(57)【要約】直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）通信システムで、後方互換性送信機ダイバーシチを提供するためのシステムおよび方法を開示する。本発明の一態様では、後方互換性送信機ダイバーシチを提供するための方法は、入力データ・ビット・ストリームを受信するステップと、そのストリームを偶数および奇数シンボルから成るＯＦＤＭシンボル・ストリームに変換するステップと、ＯＦＤＭシンボル・ストリームを第１シンボル・サブストリームと第２シンボル・サブストリームとに分割するステップと、第１シンボル・サブストリームを第１処理ブロックによって処理して、第１処理済みシンボル・サブストリームを出力するステップと、第２シンボル・サブストリームを第２処理ブロックによって処理して、第２処理済みシンボル・サブストリームを出力するステップと、第１ダイバーシチ・アンテナから第１処理済みシンボル・サブストリームを送信するステップと、第２ダイバーシチ・アンテナから第２処理済みシンボル・サブストリームを送信するステップとを含み、両方が非重複周波数で送信される。
2006521027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）入力データ・ビット・ストリームｂｉをＯＦＤＭシンボル・ストリームに変換し、かつ前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームを第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームと第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームとに分割するための第１処理回路モジュールであって、前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの偶数シンボルだけを含み、前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの奇数シンボルだけを含む第１処理回路モジュールと、
（ｂ）前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームをさらに処理するための、前記第１処理回路モジュールの第１出力に結合された第２処理回路モジュールと、
（ｃ）前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームをさらに処理するための、前記第１処理回路モジュールの第２出力に結合された第３処理回路モジュールと、
（ｄ）前記さらに処理された第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームを送信するための、前記第２処理回路モジュールの出力に結合された第１アンテナと、
（ｅ）前記さらに処理された第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームを送信するための、前記第３処理回路モジュールの出力に結合された第２アンテナと、
を備え、
前記第１および第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームが非重複周波数で送信されるダイバーシチ送信機。
【請求項２】
前記第１処理回路モジュールがスクランブラと、ＦＥＣ符号器と、インタリーブおよびマッピング・モジュールとを備えた、請求項１に記載のダイバーシチ送信機。
【請求項３】
前記インタリーブおよびマッピング・モジュールが前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームを前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームと前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームとに分割する、請求項２に記載のダイバーシチ送信機。
【請求項４】
前記第１および第２アンテナが空間的に分離される、請求項１に記載のダイバーシチ送信機。
【請求項５】
前記ダイバーシチ送信機がＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準に従って動作する、請求項１に記載のダイバーシチ送信機。
【請求項６】
入力データ・ビット・ストリームｂｉをＯＦＤＭシンボル・ストリームに変換し、かつ前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームを第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームと第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームとに分割するための手段であって、前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの偶数シンボルだけを含み、前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの奇数シンボルだけを含む前記手段と、
前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームをさらに処理するための手段と、
前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームをさらに処理するための手段と、
前記さらに処理された第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームを送信するための手段と、
前記さらに処理された第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームを送信するための手段と、
