(57)【要約】【課題】異なる遅延要件を有する複数の種類のサービスをサポートすること。【解決手段】ＯＦＤＭ通信システムで使用され、複数の種類のサービスをサポートするように構成可能な送信器装置および受信器装置。送信器装置は１つ以上のエンコーダー、シンボルマッピングエレメント、および復調装置を含む。各エンコーダーはそれぞれのチャネルデータストリームを受信して符号化し対応する符号化データストリームを発生する。シンボルマッピングエレメントは符号化されたデータストリームからのデータを受信してマッピングし変調シンボルベクトルを発生する。各変調シンボルベクトルはトーンの組を変調するために使用されるデータ値の組を含み、ＯＦＤＭシンボルを発生する。変調装置は、変調シンボルベクトルを変調し、伝送のために適した変調信号を供給する。各符号化データストリームからのデータは１つ以上の「回路」のそれぞれの組にマッピングされる。各回路は多数のＯＦＤＭシンボルからの多数のトーン、単一のＯＦＤＭシンボルから多数のトーン、１つ以上のＯＦＤＭシンボルからすべてのトーンまたはその他のトーンの組合せを含むように定義することができる。回路は等しいサイズまたは異なるサイズを持つことができる。フルレートデータ（例えば活動音声）および低レートデータ（例えば無音期間）のために異なる回路を使用することができる。【選択図】図１０
2004503181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記を具備するマルチキャリア通信システムで用いる送信器装置：
各々が各チャネルデータストリームを受信し符号化し対応する符号化データストリームを発生する１つ以上のエンコーダー；
前記１つ以上のエンコーダーに接続され、１つ以上の符号化データストリームからのデータを受信してマッピングし、変調シンボルベクトルを発生するように動作するシンボルマッピングエレメント、各変調シンボルベクトルは複数のトーンを変調するために複数のデータ値を含みＯＦＤＭ信号を発生し、各符号化されたデータストリームからのデータは１つ以上の回路の各組にマッピングされ、各回路は１つ以上のトーンの特定の組を含む；および
シンボルマッピングエレメントに接続され、前記変調シンボルベクトルを受信して変調し変調された信号を供給するように動作する変調装置。
【請求項２】
前記１つ以上のエンコーダーに接続された、１つ以上の倍率をかけるエレメントであって、各倍率をかけるエレメントは各符号化されたデータストリームを受信し、特定の倍率とかけ、対応する倍率のかけられたデータストリームを発生し、前記シンボルマッピングエレメントに供給する１つ以上の倍率をかけるエレメントをさらに具備する、請求項１の送信器装置。
【請求項３】
前記変調装置は、
変調シンボルベクトルを受信し、各変調シンボルベクトルの時間領域表示を発生し、対応するＯＦＤＭシンボルを供給するように動作するフーリエ逆変換と；
前記フーリエ逆変換と接続され、各ＯＦＤＭシンボルの一部分を反復し対応する伝送シンボルを発生するように動作するサイクリックプリフィクスジェネレーターと；および
前記サイクリックプリフィクスジェネレータと接続され、伝送シンボルを変調し、変調された信号を発生するように動作するアップコンバーターと；
を含む、請求項１の送信器装置。
【請求項４】
各チャネルデータストリームのためのデータはパケットで伝送される、請求項１の送信器装置。
【請求項５】
各パケットは、
次のパケットを伝送するために使用される回路の変化を示すパケットタイプ識別子と；および
次のパケットを伝送するために使用される特定の回路を示す回路識別子と；
を含む、請求項４の送信器装置。
【請求項６】
前記１つ以上のチャネルデータストリームのための伝送はスロットに対して生じ、各スロットは複数のＯＦＤＭシンボルを含む、請求項４の送信器装置。
【請求項７】
低レート伝送は、特定数のスロット毎に特定回路にパケットを伝送することにより得られる、請求項６の送信器装置。
【請求項８】
各スロットは２以上のパーティションに分割され、各パーティションは１つ以上のＯＦＤＭシンボルを含み、１つ以上の種類のサービスを支持する、請求項６の送信器装置。
【請求項９】
各スロットの第１のパーティションは第１の処理遅延要件を有する第１の種類のサービスを支持し、各スロットの第２のパーティションは第２の処理遅延要件を有する第２の種類のサービスを支持する、請求項８の送信器装置。
【請求項１０】
前記第１の種類のサービスは全二重リアルタイムサービスであり、前記第２の種類のサービスは、半二重リアルタイムサービスまたは非リアルタイムサービスまたはそれらの両方である、請求項９の送信器装置。
【請求項１１】
特定のチャネルデータストリームのためのフルレートデータは第１の回路を介して伝送され、低レートデータは第２の回路を介して伝送される、請求項６の送信器装置。
【請求項１２】
前記第２の回路は特定数のスロット毎に１回伝送される、請求項１１の送信器装置。
【請求項１３】
前記第２の回路は前記第１の回路よりも低い能力を有する、請求項１１の送信器装置。
【請求項１４】
前記第２の回路を使用するための表示は、前記第１の回路上で伝送されるパケットのフィールドで伝送される、請求項１１の送信器装置。
【請求項１５】
前記第１の回路を使用するための表示は制御チャネル上で伝送される、請求項１１の送信器装置。
【請求項１６】
新しい回路を使用するための表示の受信のアクノレジメントを受信後、前記新しい回路が利用される、請求項１１の送信器装置。
【請求項１７】
各回路は複数のＯＦＤＭシンボルからの複数のトーンを含む、請求項１の送信器装置。
【請求項１８】
各回路は単一のＯＦＤＭシンボルからの複数のトーンを含む、請求項１の送信器装置。
【請求項１９】
各回路は１つ以上のＯＦＤＭシンボルからのすべてのトーンを含む、請求項１の送信器装置。
【請求項２０】
データを伝送するために使用される回路は等しい能力を有して定義される、請求項１の送信器装置。
【請求項２１】
前記１つ以上のエンコーダーに接続された１つ以上のカバーエレメントであって、各カバーエレメントは各符号化されたデータストリームを受信し、前記符号化されたデータストリームに割当てられた特定のウオルシュシーケンスでカバーし、対応するカバーされたデータストリームを発生する、請求項１の送信器装置。
【請求項２２】
前記１つ以上のカバーエレメントに接続された１つ以上の倍率をかけるエレメントであって、各倍率をかけるエレメントは各カバーされたデータストリームを受信し、特定の倍率をかけ、対応する倍率のかけられたデータストリームを発生する１つ以上の倍率をかけるエレメントをさらに具備する、請求項２１の送信器装置。
【請求項２３】
前記１つ以上の倍率をかけるエレメントに接続され、１以上の倍率のかけられたデータストリームを受信し加算するように動作する加算器をさらに具備する、請求項２２の送信器装置。
【請求項２４】
各ウオルシュシーケンスは前記ウオルシュシーケンスのために使用されるＯＦＤＭの各々の複数のトーンに対して伝送される、請求項２１の送信器装置。
【請求項２５】
前記ウオルシュシーケンスの長さは各ＯＦＤＭシンボルのトーンの数に一致する、請求項２１の送信器装置。
【請求項２６】
各パケットは、前記パケットの意図された受取人を示すユーザー識別子を含む、請求項４の送信器装置。
【請求項２７】
下記を具備する、マルチキャリア通信システムで使用する送信器装置：
各々が各チャネルデータストリームを受信し符号化し対応する符号化データストリームを発生する１つ以上のエンコーダー；
前記１つ以上のエンコーダーに接続され、１つ以上の符号化データストリームからのデータ受信してマッピングし、変調シンボルベクトルを発生するように動作するシンボルマッピングエレメント、各変調シンボルベクトルは複数のトーンを変調するために複数のデータ値を含みＯＦＤＭ信号を発生し、各符号化されたデータストリームからのデータは１つ以上の回路のそれぞれの組にマッピングされ、各回路は１つ以上のトーンの各組を含む；
前記シンボルマッピングエレメントに接続され、前記変調シンボルベクトルを受信し、各変調シンボルベクトルの時間領域表示を発生し対応するＯＦＤＭシンボルを供給するように動作するフーリエ逆変換；
前記フーリエ逆変換と接続され、各ＯＦＤＭシンボルの一部分を反復し対応する伝送シンボルを発生するように動作するサイクリックプリフィクスジェネレーター；および
前記サイクリックプリフィクスジェネレータと接続され、伝送シンボルを変調し、変調された信号を発生するように動作するアップコンバーター；および
前記１つ以上のチャネルデータストリームのための伝送はスロットに対して生じ、各スロットは複数のＯＦＤＭシンボルを含み、特定のチャネルデータストリームのためのフルレートデータは第１の回路を介して伝送され、低レートデータは第２の回路を介して伝送される。
【請求項２８】
下記工程を具備する、変調された信号を発生し伝送するための方法：
１つ以上のチャネルデータストリームを受信する；
各チャネルデータストリームを特定の符号化方式で符号化し、対応する符号化されたデータストリームを発生する；
