コンスタレーションに割り当て、第２の重みを第２の符号化コンスタレーションに割り当てて、階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを変調するように構成されたプロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを具備する無線通信デバイスを説明する。
【００１１】
更なる他の態様において、主題のイノベーションは無線通信環境において作動する装置を開示し、当該装置は、第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルの情報ビットの第１のセットを符号化するための手段と、第２の変調コンスタレーションにおいて第２の通信チャネルの情報ビットの第２のセットを符号化するための手段と、重み付けされた第１の符号化コンスタレーション及び重み付けされた第２の符号化コンスタレーションの合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成するために第１の重みを第１の符号化コンスタレーションに割り当て、第２の重みを第２の符号化コンスタレーションに割り当てるための手段と、階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを変調するための手段と、階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを伝達するための手段とを具備する。
【００１２】
更なる態様において、イノベーションは、少なくとも１つのコンピュータに変調コンスタレーションシンボルの第１のレイヤにおいて第１の通信チャネルのＰ個（Ｐは正の整数）のビットを符号化させるためのコードと、少なくとも１つのコンピュータに変調コンスタレーションシンボルの第２のレイヤにおいて第２の通信チャネルのＱ個（Ｑは正の整数）のビットを符号化させるためのコードと、少なくとも１つのコンピュータに符号化された変調コンスタレーションシンボルの第１のレイヤ及び符号化された変調コンスタレーションの第２のレイヤの重み付き合成を通じて階層的変調コンスタレーションシンボルを生成させるためのコードと、少なくとも１つのコンピュータに階層的変調コンスタレーションシンボルのセットを用いてトーンの共通セットにおいて第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを変調させるためのコードとを含むコンピュータ可読媒体を具備するコンピュータプログラム製品を説明する。
【００１３】
他の態様において、主題の開示は無線通信において利用される方法を説明し、当該方法は第１のレイヤ及び第２のレイヤを含む合成レイヤにおいて階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを受信することと、第１のレイヤを復号化することと、第１のレイヤの復号化の後の直列的な復号化または第１のレイヤの復号化と同時の並列的な復号化の少なくとも一方によって第２のレイヤを復号化することとを具備する。
【００１４】
更なる他の態様において、主題のイノベーションは無線通信システムにおいて作動する装置を説明し、当該装置は、階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化するための手段と、第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化するための手段とを具備し、第２のレイヤを復号化することは第１のレイヤにおいて復号化された軟シンボルをキャンセルするための手段を含む。
【００１５】
更なる態様において、イノベーションは、無線環境において作動する電子デバイスを説明し、当該電子デバイスは、階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化し、第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化するように構成されたプロセッサと、プロセッサに結合されたメモリとを具備し、第２のレイヤを復号化することは第１のレイヤにおいて復号化された軟シンボルをキャンセルするための手段を含む。
【００１６】
更なる態様において、イノベーションは、少なくとも１つのコンピュータに第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを含む合成レイヤにおいて階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを受信させるためのコードと、少なくとも１つのコンピュータに第１のレイヤを復号化させるためのコードと、少なくとも１つのコンピュータに第１のレイヤの復号化の後の直列的な復号化または第１のレイヤと同時の並列的な復号化の少なくとも一方によって第２のレイヤを復号化させるためのコードとを含むコンピュータ可読媒体を具備するコンピュータプログラム製品を説明し、第１のレイヤの復号化の後の直列的な復号化は第１のレイヤの復号化の後に軟シンボルをキャンセルすることを含む。
【００１７】
前述のまたは関連する目的の達成のために、１つまたは複数の実施形態は、これから十分に説明され、請求項において特に示される特徴を備える。以降の説明及び添付の図面は、ある種の実例となる態様を詳しく説明し、実施形態の原理が使用され得る種々の方法のうちのほんのわずかを示す。他の利点及び新規な特徴は図面と併せて斟酌すれば以降の詳細な説明から明らかとなるだろうが、開示される実施形態は全ての係る態様及びそれらの均等物を含むように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、アクセスポイントが複数のアンテナを用いて、本願において開示される態様に係るＳＩＭＯ、ＳＵ−ＭＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯモードにおいて作動する種々のアクセス端末と同時に通信する例示的な多元接続無線通信システムを説明する。
【図２】図２は、主題の明細書において説明される態様に従う、制御チャネルのセットを伝達するために階層的変調を使用する例示的なシステムを説明する。
【図３Ａ】図３Ａは、主題の明細書において説明される態様に従う、第１及び第２のチャネルの階層的変調を説明する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、主題の明細書において説明される態様に従う、第１及び第２のチャネルの階層的変調を説明する。
【図４】図４は、本願において説明される態様に従って、第１のチャネルの情報ビットが２ビットのベースレイヤ上でマッピングされ、第２のチャネルの情報ビットが２ビットのエンハンスメントレイヤ上でマッピングされる、２つのＱＰＳＫコンスタレーションの重ね合わせである階層的コンスタレーションχを説明する。
【図５Ａ】図５Ａは、１６ＱＡＭコンスタレーションに加えて、種々のエネルギー比率に関するＱＰＳＫコンスタレーションの重ね合わせである階層的コンスタレーションを説明する。
【図５Ｂ】図５Ｂは、１６ＱＡＭコンスタレーションに加えて、種々のエネルギー比率に関するＱＰＳＫコンスタレーションの重ね合わせである階層的コンスタレーションを説明する。
【図５Ｃ】図５Ｃは、１６ＱＡＭコンスタレーションに加えて、種々のエネルギー比率に関するＱＰＳＫコンスタレーションの重ね合わせである階層的コンスタレーションを説明する。
【図５Ｄ】図５Ｄは、１６ＱＡＭコンスタレーションに加えて、種々のエネルギー比率に関するＱＰＳＫコンスタレーションの重ね合わせである階層的コンスタレーションを説明する。
【図６】図６は、本願において説明される態様に従う、第１及び第２のチャネルのグレイ符号化を通じて階層的な消失／エラーの回復力を提供するコンスタレーションを説明する。
【図７】図７は、ＭＩＭＯ動作中の送信機システム及び受信機システムの例示的な実施形態のブロック図である。
【図８】図８は、例示的なＭＵ−ＭＩＭＯシステムを説明する。
【図９】図９は、本願において説明される態様に従う、第１及び第２のチャネルのセットを階層的に変調するための例示的な方法のフローチャートを提示する。
【図１０】図１０は、本願において説明される主題のイノベーションの態様に従う、階層的重みのセットを設定するための例示的な方法のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本願において説明される態様に従って階層的に変調された第１及び第２のチャネルの情報ビットを復号化するための例示的な方法のフローチャートを提示する。
【図１２】図１２は、主題の明細書において開示される態様に従う、階層的な変調及びその利用を可能にする例示的なシステムのブロック図を説明する。
【図１３】図１３は、主題の明細書において説明される態様に従って変調されたチャネルの復号化を可能にする例示的なシステムのブロック図を説明する。
【図１４】
【発明を実施するための形態】
【００１９】
種々の実施形態が、同様の参照符号が同様の要素を参照するために始めから終わりまで使用される図面を参照してこれから説明される。以降の説明において、釈明の目的で、数多くの具体的な詳細が、１つまたは複数の実施形態の徹底的な理解を提供するために説明される。しかしながら、係る実施形態がこれらの具体的な詳細の範囲を超えて実行され得ることは明白だろう。他の事例において、１つまたは複数の実施形態の説明を容易にするために、よく知られた構造または機器がブロック図形式で示される。
【００２０】
