(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャリア周波数上でＭＣ−ＣＤＭＡシンボルを伝送する電気通信システムのダウンリンクチャネルのためのＧＭＭＳＥタイプの等化方法であって、
複数の符号化された信号を伝送するために、送信機と複数の受信機との間に複数のリンクが確立され、各リンクは、
【数１】
0004451045.tif 000115
個の取り得る符号の中で個別の接続符号を使用し、少なくとも１つの受信機のために、種々のキャリア周波数において前記受信機によって受信される信号の成分を表すベクトル
【数２】
0004451045.tif 000116
が、観測可能なベクトル
【数３】
0004451045.tif 000117
を供給するために適合するフィルタリングステップにかけられ、
前記観測可能なベクトルは、平均二乗誤差最小化判定基準にしたがって、前記伝送されるシンボルの推定を行うために用いられ、
行列
【数４】
0004451045.tif 000118
が計算され、ただしＣは取り得る符号の行列であり、Ｈは、種々のキャリア周波数における伝送チャネルの特性を与える行列であり、
前記行列Ｂは、選択された符号に対応するＰ行およびＰ列のみを保持することにより、
大きさ
【数５】
0004451045.tif 000119
の行列Ｂ'まで短縮されることを特徴とする等化方法。
【請求項２】
複数のキャリア周波数上でＭＣ−ＣＤＭＡシンボルを伝送する電気通信システムのダウンリンクチャネルのためのＧＭＭＳＥタイプの等化方法であって、
複数の符号化された信号を伝送するために、送信機と複数の受信機との間に複数のリンクが確立され、各リンクは、
【数６】
0004451045.tif 000120
個の取り得る符号の中で個別の接続符号を使用し、少なくとも１つの受信機のために、種々のキャリア周波数において前記受信機によって受信される信号の成分を表すベクトル
【数７】
0004451045.tif 000121
が、観測可能なベクトル
【数８】
0004451045.tif 000122
を供給するために適合するフィルタリングステップにかけられ、
前記観測可能なベクトルは、平均二乗誤差最小化判定基準にしたがって、前記伝送されるシンボルの推定を行うために用いられ、
前記Ｎ個の取り得る符号を用いて符号化される信号の実際の、または推定された伝送レベルから、前記Ｎ個の取り得る符号の中の符号の１つのサブセットが選択され、
前記行列Ｂは、選択された符号に対応するＰ行およびＰ列のみを保持することにより、大きさＰ×Ｐの行列Ｂ'まで短縮されることを特徴とする等化方法。
【請求項３】
Ｎ個の中のＰ個の符号が選択される場合には、行列
【数９】
0004451045.tif 000123
（ただしｖｉ値は実際の、または推定された値である）は、この時点で、前記選択された符号に関連するレベルのみを含む、大きさＰ×Ｐの行列Ｖ'まで短縮され、前記推定は、行列
【数１０】
0004451045.tif 000124
を計算するステップを含み、ただし
【数１１】
0004451045.tif 000125
は各キャリア上の雑音の分散であり、ＩＰは大きさＰ×Ｐの単位行列であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の等化方法。
【請求項４】
前記推定は、線形方程式
【数１２】
0004451045.tif 000126
のシステムの解を求めるステップを含み、ただしＺ'は、選択された符号に対応するＰ個の成分まで、前記観測可能なベクトルＺを短縮したものであり、
【数１３】
0004451045.tif 000127
は、前記選択された符号を用いて種々のリンク上で推定されるシンボルのベクトルであることを特徴とする請求項３に記載の等化方法。
【請求項５】
ＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信システムの受信機のためのＧＭＭＳＥタイプの等化装置であって、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の等化方法を実施するための手段を備えることを特徴とする等化装置。
【請求項６】
ＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信システムのための受信機であって、請求項５に記載の等化装置を備えることを特徴とする受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信システムのダウンリンクチャネルのための等化方法および装置に関する。より詳細には、この発明は、ＧＭＭＳＥタイプの等化方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア符号分割多元接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重）変調と、ＣＤＭＡ多元接続技術とを組み合わせたものである。この多元接続技術は、ＰＩＭＲＣ’９３の会報に発表された論文「Multicarrier CDMA in indoor wireless radio networks」（Ｖｏｌ．１、１０９〜１１３ページ、１９９３年）においてＮ．Ｙｅｅ他によって初めて提案された。この技術の開発は、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｍａｇａｚｉｎｅ（１２６〜１３３ページ、１９９７年１２月）に発表された論文「Overview of Multicarriier CDMA」においてＨａｒａ他によって再検討された。