１つ以上の符号化されたデータストリームからのデータをマッピングし、変調シンボルベクトルを発生する、各変調シンボルベクトルは複数のトーンを変調するために使用される複数のデータ値を含みＯＦＤＭシンボルを発生し、各符号化されたデータストリームからのデータは１つ以上の回路のそれぞれの組にマッピングされ、各回路は１つ以上のトーンの特定の組を含む；および
前記変調シンボルベクトルを変調し、変調された信号を供給する。
【請求項２９】
各符号化されたデータストリームに特定の倍率をかけ、対応する倍率のかけられたデータストリームを発生することをさらに具備する、請求項２８の方法。
【請求項３０】
各変調シンボルベクトルの時間表示を発生し、対応するＯＦＤＭシンボルを供給する工程と；
各ＯＦＤＭシンボルの一部分を反復し対応する伝送シンボルを発生する工程と；および
伝送シンボルを変調し、変調された信号を発生する工程と；
をさらに具備する、請求項２８の方法。
【請求項３１】
下記を具備する受信器装置：
変調された信号を受信するように動作するアンテナ；
前記アンテナと接続され、前記受信した信号を処理し、サンプルを発生するように動作するフロントエンドプロセッサ；
前記フロントエンドプロセッサと接続され、前記フロントエンドプロセッサからサンプルを受信し、前記サンプルの変換された表示を発生するように動作するフーリエ変換：
前記フーリエ変換に接続され、前記変換された表示を処理し、処理される特定の伝送に対応するシンボルストリームを発生するように動作するプロセッサ；および
前記プロセッサと接続され、前記シンボルストリームを受信して復号し復号されたデータを発生するように動作するデコーダー；
前記変調された信号は、１つ以上のチャネルデータストリームを特定の符号化方式で符号化して１つ以上の符号化データストリームを発生し、前記１つ以上の符号化データストリームからのデータをマッピングして変調シンボルベクトルを発生し、前記変調シンボルベクトルを変調して変調された信号を供給することにより、発生され、各変調シンボルベクトルは複数のトーンを変調するために使用される複数のデータ値を含みＯＦＤＭシンボルを発生し、各符号化されたデータストリームからのデータは１つ以上の回路のそれぞれの組にマッピングされ、各回路は１つ以上のトーンのそれぞれの組を含む。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はデータ通信に関する。特に、この発明はマルチキャリア変調を採用し、高い効率性と、改良された性能と、強化された柔軟性を有した、新規で改良された通信システムに関する。
【０００２】
【関連出願の記載】
近年の通信システムはいろいろなアプリケーションをサポートする必要がある。そのような通信システムの１つは、「デュアルモード広帯域スペクトル拡散通信システムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５移動局−基地局互換規格」（以下ＩＳ−９５規格と呼ぶ）に準拠する符号分割多元接続システムである。ＣＤＭＡシステムは地上リンクを介してユーザー間で音声およびデータ通信をサポートする。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる米国特許第４，９０１，３０７号（発明の名称：「衛星または地上リピーターを用いたスペクトル拡散多重アクセス通信システム」）および米国特許第５，１０３，４５９号（発明の名称：「ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて波形を発生するためのシステムおよび方法」）に開示されている。
【０００３】
ＩＳ−９５に準拠したＣＤＭＡシステムは順方向通信リンクおよび逆方向通信リンクを介して音声サービスおよびデータサービスをサポートすることができる。一般的に、各音声呼または各トラヒックデータ伝送には可変だが制限されたデータ転送速度を有する専用チャネルが割当てられている。ＩＳ−９５規格に従って、トラヒックまたは音声データは１４．４Ｋｂｐｓのデータ転送速度を有し、継続時間が２０ｍｓｅｃである符号チャネルフレームに分割される。次にフレームは割当てられたチャネルを介して伝送される。固定サイズの符号チャネルフレームでトラヒックデータを伝送するための方法は、この発明の譲受人に譲渡され参照することによりここに組み込まれる米国特許第５，５０４，７７３号（発明の名称：「伝送のためのデータのフォーマット化のための方法および装置」）に記載されている。
【０００４】
音声サービスとデータサービスの特性と要件の間には多数の著しい違いが存在する。そのような違いの１つは、音声サービスは厳しいかつ固定の遅延要件を課すが、データサービスは通常可変量の遅延を許容することができるという事実である。音声フレームの全体の一方向遅延は一般に１００ｍｓｅｃ未満である必要がある。それにひきかえ、データフレームのための遅延は一般にデータ通信システムの全体の効率を最適化するために有利に使用することのできる可変パラメータである。
【０００５】
遅延に対するより高い許容範囲によりトラヒックデータを集めることができバーストで伝送することができる。これはより高いレベルの効率性と性能を提供することができる。例えばデータフレームは音声フレームにより許容できない、より長い遅延を必要とする、より効率的なエラー訂正符号化技術を採用することができる。それにひきかえ、音声フレームはより短い遅延を有する効率の弱い符号化技術に制限されるかも知れない。
【０００６】
音声サービスとデータサービスとの著しい他の違いは、前者は一般にすべてのユーザーに対して固定かつ共通のサービス程度を必要とするが、これは通常後者に対しては必要ないまたは実行されない。音声サービスを提供するデジタル通信システムの場合、これは一般にすべてのユーザーに対して固定かつ等しい伝送レートに変換し、音声フレームのエラーレートに対して最大の許容可能な値に変換する。それにひきかえ、データサービスの場合には、ＧＯＳはユーザーごとに異なってよく、そしてまた一般にシステムの全体の効率を増大させるために有利に最適化することができるパラメータである。データ通信システムのＧＯＳは一般に特定量のデータの伝送において被った合計の遅延として定義される。
【０００７】
さらに音声サービスとデータサービスとの著しい違いは、前者はＣＤＭＡシステムにおいてはソフトハンドオフにより提供される信頼できる通信リンクを必要とする。ソフトハンドオフは信頼性を改善するために２以上の基地局からの冗長な伝送を生じる。しかしながら、このさらなる信頼性はデータ伝送の場合、エラーで受信したフレームは再伝送できるので、必要ないかもしれない。データサービスの場合、ソフトハンドオフをサポートするのに必要な伝送電力はさらなるデータを伝送するためにより効率的に使用されるかもしれない。
【０００８】
上述した著しい違いのために、音声サービスとデータサービスの両方を効率的にサポートすることのできる通信システムを設計することは難問である。ＩＳ−９５ＣＤＭＡシステムは音声データを効率的に伝送するように設計され、またトラヒックデータを伝送することもできる。ＩＳ−９５に従ってチャネル構造とデータフレームフォーマットの設計は音声データのために最適化された。データサービスのために強調されるＩＳ−９５に基づく通信システムは、この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりここに組み込まれる、１９９７年１１月３日に出願された米国特許出願シリアル番号第０８／９６３，３８６号（発明の名称：「高レートパケット伝送のための方法および装置」）に開示されている。
【０００９】
しかしながら、無線の音声およびデータ通信のますます増加する需要を考えると、音声サービスとデータサービスをサポートすることのできる、より高い効率、より高い性能の無線通信システムが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は異なる遅延要件を有する複数の種類のサービスをサポートすることのできる新規で改良された通信システムを提供する。そのような種類のサービスは、短い一方向の遅延（例えば音声）を必要とする「全二重リアルタイム」（ＦＤＲＴ）サービス、大容量（例えばビデオ、オーディオ）により遅延が変化しない限り、長い一方向の遅延を許容する「半二重リアルタイム」（ＨＤＲＴ）サービス、遅延に対して全く敏感に反応しない（例えばパケットデータ）「非リアルタイム」（ＮＲＴ）サービスおよびその他を含んでよい。これらの異なる種類のサービスに対するデータは種々の機構を用いて効率的に伝送可能である。それらのいくつかについて以下に記載する。
【００１１】
この発明の実施形態はマルチキャリア（例えばＯＦＤＭ）通信システムに使用され、複数の種類のサービスをサポートするように構成可能な送信器装置を提供する。送信器装置は１つ以上のエンコーダー、シンボルマッピングエレメント、および変調装置を含む。各エンコーダーは各チャネルデータストリームを受信して符号化し、対応する符号化データストリームを発生する。シンボルマッピングエレメントは符号化されたデータストリームを受信してマッピングし、変調シンボルベクトルを発生する。各変調シンボルベクトルはＯＦＤＭシンボルを発生するために、トーン一組を変調するために使用されるデータ値一組を含む。各符号化されたデータストリームからのデータは１つ以上の「回路」のそれぞれの組にマッピングされる。各回路は１つ以上のトーンの特定の組を含む。変調装置は変調シンボルベクトルを変調し、伝送のために適した変調された信号を供給する。送信器装置は出力調整を提供するために倍率の組を用いて符号化されたデータストリームに倍率をかけるスケーリングエレメントの組を含むことができる。