本願において使用されるように、「コンポーネント（component）」、「モジュール（module）」、「システム（system）」及び類似の用語は、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行中ソフトウェアのいずれかなどのコンピュータ関連のエンティティを参照することを意図されている。例えば、コンポーネントは、プロセッサにおいて実行中のプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル（executable）、実行スレッド（thread of execution）、プログラム及び／またはコンピュータであることに限定されないが、これらであってもよい。例として、コンピュータデバイスにおいて実行中のアプリケーション及び当該コンピュータデバイスの両方がコンポーネントであり得る。１つまたは複数のコンポーネントがプロセス及び／または実行スレッド内に存在し得るし、コンポーネントは１つのコンピュータに集中及び／または２つまたは３以上のコンピュータの間で分散されてもよい。更に、これらのコンポーネントは、保存された種々のデータ構造を持つ種々のコンピュータ可読媒体から実行できる。１つまたは複数のデータパケット（例えば、ローカルシステムにおける別のコンポーネント、分散システム、及び／またはインターネットなどのネットワークを超えて、信号によって他のシステムと情報を交換する１つのコンポーネントからのデータ）を持つ信号に従ってローカル及び／またはリモートプロセスによって通信してよい。
【００２１】
更に、「または（or）」の用語は、排他的な「または（or）」よりも包括的な「または（or）」を意味することを意図されている。即ち、違ったふうに指定されるか、文脈から明らかでない限り、「ＸがＡまたはＢを使用する（X employs A or B）」は、普通の包括的な組み合わせ（permutation）のどれも意味することを意図される。即ち、ＸがＡを使用する、ＸがＢを使用する、またはＸがＡ及びＢの両方を使用するならば、「ＸがＡまたはＢを使用する（X employs A or B）」は前述の事例のいずれのもとでも満たされる。更に、本願及び添付の請求項において使用されるように「１つ（"a" and "an"）」の冠詞は、違ったふうに指定されるか、文脈から単数形を指示していること明らかでない限り、一般的には、「１つまたは複数」を意味すると解釈されるべきである。
【００２２】
種々の実施形態が、無線端末に関連して本願において説明される。無線端末は、ユーザへの音声及び／またはデータのコネクティビティを提供するデバイスを参照してよい。無線端末は、ラップトップコンピュータまたはデスクトップコンピュータなどのコンピュータデバイスに接続されてもよいし、ＰＤＡ（personal digital assistant）などの内蔵型デバイスであってもよい。無線端末は、システム、無線デバイス、加入者ユニット、加入者局、移動局、モバイル端末、リモート局、アクセス端末、リモート端末、アクセス端末、ユーザ端末、ユーザエージェント、ユーザデバイス、加入者宅内機器、またはユーザ装置、セルラ電話機、ＰＣＳ（personal communication service）電話機、コードレス電話機、ＳＩＰ（session initiation protocol）電話機、ＷＬＬ（wireless local loop）局、無線接続能力を持つハンドヘルドデバイス、または無線モデムに接続される他の処理デバイスとも呼ばれてよい。
【００２３】
基地局は、エアインタフェース上で、１つまたは複数のセクタを通じて、無線端末と通信する、アクセスネットワークにおける機器を参照してよい。基地局は、受信したエアインタフェースフレームをＩＰパケットに変換することにより、無線端末とＩＰネットワークを含み得るアクセスネットワークの残余との間のルータの役目を務めてもよい。基地局は、エアインタエースに関する属性の管理を調整してもよい。更に、種々の実施形態が、基地局に関して本願において説明される。基地局は、モバイル機器と通信するために利用されてよく、アクセスポイント、ノードＢ、eNodeB(evolved Node B)、または他の何らかの術語として参照されてもよい。
【００２４】
以降により詳細に論議されるように、シングルキャリア波形フォーマットにおいて異種のエラーレート要求を持つ複数の通信チャネルを同時に送信することを容易にする、システム及び方法が開示される。第１のチャネル及び第２のチャネルは、第１及び第２のコンスタレーションに関するアルファベットを形成するために個別に符号化される。送信の前に、第１のチャネルのＰ個の情報ビット（Ｐは正の整数）及び第２のチャネルのＱ個の情報ビット（Ｑは正の整数）は、第１及び第２のコンスタレーションの合成を通じて生成された階層的変調コンスタレーションを用いて変調される。各コンスタレーションは、設定可能なエネルギー比率の点から表現される設定可能な重み（例えば、「階層的重み（hierarchic weight）」）を割り当てられる。エネルギー比率は、第１及び第２のチャネルに関連するビットの回復力を定める。第１及び第２のコンスタレーション内のビットマッピングは、階層的コンスタレーションの各象限内のエラーレートを緩和する冗長性を提供する。３以上のチャネルの階層的変調は、個別の符号化及びコンスタレーションの合成という同じ原則を通じて達成できる。
【００２５】
図面を参照すると、図１は、多数アンテナ１１３−１２８を備えるアクセスポイント１１０が同時にスケジュールし、かつ、本願において開示される態様に係る、ＳＩＭＯ、ＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯ動作モードの状態にある種々のモバイル端末と通信する、多元接続無線通信システム１００を説明する。動作モードは動的である。アクセスポイント１１０は、端末１３０−１６０及び１７０１−１７０６の各々の動作モードを再スケジュールできる。以降を考慮して、図１は、端末とアンテナとの間の通信リンクの概略を説明する。説明されるように、前述の端末は、固定または移動可能であってもよいし、セル１８０の至る所に散らばっていてもよい。本願において使用されるように、及び、技術分野において一般的に、「セル（cell）」という用語は、当該用語が使用される文脈次第で、基地局１１０及び／またはそのカバレッジの地理的領域１８０を参照し得る。更に、端末（例えば、１３０−１６０及び１７０１−１７０６）は、任意の数の基地局（例えば、図示されるアクセスポイント１１０）と通信してもよいし、任意の所与の時間において基地局と全く通信しなくてもよい。端末１３０は単一のアンテナを持っており、故に実質的に全期間においてＳＩＭＯモードで動作する点に注意されたい。
【００２６】
一般的には、アクセスポイント１１０はＮＴ（≧１）個の送信アンテナを持つ。アクセスポイント１１０（ＡＰ）におけるアンテナは、１１３及び１２８を含む１つ、１１６及び１１９を含む別のもの、及び１２２及び１２５を含む別のものの、多数のアンテナグループで説明される。図１において、各アンテナグループに関して２つのアンテナが図示されているが、より多くまたはより少ないアンテナが各アンテナグループに関して利用できる。図１で説明される概要において、アクセス端末１３０（ＡＴ）はアンテナ１２５及び１２２とＳＩＭＯ通信で作動しており、ここでアンテナ１２５及び１２２は順方向リンク１３５ＦＬ上でアクセス端末に情報を送信し、逆方向リンク１３５ＲＬ上でアクセス端末１３０からの情報を受信する。モバイル端末１４０、１５０及び１６０は、夫々ＳＵ−ＭＩＭＯモードでアンテナ１１９及び１１６と通信する。ＭＩＭＯチャネルが端末１４０、１５０及び１６０の各々とアンテナ１１９及び１１６との間に形成され、異種のＦＬである１４５ＦＬ、１５５ＦＬ、１６５ＦＬ及び異種のＤＬである１４５ＲＬ、１５５ＲＬ、１６５ＲＬを導く。更に、図１の概要において、端末１７０１−１７０６のグループ１８５はＭＵ−ＭＩＭＯにおいてスケジュールされ、グループ１８５における端末とアクセスポイント１１０におけるアンテナ１２８及び１１３との間に多数のＭＩＭＯチャネルが形成されている。順方向リンク１７５ＦＬ及び逆方向リンクＲＬ１７５ＲＬは、端末１７０１−１７０６と基地局１１０との間に存在する多数のＦＬ及びＲＬを表示する。
【００２７】
一態様において、ＬＴＥ及びＷｉＭＡＸなどのシステムは、周波数分割複式（ＦＤＤ）通信及び時分割複式（ＴＤＤ）通信の両方の中でＭＩＭＯ動作を活用できる。ＦＤＤ通信において、リンク１３５ＲＬ−１７５ＲＬは夫々のリンク１３５ＦＬ−１７５ＦＬと異なる周波数帯域を使用する。ＴＤＤ通信において、リンク１３５ＲＬ−１７５ＲＬ及び１３５ＦＬ−１７５ＦＬは同じ周波数リソースを利用する。しかしながら、前述のリソースは順方向リンク及び逆方向リンク通信の間の期間にわたって共有される。
【００２８】