【０００３】
その周波数スペクトルを拡散するために、各ユーザの信号が時間領域において多重化されるＤＳ−ＣＤＭＡ（Direct Sequence Code Division Multiple Access：直接拡散符号分割多元接続）方式とは異なり、この方式では、シグネチャが周波数領域において信号を多重化し、そのシグネチャの各要素が異なるサブキャリアの信号と乗算される。
【０００４】
より正確には、図１は、所与のユーザｋのためのＭＣ−ＣＤＭＡ送信機の構成を示す。ｄｋ（ｉ）を、ユーザｋから送信されることになるｉ番目のシンボルとする。ただしｄｋ（ｉ）は変調アルファベットに属する。シンボルｄｋ（ｉ）は初めに、１１０において、ｃｋ（ｔ）で示され、Ｎ「チップ」からなる、拡散系列またはユーザのシグネチャによって乗算される。ただし各チップはＴｃのチップ長を有し、拡散系列の全長はシンボル周期Ｔに相当する。シンボルｄｋ（ｉ）と種々の「チップ」との乗算の結果は、シリアル／パラレル変換器１２０によって、Ｌシンボルのブロックに変換される。ただしＬは一般にＮの倍数である。式を簡略化するために、Ｌ＝Ｎと見なされるであろう。その後、Ｌシンボルのブロックは、モジュール１３０において、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）にかけられ、その後、パラレル／シリアル変換器１４０に送られる。シンボル間干渉を防ぐために、伝送チャネルのパルスタイプの応答の時間より長い時間長を有するガード区間が、ＭＣ−ＣＤＭＡシンボルに付加される。この区間は、そのシンボルの開始と同一になるように選択された接尾部を付加する（図示せず）ことにより得られる。こうして得られたシンボルは、１５０において、ユーザチャネル上で送信するために増幅される。したがって、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、スペクトル領域において拡散され（ＩＦＦＴ前に）、その後ＯＦＤＭ変調されるものと分析することができることは明らかである。
【０００５】
実際には、基地局は、Ｉシンボルのフレームの形で、ユーザｋのためのデータを送信し、各シンボルｄｋ（ｉ）は、
【数１４】
0004451045.tif 000002
の場合に
【数１５】
0004451045.tif 000003
になるように、シンボル周期Ｔに等しい時間長を有する実際のシグネチャｃｋ（ｔ）によって拡散される。その際、ＭＣ−ＣＤＭＡシンボル間のガード区間を省略するものとすると、時間
【数１６】
0004451045.tif 000004
において変調される信号は、以下のように書き表すことができる。なお、以下の全ての数式中の記号「．」は、乗算「×」を示す「・」と同義で用いており、実質的に省略可能である。
【数１７】
0004451045.tif 000005
ただし、ｖｋは、送信ユニットのための定数である、ユーザｋによって送信される信号の振幅である。
【０００６】
所与のユーザｋのためのＭＣ−ＣＤＭＡ受信機が、図２に概略的に示される。
【０００７】
変調された受信信号は、「チップ」周波数でサンプリングされ、ガード区間に属するサンプルは除去される（除去については図示されない）。得られた信号は以下のように書き表すことができる。
【数１８】
0004451045.tif 000006
ただし、Ｋはユーザの数であり、
【数１９】
0004451045.tif 000007
であり、また、
【数２０】
0004451045.tif 000008
は、時間ｉ．Ｔにおいて送信されるＭＣ−ＣＤＭＡシンボルのサブキャリア
【数２１】
0004451045.tif 000009
の周波数に対するユーザｋのチャネルの応答を表しており、ｂ（ｔ）は受信された雑音である。
【０００８】
ダウンリンクチャネルについて考えてみると、伝送チャネルは同一の特性を有し、
【数２２】
0004451045.tif 000010
と書き表すことができる。これ以降、本検討はダウンリンクチャネルに限定されるであろう。
【０００９】
「チップ」周波数でサンプリングすることにより得られるサンプルは、シリアル／パラレル変換器２１０にパラレルに入力され、その後、モジュール２２０においてＦＦＴが行われる。２２０から出力される、周波数領域のサンプルは等化され、ユーザｋのシグネチャによって逆拡散される。これを果たすために、周波数領域のサンプルは、乗算器２３００、．．．、２３０Ｌ−１内の係数
【数２３】
0004451045.tif 000011
によって乗算され、その後、シンボル
【数２４】
0004451045.tif 000012
を出力として供給するために、ステップ２４０において加算される。
【００１０】
現在、当分野において種々の等化の実現可能性が想定されている。
ＭＲＣ（Maximum Ratio Combining：最大比合成）は、係数
【数２５】
0004451045.tif 000013
の使用によって規定される。ただし＊は共役複素数を示す。
ＥＧＣ（Equal Gain Combining：等利得合成）は、係数
【数２６】
0004451045.tif 000014
の使用によって規定される。ただし