【００１２】
変調装置は、フーリエ逆変換、サイクリックプリフィックスジェネレータ（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、およびアップコンバーターを含むことができる。フーリエ逆変換は変調シンボルベクトルを受信し、対応するＯＦＤＭシンボルを供給するために各変調シンボルベクトルの時間領域表示を発生する。サイクリックプリフィックスジェネレータは各ＯＦＤＭシンボルの一部を反復し、対応する伝送シンボルを発生し、およびアップコンバーターは伝送シンボルを変調して変調信号を発生する。
【００１３】
各回路は（時間的周波数ダイバーシチ）多数のＯＦＤＭシンボルから多数のトーンを含むように、単一のＯＦＤＭシンボルから多数のトーンを含むように、１つ以上のＯＦＤＭシンボルから全てのトーンを含むように、あるいはトーンの他の組合せを含むように定義することができる。回路は等しいサイズあるいは異なるサイズを有することができる。
【００１４】
各チャネルデータストリームのためのデータはパケットで伝送することができる。各パケットは特定の実施に応じて種々のフィールドを含むように定義することができる。一実施において、各パケットは、次のパケットを伝送するために使用される回路の変化を示すパケットタイプ識別子、次のパケットを伝送するために使用される特定の回路を示す回路識別子、およびペイロードのためのデータフィールドを含む。他の実施において、各パケットは、パケットの意図した受取人を示すユーザー識別子およびペイロードのためのデータフィールドを含む。
【００１５】
チャネルデータストリームはスロットを介して伝送することができる。各スロットは多数のＯＦＤＭシンボルを含む。各スロットは２以上のパーティションにさらに分割することができる。各パーティションは１つ以上のＯＦＤＭシンボルを含み、１つ以上のサービスの種類をサポートするために使用される。例えば、各スロットの１つのパーティションは短い遅延要件を有する全二重リアルタイムサービスをサポートするために使用することができ、各スロットの他のパーティションは半二重リアルタイムおよび／またはより緩和した遅延要件を有する非リアルタイムサービスをサポートするために使用することができる。
【００１６】
改良された効率のために、特定のチャネルデータストリームのための全二重データが第１の回路を介して伝送することができ、より低いレートデータは第２の回路を介して伝送することができる。第２の回路はＸスロット数（Ｘ＞１）毎に伝送することができる、あるいはより低いキャパシティ回路であり得る。新しい回路を使用するための表示は現在の回路に伝送されるパケットのフィールドに送信することができる。あるいは制御チャネルを介して伝送することができる。新しい回路を使用するためにそのような表示の受領のアクノレジメントを受信した後で新しい回路を利用することができる。
【００１７】
他の特定の実施において、送信器装置は各エンコーダーに接続された１つ以上のカバーエレメント（ｃｏｖｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含む。各カバーエレメントは、符号化データストリームに割当てられた特定のウオルシュシーケンスを用いて各符号化されたデータストリームをカバーし、対応するカバーされたデータストリームを発生する。次に、スケーリングエレメントが各倍率を用いてカバーされたデータストリームに倍率をかけ、倍率のかけられたデータストリームを発生する。加算器は倍率のかけられたデータストリームを受信して加算し結合されたデータストリームを供給する。次に結合されたデータストリームは変調装置に供給される。各ウオルシュシーケンスはウオルシュシーケンスのために使用されるＯＦＤＭシンボルの各々の複数のトーンを介して伝送することができる。また、ウオルシュシーケンスの長さは各ＯＦＤＭシンボルのトーンの数に一致させることができる。例えば、長さ１２８のウオルシュシーケンスは１２８トーンを有するＯＦＤＭシンボルのために使用することができ、各ウオルシュシーケンスの１２８チップは１つのＯＦＤＭシンボルの１２８トーンに送信することができる。
【００１８】
この発明の他の実施形態は複数の種類のサービスをサポートすることのできる変調信号を発生し送信するための方法を提供する。この方法に従って、１つ以上のチャネルデータストリームが受信され、各チャネルデータストリームが特定の符号化機構を用いて符号化され、対応する符号化されたデータストリームを発生する。符号化されたデータストリームからのデータはマッピングされ、変調シンボルベクトルを発生する。各変調シンボルベクトルは、ＯＦＤＭシンボルを発生するために多数のトーンを変調するために使用される多数のデータ値を含む。各符号化されたデータストリームからのデータは１つ以上の回路のそれぞれの組にマッピングされる。各回路は１つ以上のトーンの各組を含む。符号化データストリームは各倍率を用いて倍率をかけ電力調節を供給することができる。次に、変調シンボルベクトルは変調され、伝送に適した変調された信号を供給する。
【００１９】
マルチキャリア変調を行う為に、各変調シンボルベクトルは最初に時間領域表示に変換され、対応するＯＦＤＭシンボルを供給する。次に、各ＯＦＤＭシンボルの一部が反復され対応する伝送シンボルを発生し、その伝送シンボルはさらに処理され変調された信号が発生される。
【００２０】
この発明はさらに上述した態様で発生された変調信号を受信し処理することができる受信器装置を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明の特徴、性質および利点は、同一部には同符号を付した図面とともに以下の詳細な記載からより明白になるであろう。
【００２２】
図１はこの発明のある実施形態を実施することのできる複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システム１００の図である。通信システム１００は、スペクトル効率を増大し、性能を改良し、柔軟性を高めるように、アンテナ、周波数、一時ダイバーシチの組合せを供給するように動作可能である。増大するスペクトル効率は、利用可能なシステム帯域幅をより良く利用可能な場合にはいつでもヘルツあたり、１秒間により多くのビット（ｂｐｓ／Ｈｚ）を伝送する能力により特徴づけられる。より高いスペクトル効率を得るための技術は以下にさらに詳細に記載される。改良された性能は、例えば、所定のリンクのキャリア対雑音プラス干渉比（Ｃ／Ｉ）に対してより低いビットエラーレート（ＢＥＲ）またはフレームエラーレート（ＦＥＲ）により定量化できる。高められた柔軟性は異なるかつ一般に共通点の無い要件を有する複数のユーザーに適応する能力により特徴づけられる。これらの目的は部分的にマルチキャリア変調、時分割多重化（ＴＤＭ）、複数送信および／または受信アンテナ、および他の技術により達成可能である。この発明の特徴、観点、および利点は以下にさらに詳細に記載される。
【００２３】
図１に示すように、通信システム１００は第２システム１２０と通信する第１システム１１０を含む。システム１１０は（送信）（１）データを受信または発生し、（２）そのデータを処理してアンテナ、周波数、または時間的ダイバーシチまたはそれらの組合せを供給し、（３）処理した変調シンボルを多数の変調装置（ＭＯＤ）１１４ａ乃至１１４ｔに供給するデータプロセッサ１１２を含む。各変調装置１１４はさらに変調シンボルを処理し、伝送に適したＲＦ変調信号を発生する。変調装置１１４ａ乃至１１４ｔからのＲＦ変調信号は各アンテナ１１６ａ乃至１１６ｔから通信リンク１１８を介してシステム１２０に伝送される。
【００２４】
図１に示す実施形態において、システム１２０は、伝送された信号を受信し、受信した信号を各復調装置（ＤＥＭＯＤ）１２４ａ乃至１２４ｒに供給する多数の受信アンテナ１２２ａ乃至１２２ｒを含む。図１に示すように、各受信アンテナ１２２は、例えばシステム１１０において使用される動作モード、送信および受信アンテナの方向性、通信リンクの特性およびその他のような多数の要因に応じて１つ以上の送信アンテナ１１６から信号を受信する。各復調装置１２４は送信器において使用される変調機構に相補的な復調機構を用いて各受信した信号を復調する。復調器１２４ａ乃至１２４ｒからの復調されたシンボルは次に（受信）データプロセッサ１２６に供給される。データプロセッサ１２６はさらにシンボルを処理し出力データを供給する。送信器装置および受信器装置におけるデータ処理は以下にさらに詳細に記載する。
【００２５】