別の態様において、システム１００は、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）及び／または他の適した多元接続スキームなどの、１つまたは複数の多元接続スキームを利用できる。ＴＤＭＡは、異なる時間間隔において伝送することにより異なる端末１３０−１６０及び１７０１−１７０６に関するトランスミッションが直交化される時分割多重（ＴＤＭ）を利用する。ＦＤＭＡは、異なる周波数サブキャリアにおいて伝送することにより異なる端末１３０−１６０及び１７０１−１７０６に関するトランスミッションが直交化される周波数分割多重（ＦＤＭ）を利用する。一例として、ＴＤＭＡ及びＦＤＭＡシステムは、多数の端末（例えば、１３０−１６０及び１７０１−１７０６）に関する伝送が、たとえ当該トランスミッションが同じ時間間隔または周波数サブキャリアにおいて送信されるとしても異なる直交符号（例えば、ウォルシュ−アダマール符号、ポリフェーズ符号、嵩（Kasami）符号）を使用して直交化できる、符号分割多重（ＣＤＭ）を使用することもできる。ＯＦＤＭＡは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用し、ＳＣ−ＦＤＭＡはシングルキャリアＦＤＭＡを利用する。ＯＦＤＭ及びＳＣ−ＦＤＭは、システム帯域幅を多数の直交サブキャリア（例えば、トーン、ビン）に分割でき、これらの各々はデータを用いて変調できる。典型的には、変調シンボルは、ＯＦＤＭを用いて周波数領域において、及び、ＳＣ−ＦＤＭを用いて時間領域において送信される。更に、及び／または、或いは、システム帯域幅は、１つまたは複数の周波数キャリアに分割でき、これらの各々は１つまたは複数のサブキャリアを包含できる。本願において説明されるパイロット設計及びＳＩＭＯ、ＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯユーザのスケジューリングはＯＦＤＭＡシステムに関して通常は説明されるものの、本願において開示される技術は多元接続において作動する実質的に任意の無線通信システムに同様に適用され得ることが認識されるべきである。
【００２９】
更なる態様において、システム１００における基地局１１０及び端末１２０は、１つまたは複数のデータチャネルを使用してデータを、及び、１つまたは複数の制御チャネルを使用してシグナリングを通信できる。システム１００によって利用されるデータチャネルは、各データチャネルが任意の所与の期間において唯一の端末によって使用されるよう、アクティブ端末１２０に割り当てられ得る。或いは、データチャネルは、多数の端末１２０に割り当て可能であり、これらはデータチャネル上で重ね合わせられ、または、直交してスケジュールされ得る。システムリソースを保存するために、システム１００によって利用される制御チャネルは、例えば符号分割多重を使用する多数の端末１２０の間で共有され得る。一例において、周波数及び時間においてのみ直交して多重されたデータチャネル（例えば、ＣＤＭを用いて多重されていないデータチャネル）は、対応する制御チャネルに比べて、チャネル状況及び受信機の不備による直交性の喪失の影響を受けにくいだろう。
【００３０】
アンテナの各グループ及び／またはそれらが通信するように設計された領域は、しばしばアクセスポイントのセクタとして参照される。セクタは、図１に説明されるように、全体のセル１８０であってもよいし、より小さな領域であってもよい。典型的には、セクタ化されるならば、セル（例えば１８０）は１１０などの単一のアクセスポイントによってカバーされる少数のセクタ（図示されない）を含む。本願において開示される種々の態様は、セクタ化された及び／またはセクタ化されていないセルを持つシステムにおいて使用され得ることが認識されるべきである。更に、任意の数のセクタ化された及び／またはセクタ化されていないセルを持つ全ての適した無線通信ネットワークは、本願に添付された請求項の範囲内にあるよう意図されていることが認識されるべきである。簡単化のために、本願において使用されるように「基地局（base station）」の用語は、セルを受け持つ局と同様にセクタを受け持つ局も両方参照し得る。以降の説明は通常は簡単化のために各端末が１つの受け持ちアクセスポイント（例えば１１０）と通信するシステムに関するが、端末は実質的に任意の数の受け持ちアクセスポイントと通信できることが更に認識されるべきである。
【００３１】
順方向リンク１３５ＦＬ−１７５ＦＬ上の通信において、アクセスポイント１１０の送信アンテナは、異なるアクセス端末１３０−１６０及び１７０１−１７０６に関する順方向リンクの信号対雑音比を改善するために、（例えば、ＳＤＭＡ通信を生じさせる）ビームフォーミングを利用できる。同様に、カバレッジの至る所にでたらめに散在するアクセス端末に伝送するためにビームフォーミングを使用するアクセスポイントは、全てのアクセス端末へ単一のアンテナを通じて伝送するアクセスポイントに比べて、隣接セルにおけるアクセス端末への干渉をあまり生じさせない。
【００３２】
基地局１１０は、セル１８０がその一部であるセルラネットワークにおける他のセル（図示されない）を受け持つ他の基地局（図示されない）とバックホールネットワークを経由して通信できることに注意されたい。そのような通信は、セルラネットワークバックボーン上で達成される２点間通信であり、これはパケットベースのインターネットプロトコル（ＩＰ）だけでなくＴ個のキャリア／Ｅ個のキャリアリンク（例えば、Ｔ１／Ｅ１ライン）を使用できる。
【００３３】
図２は、セットの物理レイヤチャネルを伝達するために階層的変調を活用する例示的なシステム２００を説明する。チャネルは、トラフィックチャネルまたは制御チャネル（例えば、チャネル品質表示（ＣＱＩ）、階数表示（ＲＩ）、アクナリッジメント／非アクナリッジメント（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）、プリコーディング行列表示（ＰＭＩ））であり得る。異種のチャネル、伝送または制御チャネルのいずれかは、一般的には異種のフォーマットを用いて伝達される。そのようなフォーマットは、典型的には、動作モードに基づく異種の伝達ビットを含む。例えば、ＬＴＥにおけるＡＣＫは、ＳＩＭＯにおいて１個の情報ビットを伝達する一方ＳＵ−ＭＩＭＯモードにおいて２ビットを伝達するが、ＣＱＩはＳＩＭＯにおいて５個の情報ビットを、及び、ＳＤＭＡ及びＳＵ−ＭＩＭＯにおいて８個の情報ビットを伝達する。ＬＴＥに関して、トラフィックまたは制御チャネルのアップリンク通信においてシングルキャリアＦＤＭＡ波形が通信のために利用されることも認識されるべきである。
【００３４】
例示的なシステム２１０において、目新しい階層的変調が提供される。階層的変調は、シングルキャリアＦＤＭＡフォーマットの中で、異種のチャネル、例えばＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２の同時通信を提供する。少なくともその目的のために、階層的変調コンポーネント２１４は、チャネルＪ（ＣＨＪ）２２８及びチャネルＫ（ＣＨＫ）２３２のような制御チャネルのセットを、コンスタレーションχＢ及びχＥの重ね合わせである変調コンスタレーションχに従って変調する。  
【数１】
2010529789.tif 000003
【００３５】
ここでαＢ及びαＥは階層的コンスタレーションχの階層的重みであり、αＢ２＋αＥ２＝１を満たす。コンスタレーションχＢ及びχＥの階層は、階層的重みの相対振幅によって決定され、当該相対振幅は「エネルギー比率（energy ratio）」εによって定められ、これは次のように定義できる。  
【数２】
2010529789.tif 000004
【００３６】
階層的重みは、エネルギー比率εの点から次のように表現できる。  
【数３】
2010529789.tif 000005
【００３７】
例えば数式（３）において定義されるように階層的重みを導出することは、符号化に関してより強いプロテクションを与えられるコンスタレーションを決定する一方、残りの重みに関連付けられたコンスタレーションはより弱いプロテクションを与えられる。本願において「プロテクション（protection）」の用語は消失の緩和を参照する。ほぼ対称のエラーレートは、小さな（Ｏ（１））エネルギー比率を通じて達成できる。
【００３８】
階層的変調コンポーネント２１４は、マッピングコンポーネント２１５がＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２に関連付けられたビットをコンスタレーションχＢ及びχＥに夫々マッピングすることを当てにする。係る構造は、以降に説明される（図３Ａを参照）。更に、階層的変調コンポーネント２１４は、（ノードＢ２４０によって）認められたトーンのセット（例えば、ＬＴＥにおいてトーンのセットは１つまたは複数のリソースブロック（ＲＢ）の等時性のスライスであってよく、各ＲＢはＯＦＤＭシンボルあたり１２個のサブキャリアを含む）内の、両方のチャネルＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２に関する情報ビットを含む、階層的コンスタレーションｃのポイントのセットを多重する多重（ＭＵＸ）コンポーネント２１６を含む。
【００３９】
階層的変調コンポーネント２１４は、多重化され、階層的に変調されたＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２に関するシンボルを伝達する。
【００４０】
コンスタレーションχ、χＢ及びχＥのセットは、コンスタレーションストア２２６に保存され得る。コンスタレーションストレージ２２６は、メモリ２２２の一部でもあり得ることが認識されるべきである。コンスタレーションχＢ及びχＥはアルファベットＡＢ及びＡＥを夫々処理し、当該アルファベットはｌｏｇ２Ｎλ個（λ＝Ｂ，Ｅ）のビットの符号化を提供するコードワードＮＢ及びＮＥを包含する。コンスタレーションχλは実質的に任意のコンスタレーションであってよく、階層的コンスタレーションχに加わる他のコンスタレーションと同じである必要はないことに注意されたい。例えば、コンスタレーションχλは、ＢＰＳＫ（binary phase-shift keying）変調、ＱＰＳＫ（quadrature phase-shift keying）変調、ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）、Ｍ−ＱＡＭ（M-ary QAM）等々に関連するコンスタレーションであり得る。例示的なシステム２００において通信のために利用される無線通信技術（例えば、ＬＴＥ、ＵＭＢ）次第で、変調の具体的なセット、ひいてはコンスタレーションが利用可能となるだろう。例えば、ＬＴＥにおいて、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭまたは６４−ＱＡＭが、物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）の変調のために利用可能である。