【数２７】
0004451045.tif 000015
である。
ＺＦ（Zero forcing：ゼロフォーシング）では、
【数２８】
0004451045.tif 000016
であり、閾値（Ｔｈ）を有し、
【数２９】
0004451045.tif 000017
の場合には、
【数３０】
0004451045.tif 000018
であり、そうでない場合には
【数３１】
0004451045.tif 000019
（または
【数３２】
0004451045.tif 000020
）である。
【００１１】
最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）アルゴリズムは、各キャリア上の平均二乗誤差
【数３３】
0004451045.tif 000021
を最小にする。ただし、σ２は、キャリア上の雑音の分散である。
【００１２】
ＭＣ−ＣＤＭＡでは、ガード区間の存在によって、シンボル間干渉を無視できるようになる。したがって、等化は、複素係数によって単に乗算することにより、キャリア毎に行うことができる。
【００１３】
図２に示される受信機は、他のユーザに起因する干渉を考慮に入れることなく、ユーザｋのデータを復号化する。このため、それはシングルユーザまたはＳＵと呼ばれる。この理由により、それはシングルユーザまたはＳＵと呼ばれる。
【００１４】
特にＣＤＭＡ電気通信システムでは、マルチユーザ検出技術が知られている。それらの技術は、他のユーザによって生成される干渉を考慮することに関する共通の特徴を有する。
【００１５】
ＭＣ−ＣＤＭＡのためのマルチユーザ検出またはＭＵＤ技術は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓに発表された、J-Y. Beaudais、J.F. HelardおよびJ. Citerneによる論文「A novel linear MMSE detection technique for MC-CDMA」（Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ７、６６５〜６６６ページ、２０００年３月３０日）において提示された。提案された等化方式は、もはやキャリア毎ではなく、全てのキャリアを考慮に入れて、ＭＣ−ＣＤＭＡシンボル毎に動作する。このため、それは、ＧＭＭＳＥ（グローバル最小平均二乗誤差）等化、または同じくＭ−ＭＭＳＥ（行列最小平均二乗誤差）等化とも呼ばれる。その目的は、推定されたシンボル
【数３４】
0004451045.tif 000022
と送信されたシンボルｄｋ（ｉ）との間の平均二乗誤差を最小にすることである。
【００１６】
ユーザｋのためのＧＭＭＳＥ等化（この場合には、ユーザ毎のＭＭＳＥとも呼ばれる）を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機が図３に示されている。その受信機は、等化が、種々のキャリアの信号の行列Ｑとの乗算３３１によって達成される点で図２の受信機とは異なる。３３２０、．．．３３２Ｌ−１においてユーザｋのシグネチャで乗算により逆拡散し、３４０において加算した後に、推定されたシンボル
【数３５】
0004451045.tif 000023
を供給するために、得られた信号は、３６０において、ユーザｋに関連する伝送レベルｖｋによって乗算される（時間の添え字ｉは、簡略化するために省略されるであろう）。
【００１７】
種々のユーザに伝送されるシンボルｄｋを推定する、ＧＭＭＳＥ等化を有するＭＣ−ＣＤＭＡ受信機が図４に示されている。モジュール４１０、４２０および４３１は、モジュール３１０、３２０および３３１と同じである。逆拡散は、４３２において、行列ＣＨによる乗算を用いて行われる。ただし、ＣはＮ個の取り得る符号の行列である（
【数３６】
0004451045.tif 000024
は共役転置行列である）。より正確には、行列Ｃは、その列がＮ個の取り得る符号ｃｋ（ｋ＝０，．．．，Ｎ−１）からなる行列であり、各符号は、その成分が系列ｃｌｋを形成するベクトルである。４３２の出力ベクトルは、４３３において、行列ＶＨによる乗算にかけられる。ただし、
【数３７】
0004451045.tif 000025
は、基地局によってＮ人の取り得るユーザに送信される信号の振幅ｖｋを表す直交行列である。基地局がＮ人のユーザより少ないユーザにサービスを提供するとき、言い換えると、そのシステムが最大負荷で動作していないとき、未使用の符号に対応する伝送レベルは０である。
【００１８】
ＦＦＴステップ４２０から出力されるＭＣ−ＣＤＭＡ信号は、その成分が種々のキャリアに対応する、大きさＮのベクトルＹの形で書き表すことができる。上記の表記法を用いると、Ｙは、種々のユーザに伝送されるシンボルｄｋのベクトルＤの関数として表すことができる。
【数３８】
0004451045.tif 000026
ただし、
【数３９】
0004451045.tif 000027
であり、ｂは雑音成分のベクトルである。
【００１９】
直交行列Ｈは、種々のサブキャリアに対するそのチャネルの周波数応答を表しており、すなわち
【数４０】
0004451045.tif 000028
である。
【００２０】
ウィーナーフィルタリングによってベクトルＤを推定することができるベクトルＹを観測することができる。
【数４１】
0004451045.tif 000029