図１はシステム１１０からシステム１２０への順方向リンク伝送のみを示す。この構成はデータブロードキャストおよび他の一方向データ伝送アプリケーションに使用することができる。双方向通信システムにおいて、簡単のために図１に示していないが、システム１２０からシステム１１０への逆方向リンクも提供される。双方向通信システムの場合、システム１１０および１２０の各々は、データがその装置において送信されるかまたは受信されるかによって、送信器装置または受信器装置または同時にその両方として動作することができる。
【００２６】
簡単のために、通信システム１００は１つの送信器装置（すなわちシステム１１０）および１つの受信器装置（すなわちシステム１２０）を含むように示される。しかしながら、通信システムの他の変形および構成が可能である。例えば、複数ユーザー、多重アクセス通信システムにおいて、単一の送信器装置はデータを多数の受信装置に同時に送信するために使用することができる。また、ＩＳ−９５ＣＤＭＡシステムにおいてソフトハンドオフに類似した態様で、受信器装置は多数の送信器装置からの伝送を同時に受信することができる。この発明の通信システムはいかなる数の送信器装置および受信器装置をも含むことができる。
【００２７】
各送信器装置は単一の送信アンテナまたは図１に示すような送信アンテナを多数含むことができる。同様に、各受信器装置は単一の受信器アンテナまたは図１に示すような受信アンテナを多数含むことができる。例えば、通信システムは、データを送信および受信する多数のアンテナを有する中央システム（すなわちＩＳ−９５ＣＤＭＡシステムにおける基地局に類似した）、多数の遠隔システム（すなわちＣＤＭＡシステムの遠隔局に類似した加入者装置）を含むことができる。多数の遠隔システムのいくつかは１つのアンテナを含むようにしても良いし、その他は複数のアンテナを含むようにしてもよい。一般に、送信アンテナおよび受信アンテナの数が増大すると、以下に記載するように、アンテナダイバーシチが増大し、性能が改良される。
【００２８】
ここに使用されるように、アンテナは空間に分配された１つ以上のアンテナエレメントの集合に言及する。アンテナエレメントは物理的に単一のサイトに位置することができ、または複数のサイトに分配することができる。１つのサイトに配置するアンテナエレメントはアンテナアレイ（例えばＣＤＭＡ基地局のような）として動作することができる。アンテナネットワークは物理的に分離された（例えばいくつかのＣＤＭＡ基地局）アンテナアレイまたはエレメントの集合から構成される。アンテナアレイまたはアンテナネットワークは、ビームを形成しアンテナアレイまたはネットワークからの複数のビームを送信するための能力を持つように設計することができる。例えばＣＤＭＡ基地局は、同一アンテナアレイから３つまでのビームをカバーエリアの３つの異なるセクションに送信する能力を有するように設計することができる。従って、３つのビームは３つのアンテナからの３つの送信として見えるかもしれない。
【００２９】
この発明の通信システムは、異なる要件並びに能力を有する加入者装置をサポートするマルチユーザー、多重アクセス通信機構を提供するように設計することができる。この方式は、システムのトータル動作帯域幅、Ｗ、（例えば１．２２８８ＭＨｚ）を、高度に異なるデータレート、遅延、およびサービスの質（ＱＯＳ）要件を持つことができる異なる種類のサービス間で効率的に共有することを可能にする。
【００３０】
そのような異なる種類のサービスの例は音声サービスとデータサービスを含む。音声サービスは一般に低データレート（例えば、８ｋｂｐｓないし３２ｋｂｐｓ）、短い処理遅延（例えば３ｍｓｅｃ乃至１００ｍｓｅｃの全体として一方向遅延）および連続した期間に対する通信チャネルの持続した使用によって特徴づけられる。音声サービスにより課せられる短い遅延要件は一般に、音声呼の期間、各音声呼に捧げられるシステムリソースのわずかな部分を必要とする。それにひきかえ、データサービスは、散発的な時間で可変量のデータが送信される「バースト的な」トラヒックにより特徴づけられる。データ量はバースト毎におよびユーザー毎に著しく変化することができる。高い効率性のために、この発明の通信システムは、入手可能なリソースの一部を必要に応じて音声サービスに割当て、残りのリソースをデータサービスに割当てる能力を有するように設計することができる。この発明のある実施形態において、入手可能なシステムリソースの一部をあるデータサービスまたはある種のデータサービスに捧げるようにしてもよい。
【００３１】
各加入者装置により達成できるデータレートの分配は、最小瞬時値および最大瞬時値（例えば２００ｋｂｐｓ乃至２０Ｍｂｐｓ以上）の間で広範囲に変化する。所定の時間に特定の加入者装置のために達成できるデータレートは、入手可能な送信電力量、通信リンクの品質（すなわちＣ／Ｉ）、符号化方式、その他のような多数の要因により影響を受けるかもしれない。各加入者装置のデータレート要件も下は最小値（例えば音声呼の場合８ｋｂｐｓ）から上は最大支持瞬時ピークレート（例えばバーストデータサービスの場合２０Ｍｂｐｓ）まで広範囲に変化することができる。
【００３２】
音声およびデータトラヒックのパーセンテージは一般に時間に対して変化する確率変数である。この発明のある観点に従って、両方の種類のサービスを同時に効率よくサポートするためにこの発明の通信システムは、音声およびデータトラヒックの量に基づいて入手可能なリソースをダイナミックに割当てる能力を有するように設計される。ダイナミックにリソースを割当てる方式は以下に記載される。リソースを割当てる他の方式は米国特許出願シリアル番号第０８／９６３，３８６に記載されている。
【００３３】
この発明の通信システムは上述した特徴と利点を提供し、異なる要件を有する異なる種類のサービスをサポートすることができる。この特徴は、アンテナ、周波数、または時間的ダイバーシチ、またはそれらの組合せを採用することにより達成される。この発明のある実施形態において、アンテナ、周波数、時間的ダイバーシチ、独立して達成することができ、ダイナミックに選択することができる。
【００３４】
ここに使用されるように、アンテナダイバーシチは１つ以上のアンテナを介したデータの送受信に言及し、周波数ダイバーシチは１つ以上の副バンドを介したデータの送受信に言及し、時間的ダイバーシチは１つ以上の期間を介したデータの送受信に言及する。アンテナ、周波数および時間的ダイバーシチ下位区分を含むようにしてもよい。例えば、送信ダイバーシチは通信リンクの信頼性を改良するような態様で１つ以上の送信アンテナの使用に言及し、受信タイバーシチは通信リンクの信頼性を改良するような態様で１つ以上の受信アンテナの使用に言及し、および空間ダイバーシチは通信リンクの信頼性を改良し、および／または通信リンクの能力を増大するために複数の送受信アンテナの使用に言及する。送信および受信ダイバーシチはリンク容量を増大させることなく、通信リンクの信頼性を改良するために組み合わせて使用することもできる。従って、アンテナ、周波数、および時間的ダイバーシチの種々の組合せを達成することができ、この発明の範囲内にある。
【００３５】
周波数ダイバーシチは、動作帯域幅の種々の副バンドを介してデータの伝送を可能にする、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）のようなマルチキャリア変調方式の使用により提供することができる。時間的ダイバーシチはデータを異なる時間に対して伝送することにより達成される。これは時分割多重化（ＴＤＭ）の使用によりさらに容易に達成できる。この発明の通信システムの種々の観点は以下にさらに詳細に記載される。
【００３６】
この発明の観点に従って、アンテナダイバーシチは送信器装置において多数の（Ｎｒ）送信アンテナを採用することによりまたは受信器装置において多数の（ＮＲ）受信アンテナを採用することにより、または送信器装置および受信器装置の両方において複数のアンテナを採用することにより、達成される。地上通信システム（例えば、セルラシステム、ブロードキャストシステム、ＭＭＤＳシステムおよびその他）において、送信器装置からのＲＦ変調信号は多数の伝送路を介して受信器装置に到達することができる。伝送路の特性は一般に多数の要因に基づいて時間に対して変化する。１つ以上の送信アンテナまたは受信アンテナが使用されるなら、かつ送信アンテナと受信アンテナとの間の伝送路が独立している（すなわち、無相関）ならば、これは一般に少なくともある程度真実であるが、送信された信号を正確に受信する確率は、アンテナが増大するにつれ増大する。一般に、送信アンテナおよび受信アンテナの数が増えるにつれ、ダイバーシチは増大し、性能が改良される。
【００３７】
この発明のある実施形態において、アンテナダイバーシチは通信リンクの特性に基づいてダイナミックに供給され必要な性能を供給する。例えば、より高度のアンテナダイバーシチを、ある種の通信（例えばシグナリング）のために、ある種のサービス（例えば音声）のために、ある通信リンク特性（例えば低Ｃ／Ｉ）のためにまたはその他の条件または検討材料のために供給することができる。
【００３８】