【００４１】
一態様において、設定コンポーネント２２２は、ＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２に関して特定の消失／エラー比率を確立するために、エネルギー比率または階層的重み２２４を調整できる。例えば、エネルギー比率は端末毎ベースで調整でき、これは（ｉ）フロー毎ベース（例えば、音声、ビデオ及び音楽ストリーミングなどの特定の実行アプリケーションは待ち時間及びジッタに敏感であり、故にエネルギー比率εは待ち時間及びジッタの緩和を確実にできるよう設定され得る）及び（ｉｉ）ＳＩＳＯ、ＳＩＭＯ、ＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯなどの装置動作モード毎ベースの調整を含み得る。一態様において、設定コンポーネントは、εを調整するための特別な表示（例えば、正の整数であるＥ個のビットのコードワード）、スケジューリング許可、他セクタ干渉表示、ハンドオーバー要求、アップリンク信号強度、等々の特定のシグナリング２２５を受信すると、エネルギー比率または階層的重み２２４を調整できる。同様に、受信データ２２５の特定の性質（例えば、受信データパケットの統計量、パケットフォーマット等々）は、エネルギー比率または階層的重み２２４の調整のきっかけになれる。
【００４２】
Ｔ層の階層、例えば、Ｔ個の階層的に変調された制御チャネル（Ｔは２よりも大きい正の整数）は、主題のイノベーションの範囲内にあることが、認識されるべきである。Ｔ層の階層は追加的な計算の複雑性及びシグナリングの複雑性を導入するものの、Ｔ個のチャネルの階層的変調は種々の利点を提供できる。例えば、多数のＡＣＫ／ＮＡＣＫチャネルが、異種のサービス品質要求、またはパケットフォーマットを備える異種のフローに応じて伝達できる。
【００４３】
例示的システム２００において、階層的変調コンポーネント２１０は、アクセス端末２１０に存在してよい。しかしながら、階層的変調コンポーネント２１０は制御チャネルを伝達する実質的に任意の端末に存在できることが認識されるべきである。
【００４４】
階層的に変調されたチャネルは、ノードＢ２４０によって受信できる。検出コンポーネント２１４は、受信した、階層的に変調された、ベースレイヤにおいて符号化されたＣＨＪ２２８及びエンハンスレイヤにおいて符号化されたＣＨＫ２３２を復号化する。ベースレイヤの復号化は、変調に関して利用された階層的コンスタレーションにおける全てのコードワードまたはコンスタレーションポイントからの対数尤度比（ＬＬＲ）の計算を通じて実施できる。エンハンスレイヤの復号化は、ベースレイヤの復号化と直列または並列して実施できる。エンハンスレイヤの直列的復号化は、（ｉ）ベースレイヤの検出及び軟シンボルからの復号ベースレイヤのキャンセルと、（ｉｉ）エンハンスメントレイヤのコンスタレーションコードワードからのＬＬＲの計算とを伴う。直列的復号化において、より頑健（例えば、低エラーレート）なチャネルを最初に復号化できることが認識されるべきである。即ち、ベースレイヤにおいて符号化されたチャネルが最初に復号化される。階層的な復号化により、一度ベースレイヤ情報のビットが復号化されると、コンスタレーションの象限の情報が直接に抽出される。並列的復号化は、階層的コンスタレーションの全てのコードワードからのＬＬＲの計算を当てにする。
【００４５】
検出コンポーネント２４４によって活用される検出のメカニズムは、ＭＬ（maximum likelihood）推定器、ＭＭＳＥ（minimum mean square equalizer）、ＺＥ（zero forcing）フィルタ、またはＭＲＣ（maximal ratio combining）フィルタを含み得る。前述の検出コンポーネントは、ＳＩＣ（successive interference cancellation）コンポーネントを追加的に組み入れることができる。更に、検出コンポーネント２４４は、受信シンボルを抽出するために、受信データストリームの直列−並列分割、サイクリックプレフィックス除去、及び逆／直接フーリエ及び／またはアダマール変換を実行できる。
【００４６】
Ｍ層の階層、例えば、Ｍ個の階層的に変調された制御チャネル（Ｍは２よりも大きい正の整数）は、直列または並列のいずれかで復号化できることが認識されるべきである。プロセッサ２５２は、検出コンポーネント２４４の動作（例えば計算）、機能性に関連付けられたロジック及び作用の少なくとも一部を実行するように構成されることに注意されたい。
【００４７】
検出コンポーネント２４４に加えて、ノードＢ２４０は階層的重み２２４を確立し、当該重み、またはその表示（階層的重みを設定するためにアクセス端末２１０におけるルックアップテーブルに関連して使用されるＬビットのコードワード）をデータまたは制御通信２５８において伝達できる設定コンポーネント２４８を含む。設定コンコンポーネント２４８は、ＱｏＳ（quality of service）（例えば、ＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２に関する具体的な消失／エラーレート）の少なくとも一部に基づいて、階層的重み２２４を調整できる。例えば、ＣＱＩ及びＡＣＫなどの制御チャネルにおけるエラーレートは、加入者に認められたサービス（例えば、ＧＢＲ（guaranteed bit rate）、ＡＢＲ（average bit rate）、及びＭＩＮＢＲ（minimum bit rate）、ＢＬＥＲ（block error rate）、ＰＥＲ（packet error rate）、ＢＥＲ（bit error rate）、及びＰＤＲ（peak data rate））などのＱｏＳメトリクスを保つために緊要であり得ることが認識されるべきである。異種の加入者は異種のレートレベルへのアクセスを備え得る（例えば、企業加入者はＭＩＮＢＲよりもむしろ一定のＧＢＲを確保する厳しいＱｏＳへのアクセスを備え得る）ので、設定コンポーネント２４８は階層的重み２２４を加入者毎ベースで調整できることに注意されたい。設定コンポーネント２２４は、階層的重みをフロー毎ベースでも調整でき、ここで加入者によって実行される異種のアプリケーションは異なる約定レート内で提供され、故に異なる品質、回復力、または制御のインテグリティ（ＣＱＩ及びＡＣＫにおけるエラーレート）が保証できる。例えば、音声通信、電子商取引、または無線銀行業務は正確なＣＱＩ及びＡＣＫに決定的に依存し得る一方、Ｗｅｂブラウジングまたはファイル転送などのアプリケーションはＣＱＩ及びＡＣＫの間のかなりの非対称な品質（例えば消失レート）を許容できる。
【００４８】
設定コンポーネントは、移動局の動作モードの変更に従ってエネルギー比率または階層的重みを設定できる。例えば、設定コンポーネント２４８は、移動局の動作モード（例えば、ＳＩＳＯ、ＳＩＭＯ、ＳＵ−ＭＩＭＯ、またはＭＵ−ＭＩＭＯ）のスケジュールされた変更への応答として、階層的重み２２４を調整し、または、その調整に関する表示を伝達することができる。前述の動作モードと、それらに与えられたキャパシティは、受け持ち端末におけるチャネル状態情報（例えば、チャネル強度状態及びパケット伝送効率を反映するＣＱＩ及びＡＣＫ）へのアクセスに実質的に異なる範囲で左右される。
【００４９】
更に、ユーザ装置は一般的には多数のアンテナ、マルチモード（多数のシステム帯域動作、ＷＣＤＭＡ、ＨＳＰＤＡなどの多数の電気通信技術、またはＧＰＳのような電気通信サービス）またはシングルモードチップセット、バッテリリソース（例えば、長放電特性時間、ソーラーパワー補助、・・・）等々のような技術的能力の特定のセットを持ち、これらはＣＱＩ、またはＡＣＫ／ＮＡＣＫなどの連立の制御チャネルの利用可能性または生成について実質的に異なる動作性能をもたらし得る。例えば、非常に非対称な品質のＣＨＪ２２８／ＣＨＫ２３２の生成及び伝送は、過度のオーバーヘッドまたは認められないバッテリ非効率をもたらし得る。設定コンポーネントは、階層的重み２２４を通じてＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２に関する相対品質を最適化できる。
【００５０】
一態様において、例示的なシステム２００では、設定コンポーネント２１７及び２４８は、上述の態様に従ってエネルギー比率または階層的重み２２４の値を自律的に発見、採用、または最適化するインテリジェントコンポーネント（図示されない）を当てにできる。その目的、及び主題のイノベーションの追加的な機能性に関連する主題の記述の他の部分における採用または最適化に関する他の目的について、「インテリジェンス（intelligence）」の用語は、結論を推論または引き出す能力、例えばシステムのまわりに存在する情報に基づいてシステムの現在または将来の状態を推測する能力を参照する。人工知能は、人間の介在なく特定のコンテクストまたは動作を識別し、またはシステムの特定の状態の確率分布を生成するために使用できる。人工知能は、無線通信システム（例えば、サービスセル１８０）上で利用可能なデータ（情報）のセットに対する高度数学アルゴリズム（例えば、決定木、ニューラルネットワーク、回帰分析、主成分分析などのクラスタ分析、ウェーブレット分解のようなスペクトル解析、遺伝的アルゴリズム、及び強化学習）の適用を当てにする。
【００５１】