を備え、
前記第１および第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームが非重複周波数で送信されるダイバーシチ送信機。
【請求項７】
無線通信システム内の送信ノードから入力シンボル・ストリームを送信するための方法であって、
（ａ）入力データ・ビット・ストリームを受信するステップと、
（ｂ）受信した入力データ・ビット・ストリームを偶数および奇数シンボルから成るＯＦＤＭシンボル・ストリームに変換するステップと、
（ｃ）前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームを、前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの偶数シンボルだけを含む第１シンボル・サブストリームと、前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの奇数シンボルだけを含む第２シンボル・サブストリームとに分割するステップと、
（ｄ）前記第１シンボル・サブストリームを第１処理ブロックによって処理して、第１処理済みシンボル・サブストリームを出力するステップと、
（ｅ）前記第２シンボル・サブストリームを第２処理ブロックによって処理して、第２処理済みシンボル・サブストリームを出力するステップと、
（ｆ）前記第１処理済みシンボル・サブストリームを第１ダイバーシチ・アンテナから送信するステップと、
（ｇ）前記第２処理済みシンボル・サブストリームを第２ダイバーシチ・アンテナから送信するステップと、
を含み、
前記第１および第２のさらに処理されたＯＦＤＭシンボル・サブストリームが非重複周波数で送信される方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｆ）および（ｇ）が相互に独立して実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項９】
前記第１シンボル・ストリームを処理する前記ステップが、
（ａ）前記第１シンボル・サブストリームに直並列変換を実行するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）からの出力に逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を実行するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）からの出力にＧＩ付加を実行するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）からの出力にシンボル波形整形を実行するステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｄ）からの出力を変調するステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２シンボル・ストリームを処理する前記ステップが、
（ａ）前記第２シンボル・サブストリームに直並列変換を実行するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）からの出力に逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を実行するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）からの出力にＧＩ付加を実行するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）からの出力にシンボル波形整形を実行するステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｄ）からの出力を変調するステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に無線通信の分野に関する。より詳細には、本発明は、ＯＦＤＭシステムで使用するための後方互換性送信機ダイバーシチ方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは一般的に、あるエリアまたは領域内で送信源から１つまたは複数の受信機にワイヤレスで送信される情報担持変調搬送波信号を含む。無線通信システムにおける主要な設計課題は、干渉および時変マルチパス・チャネルの存在下でシステムの能力および性能を最大にすることである。マルチパス伝搬は、送信信号が送信機および受信機付近の物体から反射して、各受信信号が時間の経過につれて振幅および位相の両方が他の各受信信号と異なる複数の経路で受信機に到達することによって引き起こされる。マルチパス・フェージングは、信頼できる受信を加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：additive white Gaussian noise）チャネルの場合より難しくする。マルチパスの存在は受信信号を激しく歪ませる可能性がある。マルチパス環境では、送信信号の複数のコピーは、占有帯域幅のいくつかの部分で干渉して強め合う可能性がある。占有帯域幅の他の部分では、複数のコピーは受信機で干渉して弱め合う可能性がある。この信号複製は、帯域幅全体にわたって受信信号強度に望ましくない変動を引き起こす。ダイバーシチはこの問題を克服する効果的な方法である。現在、ほとんどのダイバーシチ方式は受信機側で実装され、受信機側は、異なるアンテナから受信した信号が同時にフェージングしないことを期待して、複数のアンテナ素子から受信した信号を合成する。異なるアンテナから得た信号は、切替ダイバーシチおよび最大比合成などの技法を通して受信機で合成される。例えば、現在のＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準は、低コストの解決策を提供する受信機側の切替ダイバーシチ方式の使用に言及している。周知の通り、切替ダイバーシチは受信機で複数のアンテナ素子の使用を必要とする。