ここに使用するように、アンテナダイバーシチは送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを含む。送信ダイバーシチの場合、データは複数の送信アンテナを介して伝送される。一般に、所望のダイバーシチを達成するために、送信アンテナから伝送されたデータに更なる処理が施される。例えば異なる送信アンテナから伝送されたデータは時を違えずに遅延または記録可能であり、または利用可能な送信アンテナを介して符号化および交互配置可能である。また、周波数および時間的ダイバーシチは異なる送信アンテナと共に使用することができる。受信ダイバーシチの場合、変調された信号は複数の受信アンテナ上で受信され、ダイバーシチは単に異なる伝送路を介して信号を受信することにより達成される。
【００３９】
この発明の他の観点に従って、周波数ダイバーシチはマルチキャリア変調方式を採用することにより達成可能である。多数の利点を有するそのような１つの方式はＯＦＤＭである。ＯＦＤＭ変調を用いて、全体の伝送チャネルは、必須的に、同一または異なるデータを伝送するために使用される多数（Ｌ）の並列副チャネルに分割される。全体の伝送チャネルはＷというトータル動作帯域幅を占有し、副チャネルの各々はＷ／Ｌという帯域幅を有し異なる中心周波数に集中する。各副チャネルはトータル動作帯域幅の一部である帯域幅を有する。副チャネルの各々は、以下に記載するように特定（そして恐らく独自）の処理、符号化、および変調方式に相関することのできる独立したデータ伝送チャネルと考えることができる。
【００４０】
データは、周波数ダイバーシチを供給するために２以上の副バンドの定義された組を介して分割し伝送することができる。例えば、特定の加入者装置への伝送は、タイムスロット１において副チャネル１を介して、タイムスロット２において副チャネル５を介して、タイムスロット３において、副チャネル２を介して、以下同様に生じることができる。他の例として、特定の加入者装置のためのデータは、タイムスロット１において副チャネル１および２を介して（例えば、同じデータが両方の副チャネル上に伝送される）、タイムスロット２において副チャネル４および６を介して、タイムスロット３において、副チャネル２のみを介して、以下同様に伝送することができる。時間に対して異なる副チャネルを介したデータの伝送は、周波数の選択的フェージングおよびチャネル歪みを経験している通信システムの性能を改良することができる。ＯＦＤＭ変調の他の利点は以下に記載される。
【００４１】
この発明のさらに他の観点に従って、時間的ダイバーシチはデータを異なる時間に伝送することにより達成される。これは時分割多重方式（ＴＤＭ）を用いて容易に達成可能である。データサービス（そして恐らく音声サービス）の場合、データ伝送は、通信リンクの時間に依存する悪化に対して免疫性を与えるために選択することができるタイムスロットに対して生じる。時間的ダイバーシチはまたインタリービングの使用を介して達成可能である。
【００４２】
例えば、特定の加入者装置への伝送は、タイムスロット１乃至ｘを介して、または１乃至ｘからの可能性のあるタイムスロットの組（例えばタイムスロット１、５、８等）に生じることができる。各タイムスロットにおいて伝送されたデータの量は可変または固定であり得る。複数のタイムスロットを介した伝送は、例えば、インパルス雑音および干渉による正しいデータ受信の確率を改良する。
【００４３】
アンテナ、周波数および時間的ダイバーシチの組合せにより、この発明の通信システムは堅固な性能を提供することができる。アンテナ、周波数および／または時間的ダイバーシチは伝送されたデータの少なくともいくつかの正しい受信の確率を改良する。これは他の伝送において生じたかもしれないいくつかのエラーを訂正するために（例えばデコーディングを介して）使用することができる。アンテナ、周波数、および時間的ダイバーシチの組合せはまた、通信システムが、異なるデータ転送速度、処理遅延、サービスの質要件を有する異なる種類のサービスに同時に適応することが可能である。
【００４４】
この発明の通信システムは、多数の異なる通信モードで設計および動作可能である。各通信モードは、アンテナ、周波数、または時間的ダイバーシチまたはそれらの組合せを採用する。通信モードは、例えば、ダイバーシチ通信モードおよびＭＩＭＯ通信モードを含む。ダイバーシチ通信モードおよびＭＩＭＯ通信モードの種々の組合せはまた通信システムによりサポートすることができる。また、他の通信モードが実施可能であり、この発明の範囲内である。
【００４５】
ダイバーシチ通信モードは送信および／または受信ダイバーシチ、周波数、または時間的ダイバーシチ、またはそれらの組合せを採用し、一般に通信リンクの信頼性を改良するために使用される。ダイバーシチ通信モードの一実施において、送信器装置は、受信器装置に知られている可能な構成の限定された組から変調および符号化方式（すなわち構成）を選択する。例えば、各オーバーヘッドおよび共通のチャネルは全ての受信器装置に知られている特定の構成に相関することができる。特定のユーザー（例えば音声呼またはデータ伝送）に対してダイバーシチ通信モードを使用するとき、モードおよび／または構成は先験的（例えば以前のセットアップから）に知ることができ、あるいは（例えば共通のチャネルを介して）受信装置によりネゴシエートすることができる。
【００４６】
ダイバーシチ通信モードにおいて、データは、１つ以上のアンテナからかつ１つ以上の期間に、１つ以上の副チャネルに伝送される。割当てられた副チャネルは同じアンテナに相関してもよいし、あるいは異なるアンテナに相関する副チャネルであってもよい。「純粋な」ダイバーシチ通信モードとも呼ばれるダイバーシチ通信モードの共通のアプリケーションにおいて、データは全ての利用可能な送信アンテナから送信先受信装置に伝送される。純粋ダイバーシチ通信モードは、データ転送速度が遅い時またはＣ／Ｉが低い時またはその両方が真のときに使用することができる。
【００４７】
ＭＩＭＯ通信モードは通信リンクの両端においてアンテナダイバーシチを採用し、一般に通信リンクの信頼性および容量を増大することの両方を改良するために使用される。ＭＩＭＯ通信モードはさらにアンテナダイバーシチと組み合わせて周波数および／または時間的ダイバーシチを採用することができる。
【００４８】
ここでは、空間通信モードとも呼ばれるＭＩＭＯ通信モードは、以下に記載する１つ以上の処理モードを採用する。
【００４９】
ダイバーシチ通信モードは一般に、特に高いＣ／Ｉレベルにおいて、ＭＩＭＯ通信モードよりも低いスペクトル効率を有する。しかしながら、低いレベルから中程度のＣ／Ｉ値において、ダイバーシチ通信モードは匹敵する効率を達成し、実施するのを容易にすることができる。一般に、特に中程度から高いレベルのＣ／Ｉ値において使用されると、ＭＩＭＯ通信モードはより大きなスペクトル効率を供給する。従って、ＭＩＭＯ通信モードは、データ転送速度要件が中程度から高レベルのときに有利に使用することができる。
【００５０】
通信システムは、ダイバーシチ通信モードとＭＩＭＯ通信モードの両方を同時にサポートするように設計することができる。通信モードは種々の態様で適用することができ、柔軟性を高めるために、独立して副チャネルベースで適用することができる。ＭＩＭＯ通信モードは一般的に特定のユーザーに適用される。しかしながら、各通信モードは、副チャネルの一部にわたって、すべての副チャネルにわたって、あるいはその他の根拠により、独立して各副チャネルに適用することができる。例えば、ＭＩＭＯ通信モードの使用は特定のユーザー（例えばデータユーザー）に適用することができ、同時に、ダイバーシチ通信モードの使用は他の特定のユーザー（例えば音声ユーザー）に、異なる副チャネル上で適用することができる。ダイバーシチ通信モードはまた、例えばより高い伝送路損失を経験する副チャネルに適用することができる。
【００５１】
この発明の通信モードは、また多数の処理モードをサポートするように設計することができる。送信器装置が通信リンクの条件（すなわち「状態」）を示す情報を提供されると、更なる処理を送信器装置において実行し、性能を改良し、効率を高めることができる。全チャネル状態情報（ＣＳＩ）または部分ＣＳＩは送信器装置に利用可能である。全ＣＳＩは各副バンドに対してすべての送信および受信アンテナ対間の伝搬路の十分な特性（すなわち振幅および位相）を含む。全ＣＳＩは副バンドあたりのＣ／Ｉを含む。全ＣＳＩは、以下に記載するように、送信アンテナから受信アンテナへの伝送の条件を記述する複合利得値のマトリクスの組に具現化することができる。部分ＣＳＩは例えば副バンドのＣ／Ｉを含む。全ＣＳＩまたは部分ＣＳＩを用いて、送信器装置は、受信器装置に伝送する前にデータを事前に条件づけする。
【００５２】
全ＣＳＩ処理モードの特定の実施において、送信器装置は、特定の受信器装置に固有な方法で送信アンテナに提示される信号を事前に条件づけする。（例えば、事前条件づけは受信器装置に割当てられた各副バンドに対して実行される）。チャネルが受信器装置により測定される時間から感知できるほどに変化せず、その後送信器に戻され、伝送を事前に条件づけるために使用される限り、意図した受信器装置はその伝送を変調することができる。この実施において、全ＣＳＩベースのＭＩＭＯ通信は、伝送された信号を事前に条件づけるために使用されるＣＳＩに相関する受信器装置によってのみ復調できる。
【００５３】