特に、上述の種々の自動化された態様及び本願において説明される主題のイノベーションに関する他の自動化された態様を達成するために、インテリジェントコンポーネント（図示されない）は、データから学習し、そのように構成されたモデル（例えば、ＨＭＭ（Hidden Markov Model）及び関連する原型的な依存モデル、（例えば、ベイジアンモデルスコアまたは近似値を用いた構造探索によって作成された）ベイジアンネットワークなどのより一般的な確率的グラフィカルモデル）、ＳＶＭ（support vector machine）などの線形分類器、「ニューラルネットワーク（neural network）」方法論、ファジー論理方法論として参照される方法などの非線形分類器、データ融合を行う他のアプローチから推論を引き出すための非常に多くの方法論の１つを使用できる。
【００５２】
例示的なシステム２００において、検出コンポーネント２４４はノードＢ２１０に存在するが、この検出コンポーネントは無線環境で作動し、制御シグナリングを受信する実質的に任意の受信機に存在し得ることが認識されるべきである。
【００５３】
プロセッサ２５２及び２１８は、夫々ノードＢ２４０及びアクセス端末２１０における実質的に任意のコンポーネントについての本願において説明される機能性を実装するために必要な機能的動作（例えば計算）の少なくとも一部を実行するように構成されることに注意されたい。メモリ２５６及び２２２は、ノードＢ２４０またはアクセス端末２１０にその機能性を与えるときにプロセッサ２２５及び２１８によって夫々使用可能な、データ構造、コード命令、アルゴリズム及び類似のものを保持できる。
【００５４】
図３Ａ及び図３Ｂは、チャネルＣＨＪ２２８及びＣＨＫ２３２の階層的変調を説明する。図３Ａは、Ｐ個の情報ビットを備えるベースレイヤ３１０及びＱ個の情報ビットを含むエンハンスレイヤ３２０の夫々の図である。ベースレイヤ及びエンハンスメントレイヤにおけるビットは、個別に符号化される。Ｐ＋Ｑ個のビットの変調は階層的コンスタレーションｃ  ３３０に基づいており、これは２つのコンスタレーションを備えており、一方は２Ｑ個のコードワードを備えるコンスタレーションχＢ  ３３６であり他方は２Ｐ個のコードワードを備えるコンスタレーションχＥ  ３３８である。情報ビットのχ３３０のアルファベットへのマッピングは、ベースレイヤ及びエンハンスメントレイヤに従って実行され、ここでコードワードまたはコンスタレーションポイントにおいて変調された最初のＰ個のビットは第１のチャネルＣＨＪ２２８に対応し、引き続くＱ個のビットは第２のチャネルＣＨＫ２３２に同様に対応する。
【００５５】
図３Ｂは、実例となる階層的重みαＢ  ３５８及びαＥ  ３６２を表示する図である。前述のように階層的重みはエネルギー比率ε＝αＢ２／αＥ２を定義し、これはχＢ  ３３６及びχＥ  ３３８の間の２層の階層を定量する。より大きな階層的重みは、より大きな程度のプロテクションを、このより大きな重みを伴うコンスタレーションに関連付けられた変調情報ビットに与える。プロテクションを完全にするために、ビットマッピングは、ベースレイヤにおけるビットがコンスタレーションコードワードにおける最初のＰ個のビットにマッピングされ、かつエンハンスメントレイヤにおけるビットが残りのＱ個のビットにマッピングされるという意味において階層的であるべきである。
【００５６】
図４は、２つのＱＰＳＫの重ね合わせである例示的な階層的重みχを説明し、χにおけるビットマッピングはベースレイヤ３１０に関する２個の情報ビット及びエンハンスメントレイヤ３２０に関する２個の情報ビットに由来する。第１のコンスタレーションχＢ  ４１０及び第２のコンスタレーションχＥ  ４２０は、ＣＨＪ２２８（例えばＡＣＫチャネル）及びＣＨＫ２３２（例えばＣＱＩチャネル）に関連付けられている２個の情報ビットを夫々マッピングする。結果として生じる階層的コンスタレーションｃ  ４３０における各象限は、ベースレイヤに関する同じペアの情報ビット、例えば第１の象限（Ｉ，Ｑ＞０）において「００」、に関連付けられる一方、各象限において異種のコンスタレーションポイントはエンハンスメントレイヤに関する異種のペアの情報ビットを伴う。コンスタレーション４１０及び４２０は個別に符号化され、そのような符号化はχＢ  ４１０及びχＥ  ４２０の間のエネルギー比率に関係なく同じままであることに注意されたい。各象限におけるベースレイヤビットの冗長性は、エンハンスメントレイヤの情報ビットに対して増大した相対的プロテクションを提供する。
【００５７】
図５Ａから図５Ｄまでは、夫々エネルギー比率｛ε１，ε２，ε３，ε４｝に関するＱＰＳＫコンスタレーションの重ね合わせである、階層的コンスタレーション｛χ１，χ２，χ３，χ４｝を説明する。参考までに、１６−ＱＡＭコンスタレーションも各χμ（μ＝１，…，４）と併せて説明されている。エネルギー比率が増えるにつれ、階層的コンスタレーションχμは、コードワードまたはコンスタレーションポイントのよりはっきりとした塊を表示する。故に、異種の塊におけるコードワードを用いて符号化されるベースレイヤ（例えば、ＣＨＪ２２８）に関連付けられるビットでの通信エラーは実質的に緩和される一方、エンハンスメントレイヤ（例えば、ＣＨＫ２３２）でのビットエラーレートは増大する。エネルギー比率を調整することは、ベースレイヤビットに関する具体的な消失レートを調整するメカニズムを提供する。しかしながら、ベースレイヤプロテクションのそのような調整は、エンハンスレイヤのビットエラーレートを犠牲にして達成される。故に、ベースレイヤにマッピングされるチャネル及びエンハンスレイヤにマッピングされるチャネルに関する具体的な消失を保証する種々の通信条件に基づいてトレードオフが達成され得る。図５Ａにおいて説明されるように、ε＝４を持つ階層的コンスタレーションχ１は、ほとんど１６ＱＡＭと同じくらい対称である。しかしながら、階層的コンスタレーションχ１  ５００のコヒーレント性、及びベースレイヤビットが階層的コンスタレーションコードワードにおける第１の符号化情報ビットであることを考慮すると、各象限におけるコードワードはベースレイヤと同一の情報ビットを伝達するままであり、故にベースレイヤはその対応するエンハンスレイヤに比べてかなり大きく回復力に富む。図５Ｂは、ε＝４からε＝９へのエネルギー比率の増大が、各象限における４個のコードワードの明らかに密集したグループを提示する、χ２  ５２５をもたらすことを示す。密集は、異種のベースレイヤ情報ビットに関連付けられたコンスタレーションポイント間の相違を増大させ、故に同一の象限内のコードワードにマッピングされるエンハンスレイヤ情報ビットの回復力を犠牲にして、実質的に大きなプロテクションがベースレイヤに与えられる。図５Ｃは、エネルギー比率ε＝１９を通じて定義されるχ３  ５５０に関する各象限における更にはっきりとした密集を示している。χ３  ５５０は、エンハンスレイヤビットに対するより小さなプロテクションを犠牲にして、より大きなプロテクションをベースレイヤビットに与える。図５Ｄは、ε＝２５を用いた重ね合わせに由来するχ４  ５７５に関してコンスタレーションポイントの更にはっきりとした密集を示しており、当該密集はエンハンスレイヤビットの回復力を犠牲にして、ベースレイヤ情報ビットのインテグリティを更に増大させる。
【００５８】
図６は、階層的重ね合わせの代わりとしての、或いは、階層的重ね合わせに加えての、グレイ符号化を通じて消失／エラー回復力を提供するコンスタレーションを説明する。１６−ＱＡＭを用いたグレイマッピングは、単一のコンスタレーション、またはアルファベットに対する低減を通じて複雑性を低減させることが認識されるべきである。前述のように、グレイマッピングを用いた１６−ＱＡＭは、情報ビットのマッピングがＭＳＢ（most significant bit）及びＬＳＢ（least significant bit）の間の相違を当てにする、グレイ符号化を用いた類似的なχ１（例えばε＝４）の階層的コンスタレーションである。第１のチャネル（例えばＣＨＪ２２８）及び第２のチャネル（ＣＨＫ２３２）に与えられるプロテクションは、実質的に同じであることが認識されるべきである。
【００５９】
図７は、本願において説明される１つまたは複数の態様に従って無線環境においてセル（またはセクタ）通信を提供できるＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）システムにおける送信機システム７１０（ノードＢ２４０など）及び受信機システム７５０（例えば、アクセス端末２１０）の一実施形態のブロック図７００である。送信機システム７１０において、多数のデータストリームに関するトラフィックデータがデータソース７１２から送信（ＴＸ）データプロセッサ７１４へ供給され得る。一実施形態において、各データストリームは、夫々の送信アンテナ上で送信される。ＴＸデータプロセッサ７１４は、各データストリームに関するトラフィックデータを、符号化データを供給するために当該データストリームに関して選択された特定の符号化方式に基づいて、配列し、符号化し、インタリーブする。各データストリームに関する符号化データは、ＯＦＤＭ技術を使用するパイロットデータを用いて多重化されてよい。パイロットデータは、典型的には、既知のやり方で処理され、かつ、チャネル応答を推定するために受信機システムにおいて使用され得る、既知のデータパターンである。各データストリームに関する多重化されたパイロット及び符号化データは、変調シンボルを供給するために当該データストリームに関して選択された特定の変調方式（例えば、ＢＰＳＫ（binary phase-shift keying）、ＱＰＳＫ（quadrature phase-shift keying）、Ｍ−ＰＳＫ（multiple phase-shift keying）、Ｍ−ＱＡＭ（m-order quadrature amplitude modulation））に基づいて、変調（例えば、シンボルマッピング）される。各データストリームに関するデータレート、符号化及び変調は、プロセッサ７３０によって実行される命令によって決定されてよく、データと同様に命令もメモリ７３２に保存されてよい。