【０００３】
受信機側で切替ダイバーシチを使用することに関連する１つの欠点は、ネットワーク内の各移動局が複数のアンテナ素子を使用しなければならないので、費用効率的でないことである。より費用効率の高い解決策は、モバイル・ユーザにとって低コストでマルチパス・フェージングを克服するために、基地局で送信機ダイバーシチを実装することである。送信機ダイバーシチは、それによって送信機に２個以上（Ｎ）のアンテナが設けられる技法である。これらのＮ個のアンテナは、統計的に独立した形でフェージングを被るＮ個のチャネルを暗示する。したがって、１つのチャネルがマルチパス干渉の弱め合い効果のためにフェージングしているとき、別のチャネルがフェージングを同時に被る可能性は低い。これらの独立チャネルによってもたらされる冗長性のおかげで、受信機はフェージングの有害な影響をしばしば低減することができる。
【０００４】
２個の送信機アンテナ１０および１１ならびに１個の受信機アンテナ１２を備えた、基本的な送信機ダイバーシチ・システムを図１に示す。これらの独立チャネルによってもたらされる冗長性のおかげで、受信機はフェージングの有害な影響をしばしば低減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この目的のために、本発明は、既存のＯＦＤＭシステムと後方互換性を持つ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線通信システム内で使用するのに好適な送信機ダイバーシチ方式を対象とする。本発明は、限定しないが、主に８０２．１１ａ無線通信システムに適用されることに留意されたい。
【０００６】
本発明は、直交周波数分割変調（ＯＦＤＭ）通信システムに後方互換性送信機ダイバーシチを提供するための方法およびシステムを対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、後方互換性送信機ダイバーシチを提供するための方法が提供される。この方法は一般的に、入力データ・ビット・ストリームを受信するステップと、受信した入力データ・ビット・ストリームを偶数および奇数シンボルから成るＯＦＤＭシンボル・ストリームに変換するステップと、前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームを、前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの偶数シンボルだけを含む第１シンボル・サブストリームと前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの奇数シンボルだけを含む第２シンボル・サブストリームとに分割するステップと、前記第１シンボル・サブストリームを第１処理ブロックによって処理して、第１処理済みシンボル・サブストリームを出力するステップと、前記第２シンボル・サブストリームを第２処理ブロックによって処理して、第２処理済みシンボル・サブストリームを出力するステップと、第１ダイバーシチ・アンテナから前記第１処理済みシンボル・サブストリームを送信するステップと、第２ダイバーシチ・アンテナから前記第２処理済みシンボル・サブストリームを送信するステップとを含み、前記第１および第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは非重複周波数で送信される。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、後方互換性送信機ダイバーシチ・システムが提供される。このシステムは、入力データ・ビット・ストリームｂｉをＯＦＤＭシンボル・ストリームに変換し、前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームを第１および第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームに分割するための第１処理回路モジュールであって、前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの偶数シンボルだけから成り、かつ前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームは前記ＯＦＤＭシンボル・ストリームからの奇数シンボルだけから成る第１処理回路モジュールと、前記第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームをさらに処理するための第２処理回路モジュールと、前記第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームをさらに処理するための第３処理回路モジュールと、前記さらに処理された第１ＯＦＤＭシンボル・サブストリームを送信するための第１アンテナと、前記さらに処理された第２ＯＦＤＭシンボル・サブストリームを送信するための第２アンテナとを含み、前記第１および第２ＯＦＤＭシンボル・ストリームは非重複周波数で送信される。
【０００９】
本発明は、多数の受信ノードを変更する必要なく、通信システム内の送信ノードの変更だけを必要とすることによって、費用節約の利点をもたらす。本発明のさらなる利点は、それが既存のＯＦＤＭシステムと後方互換可能であることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の上記の特長は、添付の図面に照らして取り上げる、本発明の例示的実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、いっそう容易に明瞭になり、理解することができる。