部分ＣＳＩまたは非ＣＳＩ処理モードの特定の実施において、送信器装置は（例えば各データチャネル伝送において）共通の変調および符号化方式を採用する。次に、これは、（理論的に）すべての受信器装置により復調される。部分ＣＳＩ処理モードの実施において、単一受信器装置はそのＣ／Ｉを指定することができ、すべてのアンテナに採用される変調はその受信器装置に対してそれに応じて（例えば信頼性のある伝送のために）選択することができる。他の受信器装置はその伝送を復調しようと試みることができる、そして適当なＣ／Ｉを有するならば首尾よくその伝送を正常な状態に戻すことができるかもしれない。共通の（例えばブロードキャスト）チャネルはすべてのユーザーに到達するために非ＣＳＩ処理モードを使用することができる。
【００５４】
全ＣＳＩ処理を以下に簡単に記載する。ＣＳＩが送信器装置において利用可能であるとき、簡単なアプローチは複数入力複数出力チャネルを独立したチャネルの組に分解することである。送信器にチャネル伝達関数が与えられると、異なるデータストリームを伝送するために左固有ベクトルを使用することができる。各固有値とともに使用される変調されたアルファベットは固有値により与えられる、そのモードの利用可能なＣ／Ｉにより決定される。Ｈが特定の時間に、ＮＴ送信アンテナエレメントおよびＮＲ受信アンテナエレメントに対するチャネル応答を与えるＮＲ×ＮＴマトリクスであり、ｘがそのチャネルに対する入力のＮＴベクトルならば、受信した信号は以下のように表すことができる。
【００５５】
【数１】
2004503181.tif 000003
但し、
【数２】
2004503181.tif 000004
は雑音プラス干渉を表すＮＲ−ベクトルである。共役転置を有するチャネルマトリクスの積により形成されるエルミート行列の固有ベクトル分解は、以下のように表すことができる。
【００５６】
【数３】
2004503181.tif 000005
但し、＊は共役転置を示す。Ｅは固有ベクトルマトリクスであり、Ａは両方の次元がＮＴ×ＮＴである固有ベクトルの対角行列である。送信器は固有ベクトルマトリクスＥを用いてＮＴ変調シンボルの組を変換する。従ってＮＴ送信アンテナからの伝送された変調信号は以下のように表すことができる。
【００５７】
【数４】
2004503181.tif 000006
従って、すべてのアンテナに対して、事前条件づけは、以下に表されるマトリクス乗算演算により達成できる。
【００５８】
【数５】
2004503181.tif 000007
但し、ｂ１，ｂ２，・・・およびｂＮＴはそれぞれ送信アンテナ１，２，・・・ＮＴにおける特定の副チャネルである。但し、各変調シンボルは、例えば以下に記載するようにＭ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ等を用いて発生することができる。
【００５９】
Ｅ＝送信アンテナから受信アンテナへの伝送損失に関連する固有マトリクスであり、そしてｘ１，ｘ２，・・・ｘＮＴは事前条件づけされた変調シンボルである。これは以下のように表すことができる。
【００６０】
【数６】
2004503181.tif 000008
Ｈ＊Ｈはエルミートなので、固有ベクトルマトリクスはユニタリである。従って、
【数７】
2004503181.tif 000009
のエレメントが等しい電力を有するならば、
【数８】
2004503181.tif 000010
のエレメントもまた等しい電力を有する。従って受信した信号は以下のように表すことができる。
【００６１】
【数９】
2004503181.tif 000011
受信器はチャネル一致フィルタ演算を行い、続いて右固有ベクトルとの乗算を行なう。チャネル一致フィルタ演算の結果はベクトル
【数１０】
2004503181.tif 000012
であり、これは以下のように表すことができる。
【００６２】
【数１１】
2004503181.tif 000013
但し、新しい雑音期間は以下のように表すことのできる共分散を有する。
【００６３】
【数１２】
2004503181.tif 000014
すなわち、雑音成分は独立しており、分散は固有値により与えられる。
【００６４】
【数１３】
2004503181.tif 000015
のｉ番目の成分のＣ／Ｉはλｔであり、
【数１４】
2004503181.tif 000016
のｉ番目の対角線成分である。
【００６５】
従って送信器装置は、固有値により与えられるＣ／Ｉに基づいて固有ベクトルの各々に対して変調アルファベット（すなわち、信号コンステレイション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ））を選択することができる。ＣＳＩが受信器において測定され報告される時間と、送信器においてその伝送を事前条件づけするために使用される時間との間の間隔において感知できるほどにチャネル条件が変化しないという場合には、通信システムの性能は、公知のＣ／Ｉを有した独立したＡＷＧＮチャネルの組の性能に等しいであろう。
【００６６】
一例として、４つの送信アンテナから１つの特定の副チャネル上に伝送されるチャネルデータストリームにＭＩＭＯ通信モードが適用されると仮定する。チャネルデータストリームは、各送信アンテナに対して１つのデータサブストリームが割当てられるように４つのデータサブストリームに逆多重化される。次に各データサブストリームは、その副バンドおよびその送信アンテナのためのＣＳＩに基づいて選択された特定の変調方式（例えばＭＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ、またはその他）を用いて変調される。従って、４つのデータサブストリームに対して４つの変調サブストリームが発生され、各変調サブストリームは変調シンボルのストリームを含む。次に、４つの変調サブストリームは式（１）で上に表した固有ベクトルマトリクスを用いて事前条件づけされ、事前条件づけされた変調シンボルを発生する。事前条件づけされた４つのストリームはそれぞれ４つの送信アンテナの４つのコンバイナーに供給される。各コンバイナーは受信した事前条件づけされた変調シンボルを、他のサブチャネルのための変調シンボルと結合し、相関する送信アンテナのための変調シンボルベクトルストリームを発生する。
【００６７】
完全にＣＳＩに基づく処理は、一般に、割当てられたサブチャネルの各々のためのチャネル固有モードの各々の特定のユーザーに並列データストリームが伝送されるＭＩＭＯ通信モードに採用される。完全ＣＳＩに基づく同様の処理は、利用可能な固有モードのサブセットのみに関する伝送が割当てられたサブチャネルの各々に適応する場合（例えばビームステアリングを実施するために）に実行することができる。完全ＣＳＩ処理に相関するコストのために（例えば送信器装置および受信器装置における増大する複雑さ、受信器装置から送信器装置へのＣＳＩの伝送のための増大するオーバーヘッド、その他）、完全ＣＳＩ処理は、性能と効率におけるさらなる増大が正当化されるＭＩＭＯ通信モードに適用することができる。
【００６８】
完全ＣＳＩが利用できない場合には、伝送路（または部分ＣＳＩ）上の記述的でない情報を利用することができ、伝送前にデータを事前条件づけするために使用することができる。例えば、サブチャネルの各々のＣ／Ｉを利用することができる。Ｃ／Ｉ情報は、関心のあるサブチャネルの要求される性能を提供し、システム能力を増大するために種々の送信アンテナからの伝送を制御するために使用することができる。
【００６９】
ここに示すように、完全ＣＳＩに基づく処理モードは、完全ＣＳＩを使用する処理モードを示し、部分ＣＳＩに基づく処理モードは、部分ＣＳＩを使用する処理モードを示す。完全ＣＳＩに基づく処理モードは例えばＭＩＭＯ通信モードにおいて完全ＣＳＩに基づく処理を利用する完全ＣＳＩ　ＭＩＭＯモードを含む。部分ＣＳＩに基づくモードは、例えばＭＩＭＯ通信モードにおいて部分ＣＳＩに基づく処理を利用する部分ＣＳＩ　ＭＩＭＯモードを含む。
【００７０】
送信器装置が、利用可能な状態情報（例えば固有モードまたはＣ／Ｉ）を用いてデータを事前条件付けすることを可能にするために完全ＣＳＩまたは部分ＣＳＩ処理が採用される場合に、逆方向リンク能力の一部を使用する受信器装置からのフィードバック情報が必要である。それゆえ、完全ＣＳＩおよび部分ＣＳＩに基づく処理モードに相関するコストがある。どの処理モードを採用するかの選択においてコストを考えなければならない。部分ＣＳＩに基づく処理モードはオーバーヘッドが少なくある場合にはより効率的かもしれない。ＣＳＩに基づかない処理モードはオーバーヘッドを必要とせず、また、その他の環境下において、完全ＣＳＩに基づく処理モードまたは部分ＣＳＩに基づく処理モードよりもさらに効率的かもしれない。
【００７１】
送信器装置がＣＳＩを有し、独立したチャネルデータストリームを伝送するために、通信リンクの特性を表す固有モードを使用するなら、この場合に割当てられるサブチャネルは一般に単一ユーザーに固有に割当てられる。一方、採用した変調および符号化方式がすべてのユーザーに共通であるならば（すなわち送信器に採用されるＣＳＩがユーザー固有でない）、この処理モードで伝送される情報はＣ／Ｉに応じて１以上のユーザーにより受信し復号できることは可能である。