【００６０】
全てのデータストリームに関する変調シンボルはＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ７２０に供給され、これは変調シンボル（例えばＯＦＤＭ）を更に処理してよい。ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ７２０は、ＮＴ個の変調シンボルストリームをＮＴ個の送受信機（ＴＭＶＲ／ＲＣＶＲ）７２２Ａから７２２Ｔまでに供給する。ある種の実施形態において、ＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ７２０はビームフォーミング重み（またはプリコーディング）をデータストリームのシンボル及びシンボルが送信されるアンテナに適用する。各送受信機７２２は、１つまたは複数のアナログ信号を提供するために夫々のシンボルストリームを受信及び処理し、ＭＩＭＯチャネル上の送信に適した変調シンボルを提供するためにアナログ信号を更に調整（例えば、増幅、フィルタリング及びアップコンバート）する。送受信機７２２Ａから７２２ＴまでからのＮＴ個の変調シンボルは、ＮＴ個のアンテナ７２４１から７２４Ｔまでから夫々送信される。受信機システム７５０において、送信された変調信号がＮＲ個のアンテナ７５２１から７５２Ｒまでによって受信され、各アンテナ７５２からの受信信号は夫々の送受信機（ＲＣＶＲ／ＴＭＴＲ）７５４Ａから７５４Ｒまでに供給される。各送受信機７５４１−６５４Ｒは、夫々の受信信号を調整（例えば、フィルタリング、増幅及びダウンコンバート）し、サンプルを提供するために調整済み信号をデジタル化し、対応する「受信(received)」シンボルストリームを提供するためにサンプルを更に処理する。
【００６１】
ＲＸデータプロセッサ７６０は、ＮＴ個の「検出(detected)」シンボルストリームを提供するために、特定の受信処理技術に基づいてＮＲ個の送受信機７５４１−６５４ＲからのＮＲ個の受信シンボルストリームを受信及び処理する。ＲＸデータプロセッサ７６０は、データストリームに関するトラフィックデータを回復するために、各検出シンボルストリームを復調、デインタリーブ及び復号する。ＲＸデータプロセッサ７６０による処理は、送信機システム７１０におけるＴＸ  ＭＩＭＯプロセッサ７２０及びＴＸデータプロセッサ７１４によって実行される処理と相補的である。プロセッサ７７０は、どのプリコーディング行列を使用するかを周期的に決定し、係る行列はメモリ７７２に保存され得る。プロセッサ７７０は、行列インデックス部分及び階数値部分を備える逆方向リンクメッセージを配列する。メモリ７７２は、プロセッサ７７０による実行時に逆方向リンクメッセージの配列をもたらす命令を保存されてよい。アップリンクメッセージは、通信リンクまたは受信データストリームまたはそれらの組み合わせに関わらず、種々のタイプの情報を備えてよい。一例として、係る情報はチャネル品質表示、スケジュール済みリソースを調整するためのオフセット、及び／またはリンク（またはチャネル）推定に関するサウンディング参照信号を包含できる。アップリンクメッセージは、データソース７３６からの多数のデータストリームに関するトラフィックデータも受信するＴＸデータプロセッサ７３８によって処理され、変調器７８０によって変調され、送受信機７５４Ａから７５４Ｒまでによって調整され、送信機システム７１０へ送信される。アップリンクメッセージは同時に送信される多数のチャネルを含むことができ、係るシナリオは少なくとも一部において本願において前述の態様に従って作動できる階層的変調コンポーネント７８１によって扱われることが認識されるべきである。
【００６２】
送信機システム７１０において、受信機システム７５０からの変調信号はアンテナ７２４１−７２４Ｔによって受信され、送受信機７２２Ａ−７２２Ｔによって調整され、復調器７４０によって復調され、受信機システム７５０によって送信された逆方向リンクメッセージを抽出するためにＲＸデータプロセッサ７４２によって処理される。プロセッサ７３０は、ビームフォーミング重みを決定するためにどのプリコーディング行列を使用するかを決定し、抽出メッセージを処理する。
【００６３】
受信機７５０がＳＩＭＯ、ＳＵ−ＭＩＭＯ及びＭＵ−ＭＩＭＯにおいて作動するよう動的にスケジュールされ得るならば、シングルキャリア波形内で２つのチャネルを同時に送信するときに異種の階層的変調が保証され得る。階層的コンスタレーションに関する階層的重みの調整が、スケジュールされた動作モードの変化に応じて実施され得る。次に、これらの動作モードにおける通信が説明される。ＳＩＭＯモードにおいて受信機における単一のアンテナ（ＮＲ＝１）が通信のために使用されることに注意されたい。故に、ＳＩＭＯ動作は、ＳＵ−ＭＩＭＯの特別な事例として解釈できる。シングルユーザＭＩＭＯ動作モードは、図７で説明済みのように、及び、そこに関連して説明された動作に従って、単一の受信機システム７５０が送信機システム７１０と通信する場合に相当する。係るシステムにおいて、ＮＴ個の送信機７２４１−７２４Ｔ（ＴＸアンテナとしても認識される）及びＮＲ個の受信機７５２１−７５２Ｒ（ＲＸアンテナとしても認識される）は、無線通信のためにＭＩＭＯ行列チャネル（例えば、低速または高速フェージングを伴う、レイリーチャネルまたはガウスチャネル）を形成する。前述のように、ＳＵ−ＭＩＭＯチャネルは、ランダム複素数のＮＲ×ＮＴ行列によって説明される。チャネルの階数はＮＲ×ＮＴ行列の代数的階数に等しく、これは空間−時間または空間−周波数符号化に関して、階数はストリーム間干渉を与えることなくＳＵ−ＭＩＭＯチャネル上で送信され得る独立データストリーム（またはレイヤの）数ＮＶ≦min｛ＮＴ，ＮＲ｝に等しい。
【００６４】
一態様において、ＳＵ−ＭＩＭＯモードでは、ＯＦＤＭを用いた送信／受信シンボルは、トーンωにおいて、次のように表され得る。  
【数４】
2010529789.tif 000006
【００６５】
ここで、ｙ（ω）は受信データストリームであって、かつ、ＮＲ×１ベクトルであり、Ｈ（ω）はトーンωにおけるチャネル応答ＮＲ×ＮＴ行列（例えば、時間依存チャネル応答行列ｈのフーリエ変換）であり、ｃ（ω）はＮＴ×１出力シンボルベクトルであり、ｎ（ω）はＮＲ×１雑音ベクトル（例えば、加法的な白色ガウス雑音）である。プリコーディングは、ＮＶ×１レイヤベクトルをＮＴ×１プリコーディング出力ベクトルに変換できる。ＮＶは、送信機７１０から送信されるデータストリーム（レイヤ）の実数であり、ＮＶは、チャネル状態（例えば、報告されたＣＱＩ）及び端末（例えば、受信機７５０）によるスケジューリング要求において報告された階数（例えば、ＲＩを通じて）に少なくとも部分的に基づいて送信機（例えば、送信機７１０、ノードＢ２５０、またはアクセスポイント１１０）の裁量でスケジュールされ得る。ＣＱＩ及びＲＩが同時に伝達される一事例において、チャネルの各々の適切な報告品質（例えば、エラーレート）を確実にするために階層的シミュレーションを活用できることが認識されるべきである。ｃ（ω）は、少なくとも１つの多重化方式、及び送信機によって適用される少なくとも１つのプリコーディング（ビームフォーミング）方式の結果であることが認識されるべきである。また、ｃ（ω）は電力利得行列を用いて畳み込まれ、これは送信機７１０が各データストリームＮＶを送信するために割り当てる電力量を決定する。係る電力利得行列は、端末（例えば、アクセス端末２２０、受信機７５０またはＵＥ１４０）に割り当てられるリソースであり得ると共に、電力調整オフセットを通じて制御され得ることが認識されるべきである。
【００６６】
前述のように、一態様に従って、端末のセット（例えば、モバイル１７０１−１７０６）のＭＵ−ＭＩＭＯ動作は、主題のイノベーションの範囲内である。更に、スケジュールされたＭＵ−ＭＩＭＯ端末は、ＳＵ−ＭＩＭＯ端末及びＳＩＭＯ端末と一緒に作動する。図８は、受信機７５０と実質的に同一の受信機において具体化された３個のＡＴ７５０Ｐ、７５０Ｕ及び７５０ＳがノードＢを具体化する送信機７１０と通信する、例示的なマルチユーザＭＩＭＯシステム８００を説明する。システム７００の動作は、端末１７０１−１７０６などの、受け持ちアクセスポイント（例えば、１１０または２５０）に存在する集中型スケジューラによってサービスセル内でＭＵ−ＭＩＭＯ動作についてスケジュールされる、実質的に任意の無線機器のグループ（例えば、１８５）の動作を象徴することが認識されるべきである。前述のように、送信機７１０はＮＴ個のＴＸアンテナ７２４１−７２４Ｔを持ち、ＡＴの各々は多数のＲＸアンテナを持つ。即ち、ＡＴＰはＮＰ個のアンテナ７５２１−６５２Ｐを持ち、ＡＴＵはＮＵ個のアンテナ７５２１−７５２Ｕを持ち、ＡＰＳはＮＳ個のアンテナ７５２１−７５２Ｓを持つ。端末とアクセスポイントとの間の通信は、アップリンク８１５Ｐ、８１５Ｕ及び８１５Ｓを通じて達成される。同様に、ダウンリンク８１０Ｐ、８１０Ｕ及び８１０Ｓは、ノードＢ７１０と端末ＡＴＰ、ＡＴＵ及びＡＴＳとの間の通信を夫々促進する。また、各端末と基地局との間の通信は、図８及びその対応する記述において説明されるように、実質的に同一のコンポーネントを通じて、実質的に同一のやり方で実施されてよい。
【００６７】