【００１１】
本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、多くの特定の詳細を記載する。しかし、本発明がこれらの特定の詳細なしに実施できることを当業者は理解されるであろう。場合によっては、本発明を曖昧にすることを回避するために、周知の構造および装置を詳細にではなく、ブロック図の形で示す。
【００１２】
図１は、ダイバーシチ送信機２０および非ダイバーシチ受信機３０を含む通信システム１０をブロック図の形で示す。２つの別個の伝搬チャネルＨ１およびＨ２が示されている。ダイバーシチ送信機２０は２つのアンテナ１１０および１１２を含む。ダイバーシチ送信機２０では、データ・ビット・ストリームｂｉ１０２が第１処理回路モジュール２２に提供され、そこから２つのＯＦＤＭシンボル・ストリームＯＦＤＭ奇数１０５およびＯＦＤＭ偶数１０６が出力される。第１ＯＦＤＭシンボル・ストリーム、ＯＦＤＭ偶数１０５は偶数ＯＦＤＭシンボルだけを含み、第２処理回路モジュール２４によってそこで処理するために受け取られる。第２ＯＦＤＭシンボル・ストリーム、ＯＦＤＭ奇数１０６は奇数ＯＦＤＭシンボルだけを含み、第３処理モジュール２６によってそこで処理するために受け取られる。第２処理回路モジュール２４から出力された処理済みＯＦＤＭ奇数シンボル・ストリーム１１４は、非ダイバーシチ受信機３０によって受信される伝搬チャネルＨ１で送信するために、アンテナ１１０に受け渡される。同様に、処理済みＯＦＤＭ偶数シンボル・ストリーム１１６は第３処理回路モジュール２６から出力され、非ダイバーシチ受信機３０によって受信される伝搬チャネルＨ１で送信するために、アンテナ１１２に受け渡される。非ダイバーシチ受信機３０は従来のものであり、したがって、以下に簡単に説明する。
【００１３】
図１の実施形態は、２個のダイバーシチ・アンテナしか含まないことに留意されたい。しかし本発明は、通信システム１０の頑健性をさらに強化するために、３個以上の（Ｎ）送信アンテナを含むことができることを理解されたい。
【００１４】
ダイバーシチ送信機
図２は、図１のダイバーシチ送信機２０のより詳細な説明をブロック図の形で示す。受信機に送信されるデータは、第１処理回路モジュール２２への入力として、データ・ビット・ストリームｂｉとして提供される。送信される初期データ・ビット・ストリームｂｉは、例えば音声、映像、または非ダイバーシチ受信機３０に送信される他のデータを表わすデータ・ビットのストリームとすることができる。
【００１５】
本実施形態では、初期データ・ビット・ストリームｂｉを処理するための第１処理回路モジュール２２は、スクランブラ２５３と、ＦＥＣ符号化ユニット２５５と、インタリーブおよびマッピング・ユニット２５７とを含み、それらはすべて従来のものである。特に重要なことは、インタリーブおよびマッピング・ユニット２５７が、上述の通り、２つの別個のＯＦＤＭシンボル・ストリーム、ＯＦＤＭ奇数１０５およびＯＦＤＭ偶数１０６を出力することの認識である。偶数シンボル・ストリーム１０５は偶数ＯＦＤＭシンボルだけから成り、奇数シンボル・ストリーム１０６は奇数ＯＦＤＭシンボルだけから成る。
【００１６】
この実施形態では、両処理回路モジュール２４および２６が、同一の処理回路を含む。つまり、両モジュール２４および２６が、直並列変換器２６０ａおよび２８０ａと、逆高速フーリエ変換装置２６０ｂおよび２８０ｂと、ＧＩ付加モジュール２６０ｃおよび２８０ｃと、シンボル波形整形モジュール２６０ｄおよび２８０ｄと、ＩＱモジュール２６０ｅおよび２８０ｅとを含む。
【００１７】
第２および第３処理回路モジュール２４、２６は、それぞれの送信アンテナ１１０および１１２に接続されるように図示されている。
【００１８】
非ダイバーシチ受信機
図３は、従来の無線通信受信機２５０の一例を、本発明の実施形態と共に示す。本発明の主要な特長は、送信ダイバーシチ方式が受信機に対してトランスペアレントであり、それによって既存の受信機との後方互換性を提供することである。この点で、図３の受信機は従来のものであり、簡単に述べるだけとする。アンテナ２１０は、アンテナ１１０および１１２によって送信された送信信号（送信チャネルによって変更された偶数および奇数シンボル・ストリーム）を受信する。アンテナ２１０は受信したマルチ搬送波シンボル・ストリームを、従来の処理ユニットつまり復調器２１４と、ガード・インターバル除去ユニット２１６、ＦＦＴユニット２１８およびパイロット除去ユニット２２０を含む第１処理ブロック２１２と、チャネル推定器２２２と、ビットメトリック計算部２２４と、ビット・デインタリーブ部２２６と、ビタビ復号部２２８と、デスクランブル部２３０と、データ・ビット部２３２と、ＢＥＲ計算部２３４とに提供する。
【００１９】
上記は、本発明の例示的実施形態にすぎないと解釈すべきである。当業者は、この発明の基本原理または範囲から逸脱することなく、この実施形態と同様の機能をもたらす代替的構成を容易に思いつくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】単一のダイバーシチ受信機および単一の非ダイバーシチ受信機を含むＯＦＤＭ通信システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るダイバーシチ送信機の処理回路のブロック図である。
【図３】先行技術に係る無線通信受信機の一例を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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