【００７２】
図２はこの発明の通信システムの観点の少なくともいくつかをグラフ的に説明する図である。図２は送信器装置においてＮＴ送信アンテナの１つからの伝送の特定例を示す。図２において、水平軸は時間であり、垂直軸は周波数である。この例において、伝送チャネルは１６のサブチャネルを含み、ＯＦＤＭシンボルのシーケンスを伝送するために使用され、各ＯＦＤＭシンボルはすべての１６サブチャネルをカバーする（１つのＯＦＤＭシンボルは図２の上部に示されすべての１６サブチャネルを含む）。ＴＤＭ構成も示され、データ伝送はタイムスロットに分割され、各タイムスロットは例えば１変調シンボルの長さの区間を有する（すなわち、各変調シンボルはＴＤＭ区間として使用される）。
【００７３】
利用可能なサブチャネルはシグナリング、音声、トラヒックデータ、およびその他を伝送するために使用することができる。図２に示す例において、タイムスロット１における変調シンボルはパイロットデータに相当し、受信器装置が同期を取り、チャネル推定を行なうのを助けるために周期的に伝送される。時間および周波数に対してパイロットデータを分配する他の技術も使用することができ、この発明の範囲内にある。さらに、すべてのサブチャネルが採用されるならば、パイロット区間に特定の変調方式を利用することは利点があるかもしれない（例えば約１／Ｗのチップ持続期間を有するＰＮコード）。パイロット変調シンボルの伝送は一般に特定のフレームレートにおいて生じる。このフレームレートは通常、通信リンクの変化に正確に追従することを可能にするのに十分高速であるように選択される。
【００７４】
従ってパイロット伝送に使用されないタイムスロットは種々の種類のデータを伝送するために使用することができる。例えばサブチャネル１および２は制御の伝送のためにおよびデータを受信器装置にブロードキャストするために予約することができる。これらのサブチャネル上のデータは、一般にすべての受信器装置により受信されるように意図される。しかしながら、制御チャネル上のいくつかのメッセージはユーザー固有かもしれず、それに応じて符号化することができる。
【００７５】
音声データおよびトラヒックデータは残りのチャネルで伝送することができる。図２に示す例の場合、タイムスロット２乃至９におけるサブチャネル３が音声呼１のために使用され、タイムスロット２乃至９におけるサブチャネル４が音声呼２のために使用され、タイムスロット５乃至９におけるサブチャネル５が音声呼３のために使用され、タイムスロット７乃至９におけるサブチャネル６が音声呼５のために使用される。
【００７６】
残りの利用可能なサブチャネルおよびタイムスロットはトラヒックデータの伝送に使用されるかもしれない。図２に示す例において、データ１伝送はタイムスロット２においてサブチャネル５乃至１６およびタイムスロット７においてサブチャネル７乃至１６を使用し、データ２伝送はタイムスロット３および４においてサブチャネル５乃至１６およびタイムスロット５においてサブチャネル６乃至１６を使用し、データ３伝送はタイムスロット６においてサブチャネル６乃至１６を使用し、データ４伝送は、タイムスロット８において、サブチャネル７乃至１６を使用し、データ５伝送は、タイムスロット９においてサブチャネル７乃至１１を使用し、データ６伝送は、タイムスロット９においてサブチャネル１２乃至１６を使用する。データ１乃至６伝送は、１以上の受信器装置へのトラヒックデータの伝送を表すことができる。
【００７７】
この発明の通信システムは、トラヒックデータの伝送を柔軟にサポートする。図２に示すように、特定のデータ伝送（例えばデータ２）は複数のサブチャネルおよび／または複数のタイムスロットにわたって生じるかもしれないし、複数のデータ伝送（例えばデータ５および６）が１つのタイムスロットにおいて生じるかもしれない。データ伝送（例えばデータ１）は連続的でないタイムスロットにおいて生じるかもしれない。このシステムはまた、１つのサブチャネルに複数のデータ伝送をサポートするように設計することができる。例えば、音声データはトラヒックデータと多重化され１つのサブチャネル上に伝送されるかもしれない。
【００７８】
データ伝送の多重化はＯＦＤＭシンボルごとに潜在的に変化させることができる。さらに通信モードはユーザー毎に異なるかもしれない（例えば一方の音声またはデータ伝送から他方へ）。例えば、音声ユーザーはダイバーシチ通信モードを使用するかもしれない、そしてデータユーザーはＭＩＭＯ通信モードを使用するかもしれない。これらの特徴概念はサブチャネルレベルに拡張することができる。例えば、データユーザーは十分なＣ／Ｉを有するサブチャネルにＭＩＭＯ通信モードを使用し、残りのサブチャネルにダイバーシチ通信モードを使用することができる。
【００７９】
アンテナ、周波数および時間的ダイバーシチはそれぞれ、複数のアンテナからのデータを異なる副バンドの複数のサブチャネルおよび複数のタイムスロットに伝送することにより達成することができる。例えば、特定の伝送（例えば音声呼１）のためのアンテナダイバーシチは２以上のアンテナを介して特定のサブチャネル（例えばサブチャネル１）に（音声）データを伝送することにより達成することができる。特定の伝送（例えば音声呼１）のための周波数ダイバーシチは、異なる副バンド（例えばサブチャネル１および２）の２以上のサブチャネルにデータを伝送することにより達成することができる。アンテナと周波数ダイバーシチの組合せは２以上のアンテナからのデータを２以上のサブチャネルに伝送することにより得ることができる。時間的ダイバーシチは複数のタイムスロットを介して達成することができる。例えば、図２に示すように、タイムスロット７におけるデータ１伝送はタイムスロット２におけるデータ１伝送の部分（例えば新しいまたは反復された）である。
【００８０】
同一または異なるデータを複数のアンテナからおよび／または複数の副バンドに伝送して所望のダイバーシチを得ることができる。例えば、データは（１）１つのアンテナから１つのサブチャネルに、（２）複数のアンテナから１つのサブチャネル（例えばサブチャネル１）に、（３）すべてのＮＴアンテナから１つのサブチャネルに、（４）１つのアンテナからサブチャネルの組（例えば、サブチャネル１および２）に、（５）複数のアンテナからサブチャネルの組に、（６）すべてのＮＴアンテナからサブチャネルの組に、または（７）アンテナの組からチャネルの組に（例えば、１つのタイムスロットにおいて、アンテナ１および２からサブチャネルに、別のタイムスロットにおいてアンテナ２からサブチャネル１および２に、以下同様）伝送することができる。従って、サブチャネルとアンテナのいかなる組合せを用いてもアンテナおよび周波数ダイバーシチを供給することができる。
【００８１】
最高の柔軟性を提供し、高い性能と効率を達成することのできるこの発明のある実施形態に従って、各送信アンテナに対して各タイムスロットにおける各サブチャネルは、パイロット、シグナリング、ブロードキャスト、音声、トラヒックデータおよびその他またはそれらの組合せ（例えば多重化された音声およびトラヒックデータ）のようないかなる種類のデータを伝送するのに使用することができる独立した伝送単位（すなわち変調シンボル）とみなすことができる。そのような設計において、音声呼は時間に対して異なるサブチャネルを動的に割当てることができる。
【００８２】
以下に記載するように、変調シンボル間で独立を許すことにより柔軟性、性能および効率がさらに達成される。例えば、各変調方式は、特定の時間、周波数および空間においてリソースの最善の使用を生じる変調方式（例えばＭ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭおよびその他）から発生することができる。
【００８３】
送信器装置および受信器装置の設計と実装を簡単化するために多数の制約を設定することができる。例えば音声呼はその呼の持続期間またはサブチャネルの再割り当てが行なわれる時刻まで特定のサブチャネルに割当てることができる。また、シグナリングおよび／またはブロードキャストデータはある固定されたサブチャネル（例えば図２に示すように制御データに対してサブチャネル１およびブロードキャストデータに対してサブチャネル２）に指定することができるので、受信器装置はデータを受信するためにどのサブチャネルを復調するかを先験的に知る。
【００８４】
また、各データ伝送チャネルまたはサブチャネルは、その伝送の持続期間または新しい変調方式が割当てられるまで特定の変調方式（例えばＭ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ）に制限することができる。例えば、図２において、サブチャネル３の音声呼１はＱＰＳＫを使用することができ、サブチャネル４の音声呼２は１６−ＱＡＭを使用することができ、タイムスロット２のデータ１伝送は８−ＰＳＫを使用することができ、タイムスロット３乃至５のデータ２伝送は１６−ＱＡＭを使用することができ、以下同様である。
【００８５】