端末は、アクセスポイント７１０によって受け持たれるセル（例えばセル１８０）内の異なる位置に設けられ得るので、各ユーザ装置７５０Ｐ、７５０Ｕ及び７５０Ｓはその独自の階数（または、等価的に、特異値分解）と共に、その独自のＭＩＭＯ行列チャネルｈα（α＝Ｐ、Ｕ及びＳ）及び応答行列Ｈαを持つ。基地局７１０によって受け持たれるセル内に存在する複数のユーザによりセル内干渉が存在し得る。係る干渉は、端末７５０Ｐ、７５０Ｕ及び７５０Ｓの各々によって報告されるＣＱＩ及びＡＣＫと同様に実質的に全てのトラフィック及び制御チャネルに作用し得る。従って、ノードＢは、同時に伝達されるときのＣＱＩ及びＡＣＫ報告の十分な正確さを確保するために、端末７５０Ｐ、７５０Ｕ及び７５０Ｓによって利用される階層的コンスタレーションのセットを調整できる。
【００６８】
図８では３個の端末を用いて説明されているが、ＭＵ−ＭＩＭＯシステムは任意の数の端末を備えることができ、係る端末の各々はインデックスｋを用いて以下に表示される。種々の態様に従って、アクセス端末７５０Ｐ、７５０Ｕ及び７５０Ｓの各々は、階層的に変調されたＣＱＩ及びＡＣＫをノードＢ７１０へ報告できる。更に、係る端末の各々は、通信のために使用されるアンテナのセットにおける各アンテナからサウンディング参照信号をノードＢ７１０へ送信できる。ノードＢ７１０は、ＳＵ−ＭＩＭＯまたはＳＩＭＯなどの異種の動作モードについて端末７５０Ｐ、７５０Ｕ及び７５０Ｓの各々を動的に再スケジュールできる。
【００６９】
一態様において、ＯＦＤＭを用いた送信／受信シンボルは、トーンωにおいて及びユーザｋに関して、次のように表され得る。  
【数５】
2010529789.tif 000007
【００７０】
ここで、シンボルは数式（１）と同じ意味を持つ。マルチユーザダイバーシチにより、ユーザｋによって受信される信号における他ユーザ干渉は、数式（２）の左手側の第２項を用いて表されることが認識されるべきである。プライム符号（'）のシンボルは、送信シンボルベクトルｃｋが総和から除外されていることを示している。級数の項は、セル内の他のユーザへ送信機（例えば、アクセスポイント２１０）によって送信されたシンボルのユーザｋによる（そのチャネル応答Ｈｋを通じての）受信を表す。
【００７１】
上記に示され、説明された例示的なシステムを考慮して、開示された主題の事項に従って実装され得る方法論は、図９、図１０及び図１１を参照していっそう認識されるだろう。説明の簡単さの目的で、方法論は一連のブロックとして示され、説明されるが、クレームされた主題の事項は、本願において描かれ、説明されているものから一部のブロックが異なる順序で、及び／または、他のブロックと同時に生じてよいように、ブロックの数または順序によって限定されないことが理解され、認識されるべきである。更に、全ての説明されたブロックが、本願において後述される方法論を実装するために必要とは限らない。ブロックに関連付けられる機能性は、ソフトウェア、ハードウェア、それらの組み合わせまたは任意の適した手段（例えば、デバイス、システム、プロセス、コンポーネント・・・）によって実装され得ることが認識されるべきである。また、この後及び本明細書の至る所で開示される方法論は、種々のデバイスへの係る方法論の移動または転送を容易にする製品に保存され得ることが更に認識されるべきである。本願において説明される方法論は、代替的に、状態図などにおける、一連のインタリーブされた状態またはイベントとして表現され得ることが認識されるべきである。また、本願において説明される異種の方法論の少なくとも一部の組み合わせから導出される方法論は、フローチャートを通じてよりはむしろ相互作用図またはコールフローとして表現されてよい。
【００７２】
図９は、チャネルの第１及び第２のセットを階層的に変調するための例示的な方法９００のフローチャートを提示する。一態様において例示的な方法９００は、アップリンクで情報を伝達するＬＴＥ移動局のように、シングルキャリア波形で情報を伝達する無線環境における送信機によって利用され得る。例示的な方法９００は、ＵＭＢ（ultra-mobile broadband）またはＷｉＭＡＸ（worldwide interoperability for microwave access）などの周波数分割多重を当てにする実質的に任意の無線通信技術において活用され得ることが認識されるべきである。
【００７３】
動作（act）９１０において、第１のチャネルのＰ個の情報ビットが、第１の変調コンスタレーションにおいて符号化される。第１のチャネルは、データチャネル（ＰＵＳＣＨ）または制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）であり得る。第１の変調コンスタレーションは、Ｍ−ａｒｙ  ＱＡＭ等々を含む実質的に任意の変調コンスタレーションであり得る。動作９２０において、第２のチャネルのＱ個の情報ビットが、第２の変調コンスタレーションにおいて符号化される。第２のチャネルは、データチャネル（ＰＵＳＣＨ）または制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）であり得る。第１の変調コンスタレーションは、Ｍ−ａｒｙ  ＱＡＭ等々を含む実質的に任意のコンスタレーションであり得る。動作９３０において、階層的変調コンスタレーションが、第１及び第２の変調コンスタレーションの重み付き合成を通じて生成される。一態様において、重みは設定可能なエネルギー比率εによって決定される（数式（３）及び図３Ａ−図３Ｂを参照）。エネルギー比率は、重み付けされ、合成された変調コンスタレーションにおいて符号化された情報ビットの消失の相対的な程度を決定することを、少なくとも部分的に容易にする。動作９４０において、第１及び第２のチャネルが、階層的変調コンスタレーションを用いて変調される。動作９５０において、階層的に変調された第１及び第２のチャネルが伝達される。一態様において、第１及び第２のチャネルはシングルキャリアで伝達される。階層的変調コンスタレーションを通じての第１及び第２のチャネルの情報ビットの変調は、通信がシングルキャリアを通じて達成され得ることを確実にすることに注意されたい。
【００７４】
図１０は、本願において説明される主題のイノベーションの態様に係る階層的重みのセットを設定するための例示的な方法のフローチャートである。動作１０１０において、階層的重みのセット（例えば、αＢ及びαＥ）、またはエネルギー比率が設定される。係る設定は、端末毎ベース、フロー毎ベースまたは加入者毎ベースで実装され得る。階層的重みは、（１）ＧＢＲ、ＡＢＲ、ＢＥＲ、ＰＥＲ、ＢＬＥＲ、典型的にはスケジューリング優先度を決定するトラフィック処理優先度（受け持たれる移動局におけるチャネル品質表示によって一般的に指示される）などのＱｏＳ仕様及び（２）ユーザ装置の能力または動作モードに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。他のソース、メトリクスまたはパラメータも階層的重みまたはエネルギー比率を決定するために利用され得ることが認識されるべきである。一態様において、階層的重みまたはエネルギー比率の設定は、機器のスケジュールされた動作モードにおける変更（例えば、移動局がＳＩＭＯ動作からＭＩＭＯ動作に切り替わる）のように、前述のソース（１）または（２）における変更に応じて自律的または動的に調整され得る。動作１０２０において、設定された階層的重みのセットにおける第１の重みが第１の符号化コンスタレーションに割り当てられ、設定された階層的重みのセットにおける第２の重みが第２の符号化コンスタレーションに割り当てられる。動作１０３０において、設定された階層的重みのセットが保持される。一態様において、階層的重みは、当該階層的重みを設定するネットワーク機器上のメモリに保存され得る。動作１０３０において、設定された階層的重みが伝達される。
【００７５】
図１１は、階層的に変調された第１及び第２チャネルの情報ビットを復号化するための例示的な方法のフローチャートを提示する。動作１１１０において、第１及び第２のレイヤにおいて階層的に変調された第１及び第２のチャネルが受信される（階層（layered）符号化方式の説明に関して図３Ａ及び図３Ｂを参照）。第１及び第２のチャネルは、無線通信を達成するシステムにおける実質的に任意のトラフィックまたは制御チャネルであり得る。動作１１２０において、第１のチャネルの情報ビットに関連する第１のレイヤが復号化される。第１のレイヤは第２のチャネルの情報ビットを搬送しないことに注意されたい。動作１１３０において、第２のチャネルにおける情報ビットに関連する第２のレイヤが復号化される。例えば第１及び第２のチャネルが階層的に変調される、受信ビットストリームの階層符号化を考慮して、第２のレイヤは（ｉ）第１のレイヤとの並列的復号化（例えばＬＬＲが全てのコンスタレーションポイントに関して計算される）または（ｉｉ）ビットマッピング構造の情報（knowledge）を活用する直列的復号化（ベースレイヤからの復号ビットが軟シンボルからキャンセルされ、ＬＬＲがエンハンスメントレイヤコンスタレーションポイントから計算される）を通じて復号化され得る。
【００７６】
次に、開示された主題の事項の態様を可能にさせるシステムが、図１２及び図１３に関連して説明される。係るシステムは、機能的ブロックを含むことができ、これはプロセッサ、電子機械、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせ（例えば、ファームウェア）によって実装される機能を表示する機能的ブロックであり得る。
【００７７】