が、ウィーナー・ホッフ方程式による、種々のユーザのための推定されたシンボルのベクトルである場合には、
【数４２】
0004451045.tif 000030
ただし、ＲＤＹ、ＲＹＹ、ＲＤＤはそれぞれ、ＹおよびＤの共分散行列、Ｙの自己分散行列、Ｄの自己分散行列である。伝送されたシンボルｄｋの相関が元に戻されるものと仮定される場合には、これは、ＲＤＤ＝ＩＮを与え、したがって、
【数４３】
0004451045.tif 000031
【００２１】
【数４４】
0004451045.tif 000032
であるため、（５）から、等化行列Ｑを以下の形にすることができるものと推定される。
【数４５】
0004451045.tif 000033
【００２２】
（６）によって示されるように、その等化演算は、行列ＡＡＨと、行列
【数４６】
0004451045.tif 000034
の逆行列との計算（または同じく、ランクＮの線形システムの解）に依存する。これらの計算は、移動端末のリソースを消費し、それらが頻繁に実行されなければならない場合には、特に伝送チャネル上で急速に変動が生じる場合にはなおさら消費が激しくなる。しかしながら、端末のリソースは、移動体電気通信システムのまさに決定的な部分を構成することがわかっている。
【００２３】
この発明の根底をなす課題は、著しい計算リソースを使用しない、ＭＣ−ＣＤＭＡ電気通信システムのダウンリンクチャネルのためのＧＭＭＳＥ等化方法を提案することである。
【００２４】
この課題は、複数のキャリア周波数上でＭＣ−ＣＤＭＡシンボルを伝送する電気通信システムのダウンリンクチャネルのための等化方法として特徴付けられるこの発明によって解決され、その方法では、複数の符号化された信号を伝送するために、送信機と複数の受信機との間に複数のリンクが確立され、各リンクは、Ｎ個の取り得る符号の中で個別の接続符号を使用し、その方法では、少なくとも１つの受信機のために、種々のキャリア周波数上で受信機によって受信される信号の成分を表すベクトル（Ｙ）が、観測可能なベクトル（Ｚ、Ｚ’）を供給するために適合するフィルタリングステップにかけられ、その観測可能なベクトルは、平均二乗誤差最小化判定基準にしたがって、伝送されるシンボルの推定を行うために用いられる。
【００２５】
その推定は、行列
【数４７】
0004451045.tif 000035
の計算を含むことが有利である。ただし、
【数４８】
0004451045.tif 000036
であり、Ｈは、種々のサブキャリア周波数における伝送チャネルの特性を与える行列あり、Ｃは、取り得る符号の行列であり、Ｖは、Ｎ個の取り得る符号を用いて符号化された信号の伝送レベルを与える直交行列であり、
【数４９】
0004451045.tif 000037
は雑音の分散であり、ＩＮは大きさＮ×Ｎの単位行列である。その推定は、線形方程式
【数５０】
0004451045.tif 000038
のシステムの解を求めるステップを含むことができる。ただし、
【数５１】
0004451045.tif 000039
であり、Ｚは観測可能なベクトルであり、
【数５２】
0004451045.tif 000040
は、種々のリンクのために推定されるシンボルのベクトルである。
【００２６】
実施の形態１によれば、行列
【数５３】
0004451045.tif 000041
が計算される。ただし、Ｃは取り得る符号の行列であり、Ｈは、種々のキャリア周波数における伝送チャネルの特性を与える行列である。
【００２７】
Ｎ個の取り得る符号を用いて符号化される信号の実際の、または推定された伝送レベルから、Ｎ個の取り得る符号の中の符号の１つのサブセットを選択することができる。この場合に、行列Ｂは、選択された符号に対応するＰ行およびＰ列のみを保持することにより、大きさＰ×Ｐの行列Ｂ’まで短縮され、取り得る符号の行列Ｃは、選択された符号に対応するＰ列のみを保持することにより、大きさＮ×Ｐの行列Ｃ’まで短縮され得ることが有利である。その際、その行列は、
【数５４】
0004451045.tif 000042
の形で計算されることができる。ただし、Ｈは種々のキャリア周波数の伝送チャネルの特性を与える行列である。
【００２８】
Ｎ個の中のＰ個の符号が選択される場合には、行列
【数５５】
0004451045.tif 000043
（ただしｖｉ値は実際の、または推定された値である）は、この時点で、選択された符号に関連するレベルのみを含む、大きさＰ×Ｐの行列Ｖ’まで短縮することができ、その推定は、行列
【数５６】
0004451045.tif 000044
を計算するステップを含み、
【数５７】
0004451045.tif 000045
は各キャリア上の雑音の分散であり、ＩＰは大きさＰ×Ｐの単位行列である。この場合に、その推定は、線形方程式
【数５８】
0004451045.tif 000046
のシステムの解を求めるステップを含むことができる。ただし、Ｚ’は、選択された符号に対応するＰ個の成分まで、観測可能なベクトルＺを短縮したものであり、
【数５９】
0004451045.tif 000047
は、選択された符号を用いて種々のリンク上で推定されるシンボルのベクトルである。
【００２９】
またこの発明は、先に開示されたような等化方法を実施するための手段を含む、ＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信システム受信機のための等化装置によっても特徴付けられる。最後に、この発明は、そのような等化装置を含むＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信システムのための受信機に関する。