図１２は、主題の明細書において開示される態様に従って階層的変調及びその利用を可能にする例示的なシステム１２００のブロック図を説明する。システム１２００は、少なくとも部分的に、モバイル（例えば、アクセス端末２１０）内に存在できる。システム１２００は、共同で動作できる電子コンポーネントの論理グルーピング１２１０を含む。主題のイノベーションの一態様において、論理的グルーピング１２１０は、第１の変調コンスタレーションにおいて第１の通信チャネルの情報ビットの第１のセットを符号化するための電子コンポーネント１２１５、第２の変調コンスタレーションにおいて第２の通信チャネルの情報ビットの第２のセットを符号化するための電子コンポーネント１２２５及び重み付けされた第１の符号化コンスタレーション及び重み付けされた第２の符号化コンスタレーションの合成を通じて階層的変調コンスタレーションを生成するために第１の重みを第１の符号化コンスタレーションに割り当て、第２の重みを第２の符号化コンスタレーションに割り当てるための電子コンポーネント１２３５を含む。更に、システム１２００は、階層的変調コンスタレーションを用いてトーンの共通セットにおいて第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを変調するための電子コンポーネント１２４５及び階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルを伝達するためのコンポーネント１２５５を含み得る。
【００７８】
システム１２００は、電子コンポーネント１２１５、１２２５、１２３５、１２４５及び１２５５に関連する機能を実行するための命令だけでなく、係る機能の実行中に生成され得る測定データまたは計算データを保持するメモリ１２５０も含み得る。メモリ１２６０の外部にあるように示されているものの、電子コンポーネント１２１５、１２２５、１２３５、１２４５及び１２５５の１つまたは複数がメモリ１２６０内に存在できることが理解されるべきである。
【００７９】
図１３は、主題の明細書に説明される態様に従って階層的に変調されたチャネルの復号化を可能にする例示的なシステム１３００のブロック図を説明する。システム１３００は、少なくとも部分的に、モバイル（例えば、アクセス端末２４０）内に存在できる。システム１３００は、共同で動作できる電子コンポーネントの論理グルーピング１３１０を含む。主題のイノベーションの一態様において、論理グルーピング１３１０は、階層的に変調された第１の通信チャネル及び第２の通信チャネルの情報ビットの第１のレイヤを復号化するための電子コンポーネント１３１５及び第１のレイヤの復号化の後に直列的に第２のレイヤを復号化する（第１のレイヤにおいて復号化された軟シンボルをキャンセルするための手段を含む）ための電子コンポーネント１３２５を含む。
【００８０】
システム１３００は、電子コンポーネント１３１５及び１３２５に関連する機能を実行するための命令だけでなく、係る機能の実行中に生成され得る測定データまたは計算データを保持するメモリ１３３０も含み得る。メモリ１３３０の外部にあるように示されているものの、電子コンポーネント１３１５及び１３２５の１つまたは複数がメモリ１３３０内に存在できることが理解されるべきである。
【００８１】
ソフトウェア実装に関して、本願において説明される技術は、本願において説明される機能を実行するモジュール（例えば、手続、関数（function）等々）を用いて実装されてよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに保存され、プロセッサによって実行されてよい。メモリユニットは、プロセッサ内部に実装されてもよいし、プロセッサ外部に実装されてもよく、この場合にメモリユニットは技術分野において知られている種々の手段を介してプロセッサと通信可能に結合され得る。
【００８２】
本願において説明される種々の態様または特徴は、方法、装置、または標準のプログラミング及び／または工学技術を使用する製品として実装されてよい。本願において使用される「製品（"article of manufacture"）」という用語は、任意のコンピュータ可読デバイス、キャリアまたは媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含することを意図されている。例えば、コンピュータ可読媒体は、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストライプなど）、光学ディスク（例えば、ＣＤ（compact disk）、ＤＶＤ（digital versatile disk）など）、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、カード、スティック、キードライブなど）を含み得るが、これらに限定されない。また、本願において説明される種々のストレージ媒体は、情報を保存するための１つまたは複数のデバイス及び／または他の機械可読媒体を表し得る。「機械可読媒体（"machine-readable medium"）」という用語は、命令及び／またはデータを保存、包含及び／または搬送可能な無線チャネル及び種々の他の媒体に限定されることなく、これらを含み得る。
【００８３】
本願において使用されるように、「プロセッサ（"processor"）」という用語は、古典的なアーキテクチャまたは量子コンピュータを参照できる。古典的なアーキテクチャは、シングルコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を備えるシングルプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を備えるマルチコアプロセッサ、ハードウェアマルチスレッド技術を用いるマルチコアプロセッサ、並列プラットフォーム、及び、分散共有メモリを持つ並列プラットフォームを包含するが、これらに限定されない。また、プロセッサは、集積回路、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）、ＰＬＣ（programmable logic controller）、ＣＰＬＤ（complex programmable logic device）、個別ゲートまたはトランジスタロジック、個別ハードウェアコンポーネント、または、本願において説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを参照できる。量子コンピュータアーキテクチャは、ゲート付きの（gated）または自己集合した（self-assembled）量子ドット、核磁気共鳴プラットフォーム、超伝導ジョセフソン接合などにおいて具体化された量子ビットに基づいてよい。プロセッサは、空間の使用を最適化するために、または、ユーザ装置の性能を強化するために、トランジスタ、スイッチ及びゲートベースの分子または量子ドットなどのナノスケールアーキテクチャを活用できるが、これらに限定されない。プロセッサは、例えばＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連結した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他の係る構成などの、計算デバイスの組み合わせとして実装されてもよい。
【００８４】
更に、主題の明細書において、「メモリ（"memory"）」という用語は、データストア、アルゴリズムストア、及び、例えばイメージストア、デジタルミュージック及びビデオストア、チャート及びデータベースなどであるがこれらに限定されない他の情報のストアを参照する。本願において説明されるメモリコンポーネントは、揮発性メモリまたは不揮発性メモリのいずれでもあり得るし、揮発性及び不揮発性メモリの両方を含み得る。限定でなく実例として、不揮発性メモリは、ＲＯＭ（read only memory）、ＰＲＯＭ（programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（electrically programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable ROM）、またはフラッシュメモリを含み得る。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとして動作するＲＡＭ（random access memory）を含み得る。限定でなく実例として、ＲＡＭはＳＲＡＭ（synchronous RAM）、ＤＲＡＭ（dynamic RAM）、ＳＤＲＡＭ（synchronous DRAM）、ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ（double data rate SDRAM）、ＥＳＤＲＡＭ（enhanced SDRAM）、ＳＬＤＲＡＭ（Synchlink DRAM）及びＤＲＲＡＭ（direct Rambus RAM）などの多くの形式で利用可能である。また、本願におけるシステム及び／または方法の開示されたメモリコンポーネントは、限定されることなく、これら及び任意の他の適した種類のメモリを包含することを意図されている。
【００８５】
上記説明は、１つまたは複数の実施形態の実施例を含む。勿論、前述の実施形態を説明するためのコンポーネントまたは方法論の全ての想定可能な組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は種々の実施形態の多数の更なる組み合わせ及び置換が可能であることを認めるかもしれない。従って、説明された実施形態は、添付の請求項の趣旨（spirit）及び範囲内に入る全てのそのような変更、修正及び変形を包含することを意図されている。更に、「含む（"include"）」という用語が詳細な説明または請求項のいずれかで使用される限りにおいて、係る用語は、「具備する（"comprising"）」が請求項における移行語として使用されるときに解釈されるのとある意味では同様に包括的である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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