【００３０】
上記のこの発明の特徴、および他の特徴は、添付の図面に関連して与えられる以下に記載される説明を読むことにより、さらに明らかになるであろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
等化動作を簡略化するための第１の概念は、そのシステムが全般的に最大負荷で動作しないという事実を利用することである。実際に存在するユーザの数Ｐが、取り得る符号の数Ｎより小さいとき、行列Ｖから未使用の符号に関連する要素を削除することにより得られる、大きさＰ×Ｐの行列Ｖ’が構成される。一般性を失うことなく、これらの符号が添え字０，．．．，Ｐ−１を有し、したがって
【数６０】
0004451045.tif 000048
であるものと仮定することができる。また、行列Ｃも、用いられる符号に対応する列のみを含む大きさＮ×Ｐの行列Ｃ’まで短縮することができる。その際、行列Ｈ、ＣおよびＶの積である行列Ａも、大きさＮ×Ｐの行列Ａ’（ここで
【数６１】
0004451045.tif 000049
）まで短縮され、ベクトルＹは、
【数６２】
0004451045.tif 000050
と書き表される。ただしＤ’は、存在するＰ人のユーザに対応する成分まで短縮されたベクトルＤである。
【００３２】
その際、式（５）は以下に形にすることができる。
【数６３】
0004451045.tif 000051
【００３３】
しかしながら、問題なのは、式（７）は、Ａ’は短縮された大きさＮ×Ｐからなるが、依然として大きさＮ×Ｎからなる、行列Ａ’Ａ’Ｈを含むため、その計算が実質的な簡略化をもたらさないことである。したがって、逆行列の大きさ（または同様に、解を求められる線形方程式のシステムのランク）は依然として、取り得る符号の数Ｎの関数であり、すなわち、そのシステムが収容することができるユーザの最大数の関数である。
【００３４】
ここまで、１人のユーザが１つの符号のみを用いるものと仮定した。より一般的には、１つの送信機と１人のユーザとの間に複数のリンクが確立され、各リンクが個別の符号を用いるものと仮定されるであろう。この定義によれば、１つの送信機と１人のユーザとの間の伝送チャネルはいくつかのリンクを収容することができる。したがって、Ｎは、そのシステムによって許可されることができるリンクの最大数になり、Ｐは実際に確立されるリンクの数である。
【００３５】
この発明の根底をなす一般的な概念は、リンク（用いられる符号）の数Ｐが最大数Ｎより小さいときに、簡略化することができる等化動作の式を求めることである。
【００３６】
ＦＦＴから出力されるベクトルＹについて考えてみると、
【数６４】
0004451045.tif 000052
（ただし、Ｄは推定されることになるシンボルのベクトルである）が成り立っていることがわかっている。
【数６５】
0004451045.tif 000053
を、Ｙのマッチドフィルタリングの結果であるとする。Ｚは、Ｙの網羅的な要約であることが知られている。ベクトルＹの代わりにベクトルＺを観測可能なものとして取得し、ウィーナーフィルタリングを用いて、この観測可能なものからベクトルＤを推定することができる。その際、推定されたベクトル
【数６６】
0004451045.tif 000054
は以下のように書き表される。
【数６７】
0004451045.tif 000055
【００３７】
しかしながら、
【数６８】
0004451045.tif 000056
であり、同様に
【数６９】
0004451045.tif 000057
であり、その式から、
【数７０】
0004451045.tif 000058
である。
【００３８】
システムが最大負荷で動作していないとき、行列Ａを行列Ａ’まで短縮することができ、式（９）を短縮された形に書き直すことができる。
【数７１】
0004451045.tif 000059
ただし、ＩＰは大きさＰ×Ｐの単位行列である。
【００３９】
ここで、この新しい推定式は、上記のような大きさＮ×Ｎの行列の代わりに、大きさＰ×Ｐの行列の逆行列（または同様に、Ｐ個の未知数を有するＰ個の方程式の線形システムの解）のみを必要とすることに留意されたい。それによりシンボルの推定は著しく簡略化され、システムの負荷が、より小さい場合には一層簡略化される。
【００４０】
ここで、この発明の実施の形態１によれば、式（１０）に現れる行列Ａ’ＨＡ’の計算は、符号Ｃの行列がある一定の特性を有するときにさらに簡略化できることがわかるであろう。実際には、まず初めに、行列ＡＨＡについて考える。これは、以下のように表すこともできる。
【数７２】
0004451045.tif 000060
ただし、
【数７３】
0004451045.tif 000061
である。
【００４１】
初めに、用いられる符号がウォルシュ−アダマール（ＷＨ）符号であるものと仮定する。ＷＨ符号は、再帰によって得られる行列Ｃ２ｐの列のように生成することができることを思い出されるであろう。
【数７４】
0004451045.tif 000062
【００４２】
その行列は、実数で、対称で、かつ自らの逆行列に等しい。さらに、その系列は直交する。
【００４３】
Ｃの要素は、
【数７５】
0004451045.tif 000063
の形で表すことができる。ただし、＜ｉ，ｊ＞は、ｉおよびｊの２値式のスカラー積であり、
【数７６】
0004451045.tif 000064
である。
【００４４】
そこから以下の特性が導出される。
【数７７】
0004451045.tif 000065
ただし
【数７８】
0004451045.tif 000066
は整数ｉおよびｊのビット単位の加算を表す。この理由は、
【数７９】
0004451045.tif 000067
であり、したがって
【数８０】
0004451045.tif 000068
である。（１３）の結果として、２つのＷＨ符号の共役積は依然としてＷＨ符号である。
【００４５】
ここで、用いられる符号が、
【数８１】
0004451045.tif 000069
によって定義されるフーリエ符号であるものと仮定する。符号の行列は対称である。
【数８２】
0004451045.tif 000070
ただし、「ｊ−ｉ」は、ここでは減算モジュロＮを示す。
【００４６】
またここでの結果として、２つのフーリエ符号の組み合わせた積が依然としてフーリエ符号になる。
【００４７】
この特性は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ２０００会報（Ｄｒｅｓｄｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）において発表されたＡ．Ｂｕｒｙ等による論文「Diversity comparison of spreading transforms for multi-carrier spread spectrum transmission methods」において提示されるような、以前の符号の「回転」によって得られる符号のファミリ（このため、回転符号と呼ばれる）に拡張することができる。回転符号の行列は、以下の式によって定義される。
【数８３】
0004451045.tif 000071
ただし、Ｄは、ベクトル
【数８４】
0004451045.tif 000072
によって定義される直交行列、すなわち
【数８５】
0004451045.tif 000073
である。ただし、
【数８６】
0004451045.tif 000074
である。
【００４８】
回転符号の行列を用いてＮ人のユーザのために意図されたＮ個のシンボルを符号化することは、角度
【数８７】
0004451045.tif 000075
を介してこれらの各シンボルの回転を行い、その後初期の符号の行列を適用することと等価であることに留意することが重要である。換言すると、初期の符号の回転された符号は結局、各ユーザのためのコンスタレーションの回転を犠牲にした初期の符号になる。
【００４９】
初期の符号の行列Ｃがフーリエ符号に関連する場合には、回転されたフーリエ符号に対して、以下の式が成り立つ。
【数８８】
0004451045.tif 000076
ただし、
【数８９】
0004451045.tif 000077
である。
【００５０】
同様に、回転されたアダマール符号に対して、以下の式が成り立つ。
【数９０】
0004451045.tif 000078
ただし、
【数９１】
0004451045.tif 000079
である。
【００５１】
次に、以下の特性を満足する符号が考慮されるであろう。
【数９２】
0004451045.tif 000080
ただし、ｆ（ｉ，ｊ）は一般にｉおよびｊに依存し、ｉが一定またはｊが一定の場合に０〜Ｎ−１を示す添え字であり、λｉｊは、一般に添え字ｉおよびｊに依存する複素数である。
【００５２】
この場合に、行列
【数９３】
0004451045.tif 000081
の係数ｂｉｊは、以下のように表すことができる。
【数９４】
0004451045.tif 000082
【００５３】
たとえば、まず初めに、行列Ｂの最初の行、すなわち係数ｂ０ｊが計算され、その後、他の行は、置換および乗算によってそこから導出される。
【数９５】
0004451045.tif 000083
【００５４】
【数９６】
0004451045.tif 000084
のテーブル、かつ適用可能な場合に
【数９７】
0004451045.tif 000085
のテーブルが利用可能な場合には、行列Ｂを計算するのに、その行のうちの１つだけしか計算する必要がない。一例として、式（２０）は、ＷＨ符号の場合には、
【数９８】
0004451045.tif 000086
と書き表される。
【００５５】
たとえば、ＷＨ符号、回転ＷＨ符号、フーリエ符号または回転フーリエ符号が用いられる場合には、行列Ｂの最初の行は、ベクトル
【数９９】
0004451045.tif 000087
の簡単な変換により得られることが有利であろう。
【００５６】
これは、ＷＨ符号の場合に、最初の行がρのアダマール変換、
【数１００】
0004451045.tif 000088
によって得られ、フーリエ符号の場合に、最初の行がρのフーリエ変換、
【数１０１】
0004451045.tif 000089
によって得られるためである。フーリエ変換はＦＦＴによって行われることが有利であろう。
【００５７】
これらの符号の回転バージョンが用いられる場合には、Ｂの最初の行の係数は、複素係数による簡単な乗算を用いて、（２１）および（２２）から導出される。
【００５８】
一般に、用いられる符号が特性（１８）を満足する場合、特にアダマール、回転アダマール、フーリエまたは回転フーリエ符号の場合には、行列Ｂの１つの行（またはそれがエルミート行列であるため、列）が計算され、他の行（またはそれぞれ他の列）は、置換、および必要なら乗算演算を用いてそこから導出されるであろう。
【００５９】
ここで、式（１０）に現れる行列Ａ’ＨＡ’について考えてみる。行列Ａ’は、
【数１０２】
0004451045.tif 000090
と書き表すこともできる。ただし、（ＨＣ）’は、行列ＨＣをその最初のＰ個の列まで短縮したものである。Ａ’ＨＡ’の第１の表現は、そこから推定される。
【数１０３】
0004451045.tif 000091
この変形形態によれば、まず初めに、上述の簡略化された方法を用いて、行列
【数１０４】
0004451045.tif 000092
が計算され、その後、大きさの短縮が実行される。
【００６０】
別法では、行列Ａ’ＨＡ’は、
【数１０５】
0004451045.tif 000093
から直接得ることができる。Ａ’ＨＡ’の第２の表現は、そこから導出される。
【数１０６】
0004451045.tif 000094
この変形形態によれば、まず初めに符号Ｃの行列が短縮され、その後、行列
【数１０７】
0004451045.tif 000095
が計算される。
【００６１】
符号の数Ｐが小さいとき、式（２４）によるＡ’ＨＡ’の計算が選択されるであろう。この計算結果は、近似的に
【数１０８】
0004451045.tif 000096
の演算になる。
【００６２】
一方、符号の数の短縮があまり大きくない場合には、変換Ｃを適用するための高速アルゴリズムが存在する限り、式（２３）による計算が選択されるであろう。大部分の場合に、行列Ｃの符号が特性（１８）を満足するため、この計算は一層簡単になる。たとえば、ＷＨ符号が用いられる場合には、行列Ｂの第１の行は、Ｎｌｏｇ２（Ｎ）の演算を必要とする、ベクトル
【数１０９】
0004451045.tif 000097
のアダマール変換によって得られる。Ａ’ＨＡ’の完全な計算は、｛Ｎｌｏｇ２（Ｎ）＋２Ｐ２｝の演算を必要とする。したがって、この演算は、ｌｏｇ２（Ｎ）がＰ２より小さくなる場合には、より有効になるであろう。この結論は、用いられる符号がフーリエ符号である場合にも当てはまる。
【００６３】
有利には、Ｐの値に応じて、（２３）によるＡ’ＨＡ’の計算から、（２４）による計算に、およびその逆に動的に移行することができる。
【００６４】
これまで、行列の短縮が、用いられる符号に関連する成分に限定されることからなるものと仮定された。実際には、以下の判定基準のうちの１つに基づいて、さらに拡張された短縮を得ることができる。
（Ｉ）最も高いレベルｖｍに関連するｃｋとは異なる、Ｐ−１（Ｐは、Ｐ＜Ｎであるような所与の整数）個の符号ｃｍが選択される。これは、高い伝送レベルの信号が、他の符号より妨害する可能性が高いためである。
（ＩＩ）レベルｖｍ＞Ｔｈ（ただしＴｈは、所定の閾値である）に関連するｃｋとは異なる符号ｃｍが選択される。閾値Ｔｈは適応的であり、当該ユーザのための伝送レベルに依存することが有利であろう。その際、符号ｃｍは、たとえば、０＜μ＜１の場合に、
【数１１０】
0004451045.tif 000098
のように選択されるであろう。ユーザｋの受信機が、添え字
【数１１１】
0004451045.tif 000099
のいくつかの符号を用いる場合、すなわちユーザが基地局との間でいくつかのリンクを確立している場合には（その際、あるユーザのチャネルはいくつかのリンクからなる）、最も低いレベル
【数１１２】
0004451045.tif 000100
に関連する添え字
【数１１３】
0004451045.tif 000101
の符号が考慮され、符号ｃｍは、
【数１１４】
0004451045.tif 000102
のように選択されるであろう。
【００６５】
当然、上記の判定基準の組み合わせを想定することもできる。さらに、伝送レベルからの選択に加えて、この判定基準にしたがって採用される符号の中で、当該符号に対して最も内因性の高い妨害する符号のみ（すなわち、伝送レベルを全く考慮することなく）を選択することができる。これは、たとえば、ＶＴＣ’Ｆａｌｌ２０００（２０００年９月）において発表され、参照によって本明細書に援用される、Ｄ．ＭｏｔｔｉｅｒおよびＤ．Ｃａｓｔｅｌａｉｎによる論文「A spreading sequence allocation procedure for MC-CDMA transmission systems」から、チャネルの係数ｈｋが、所与のユーザ符号に対して相関がある場合には、ある符号（同じ伝送レベルの場合）が他の符号よりも妨害を生じることが知られているためである。より正確には、２つの符号ｃｉとｃｊとの間の干渉は、
【数１１５】
0004451045.tif 000103
によって定義される、「積」系列ｗｉｊの特性に関連する。この選択判定基準は、これ以降、内因性妨害判定基準と呼ばれるであろう。
【００６６】
図５は、この発明の実施の形態１によるＧＭＭＳＥ等化器を示す。
モジュール５１０、５２０は、図４のモジュール４１０および４２０と同じである。当該ユーザｋの受信機によって受信または推定される、伝送レベルのベクトル
【数１１６】
0004451045.tif 000104
は、５７０において、おそらく内因性妨害判定基準とともに、（Ｉ）または（ＩＩ）による選択判定基準を用いて、選択モジュールに送出される。選択モジュール５７０は、選択されることなる符号添え字の組
【数１１７】
0004451045.tif 000105
を決定し、それをマルチプレクサ５５１、５６１および５７１に送信する。マルチプレクサ５７１は、短縮された大きさｖ’のベクトルを供給するために、Ｆｋの添え字に関連するｖの成分を選択する。同様に、マルチプレクサ５５１および５６１はそれぞれ、短縮された大きさＢ’およびＣの行列を供給する。モジュール５５０は、
【数１１８】
0004451045.tif 000106
を供給する適合したフィルタである。厳密に言うと、表現「適合したフィルタリング」は、その選択が用いられる符号の全ての添え字を含む場合にのみ適していることに留意されたい。それは、弱く干渉する符号が選択されない場合に拡張されるであろう。その際、行列計算モジュール５９０は、行列
【数１１９】
0004451045.tif 000107
を計算し、それを、推定モジュール５８０に送信する。推定モジュール５８０は、Ｐ個の未知数
【数１２０】
0004451045.tif 000108
を有するＰ個の方程式の線形システムの解を求める。
【００６７】
図６は、この発明の実施の形態２によるＧＭＭＳＥ等化器を示す。
モジュール６１０、６２０、６５０、６５１、６６１、６７０、６７１、６８０、６９０はそれぞれ、図５のモジュール５１０、５２０、５５０、５５１、５６１、５７０、５７１、５８０、５９０と同じである。
【００６８】
上記のように、モジュール６５０は、ベクトルＹにおいて適合したフィルタリングを行い、ベクトル
【数１２１】
0004451045.tif 000109
を供給する。ここで等化器は、Ｐの値によってＢ’を計算するための２つの取り得るブランチを含む。
【００６９】
Ｐ２＞ｌｏｇ２Ｎである場合には、その計算は、モジュール６６０および６６１を含む上側ブランチにおいて行われる。チャネル推定器から送出されるベクトル
【数１２２】
0004451045.tif 000110
は、６６０において、行列Ｂの第１の行を供給するための用いられる符号に対応する変換（アダマールまたはフーリエ）にかけられる。その際、添え字
【数１２３】
0004451045.tif 000111
の置換を与えるテーブルを用いて、モジュール６６０は、（２０）を用いて行列Ｂの他の行を生成する。次に、マルチプレクサ６６１は、行列Ｂを、選択モジュール６７０によって供給される、選択されることになる添え字の組Ｆｋにしたがって、大きさＰ×Ｐの行列Ｂ’まで短縮する。
【００７０】
一方、Ｐ２≦ｌｏｇ２Ｎである場合には、その計算は下側のブランチにおいて行われる。モジュール６６２は、モジュール６５１から、短縮された行列Ｃ’を受信し、
【数１２４】
0004451045.tif 000112
にしたがって行列Ｂ’を直接計算する。行列計算モジュール６９０は、マルチプレクサ６７１から短縮された大きさｖ’のベクトルを受信し、状況に応じて、上側ブランチまたは下側ブランチの行列Ｂ’を受信する。行列計算モジュール６９０は、行列
【数１２５】
0004451045.tif 000113
を計算し、それを、推定モジュール６８０に送信する。その際、モジュール６８０は、Ｐ個の未知数
【数１２６】
0004451045.tif 000114
を有するＰ個の方程式の線形システムの解を求める。
【００７１】
この発明による等化方法を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信装置が、機能モジュールの形で示されてきたが、この装置の全てまたは一部が、記載される全機能を満たすための専用の、またはプログラムされた１つのプロセッサを用いて、またはその機能のうちのいくつかをそれぞれ満たすための専用の、またはプログラムされた複数のプロセッサの形で実装することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  現時点で当分野において知られているＭＣ−ＣＤＭＡ送信機の構造を示す概略図である。
【図２】  現時点で当分野において知られているシングルユーザＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造を示す概略図である。
【図３】  現時点で当分野において知られている、ユーザ毎にＭＭＳＥ等化を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略図である。
【図４】  現時点で当分野において知られている、ＧＭＭＳＥ等化を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略図である。
【図５】  この発明の実施の形態１による等化方法を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略図である。
【図６】  この発明の実施の形態２による等化方法を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略図である。
【図１】
0004451045.tif 000128
【図２】
0004451045.tif 000129
【図３】
0004451045.tif 000130
【図４】
0004451045.tif 000131
【図５】
0004451045.tif 000132
【図６】
0004451045.tif 000133