ＴＤＭを使用することにより音声データおよびトラヒックデータの伝送においてさらに大きな柔軟性の効果があり、リソースの種々の割当てを検討することができる。例えばユーザーは各タイムスロットに対して１つのサブチャネルを割当てることができ、または同等に４番目のタイムスロット毎に４つのサブチャネルを割当てることができ、あるいはその他の割当てを行なうことができる。ＴＤＭは改良された効率のために、データが集められ指定されたタイムスロットにおいて伝送されることを可能にする。
【００８６】
音声活動が送信器において実施されるなら、音声が伝送されない区間において、送信器は他のユーザーをサブチャネルに割当てることができるのでサブチャネル効率は最大化される。アイドル状態の音声期間に伝送すべきデータが入手できない場合、送信器はサブチャネルに伝送された電力を低減（またはオフにする）することができ、ネットワークの別のセルで同じサブチャネルを使用しているシステムの他のユーザーに与えられる干渉レベルを低減することができる。同じ特徴をオーバーヘッド（ｏｖｅｒｈｅａｄ）、制御、データ、および他のチャネルにも拡張することができる。
【００８７】
連続した期間に対して利用可能なリソースのほんの一部を割当てることは一般により低い遅延を生じ、音声のような遅延に敏感なサービスに、より適しているかもしれない。ＴＤＭを用いた伝送は、起こりうる付加的遅延を犠牲にしてより高い効率を提供することができる。この発明の通信システムは、ユーザー要件を満足し、高い効率と性能を達成するためにリソースを割当てることができる。
【００８８】
図３は図１におけるシステム１１０のデータプロセッサ１１２および変調装置１１４の実施形態のブロック図である。システム１１０により伝送される全てのデータを含む集合入力データストリームがデータプロセッサ１１２内のデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）３１０に供給される。デマルチプレクサ３１０は、入力データストリームを多数の（Ｋ）チャネルデータストリームＳ１乃至Ｓｋに逆多重化する。各チャネルデータストリームは、例えばシグナリングチャネル、ブロードキャストチャネル、音声呼、またはトラヒックデータ伝送に対応させることができる。各チャネルデータストリームは、特定の符号化方式を用いてデータを符号化する各エンコーダ３１２に供給される。
【００８９】
符号化は、リンクの信頼性を増大させるために使用されるエラー訂正符号化、エラー検出符号化またはその両方を含むことができる。特に、そのような符号化は、例えば、インターリービング、コンボルーショナルコーディング（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｃｏｄｉｎｇ）、ターボコーディング（Ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｉｎｇ）、トレリスコーディング（Ｔｒｅｌｌｉｓ ｃｏｄｉｎｇ）、巡回冗長検査コーディングおよびその他を含むことができる。ターボコーディングは１９９８年１２月４日に出願された米国特許出願シリアル番号第０９／２０５，５１１（発明の名称：「線形合同シーケンスを用いたターボコードインターリーバー」）および「ｃｄｍａ２０００ＩＴＵ−Ｒ　ＲＴＴ候補提案」（以下ＩＳ−２０００規格と呼ぶ）というタイトルの文献に詳細に記載されている。上記２つの文献は参照することによりここに組み込まれる。
【００９０】
符号化は図３に示すようにチャネルベース毎に、すなわち各チャネルデータストリームについて実行することができる。しかしながら、符号化はまた、集合入力データストリームについて、多数のチャネルデータストリームについて、チャネルデータストリームの一部について、アンテナの組に対して、サブチャネルの組に対して、サブチャネルとアンテナの組に対して、各サブチャネルに対して、各変調シンボルについて、または、時間、空間および周波数のその他の単位についても実行することができる。次に、エンコーダー３１２ａ乃至３１２ｋからの符号化されたデータは、データを処理し変調シンボルを発生するデータプロセッサ３２０に供給される。
【００９１】
一実施において、データプロセッサ３２０は各チャネルデータストリームを１つ以上のサブチャネル、１つ以上のタイムスロット、および１つ以上のアンテナに割当てる。例えば、音声呼に対応するチャネルデータストリームの場合、データプロセッサ３２０はその呼に必要なタイムスロットに対して、１つのサブチャネルを１つのアンテナ（送信ダイバーシチが使用されなければ）または複数のアンテナ（送信ダイバーシチが使用されれば）を割当てることができる。シグナリングまたはブロードキャストチャネルに対応するチャネルデータストリームの場合、データプロセッサ３２０は送信ダイバーシチが使用されるかどうかに応じて１つ以上のアンテナに指定されたサブチャネルを割当てることができる。次に、データプロセッサ３２０はデータ伝送に対応するチャネルデータストリームに対して残りの利用可能なリソースを割当てる。データ伝送のバースト性および遅延に対するより大きな許容範囲のために、データプロセッサ３２０は高い性能と高い効率のシステム目的を達成するように利用可能なリソースを割当てることができる。従ってデータ伝送はシステム目的を達成するように「スケジュール」される。
【００９２】
各チャネルデータストリームをその各タイムスロット、サブチャネル、およびアンテナに割当てた後、チャネルデータストリームのデータはマルチキャリア変調を用いて変調される。一実施形態において、多くの利点を提供するためにＯＦＤＭ変調が使用される。一実施形態において、ＯＦＤＭ変調は多数の利点を提供するために使用される。ＯＦＤＭ変調の一実施において、各チャネルデータストリームのデータはブロックにグループ化される。各ブロックは特定の数のデータビットを有する。各ブロックのデータビットはそのチャネルデータストリームに相関する１つ以上のサブチャネルに割当てられる。
【００９３】
次に、各ブロックのビットは別個のサブチャネルに逆多重化される。サブチャネルの各々は潜在的に異なる数のビットを運ぶ（すなわち、サブチャネルのＣ／ＩおよびＭＩＭＯ処理が採用されるかどうかに基づいて）。これらのサブチャネルの各々に対して、ビットは、そのサブチャネルに相関する特定の変調方式（例えばＭ−ＰＳＫまたはＭ−ＱＡＭ）を変調シンボルにグループ化する。例えば、１６−ＱＡＭを用いた場合、信号コンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）は、複素平面（すなわちａ＋ｊ＊ｂ）における１６のポイントから構成される。複素平面における各ポイントは４ビットの情報を運ぶ。ＭＩＭＯ処理モードにおいて、サブチャネルの各変調シンボルは変調シンボルの一次結合を表す。変調シンボルの各々は異なるコンステレーションから選択可能である。
【００９４】
Ｌ変調シンボルの収集は、次元数Ｌの変調シンボルベクトルＶを形成する。変調シンボルベクトルＶの各エレメントは変調シンボルが運ばれる固有の周波数またはトーンを有する特定のサブチャネルに相関する。これらのＬ変調シンボルの収集はすべて互いに直交している。各タイムスロットにおいて、および各アンテナに対して、Ｌサブチャネルに対応するＬ変調シンボルは高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いてＯＦＤＭシンボルに結合される。各ＯＦＤＭシンボルはＬサブチャネルに割当てられたチャネルデータストリームからのデータを含む。
【００９５】
ＯＦＤＭ変調はＪｏｈｎ Ａ．Ｃ． Ｂｉｎｇｈａｍ著「データ伝送のためのマルチキャリア変調：その時が到達した理念」ＩＥＥＥ　通信雑誌、１９９０年５月の学術論文に詳細に記載されている。この論文は参照することによりここに組み込まれる。
【００９６】
従って、データプロセッサ３２０はＫチャネルデータストリームに対応する符号化データを受信し処理し、ＮＴ変調シンボルベクトルＶ１乃至ＶＴを供給する。各送信アンテナに対して１つの変調シンボルベクトルを供給する。ある実施において、変調シンボルベクトルのいくつかは、異なる送信アンテナを対象とした特定のサブチャネル上に複製情報を持つことができる。変調シンボルベクトルＶ１乃至ＶＴはそれぞれ変調装置１１４ａ乃至１１４ｔに供給される。
【００９７】
図３に示す実施形態において、各変調装置１１４はＩＦＦＴ３３０、サイクルプリフィクスジェネレータ３３２およびアップコンバーター３３４を含む。ＩＦＦＴ３３０は受信した変調シンボルベクトルをＯＦＤＭシンボルと呼ばれる時間領域表示に変換する。ＩＦＦＴ３３０はどのような数のサブチャネル（例えば８、１６、３２、等）についてもＩＦＦＴを実行するように設計することができる。一実施形態において、ＯＦＤＭシンボルに変換された各変調シンボルベクトルに対して、サイクルプリフィクスジェネレータ３３２はＯＦＤＭシンボルの時間領域表示の部分を反復し、特定のアンテナのための伝送シンボルを形成する。サイクリックプリフィクスは、マルチパス遅延拡散が存在する場合に伝送シンボルがその直交特性を維持することを保証する。それにより以下に示すように有害な伝送路効果に対して性能を改良する。ＩＦＦＴ３３０およびサイクリックプリフィクスジェネレータ３３２の実現は技術的に知られており、ここでは、詳細に記載しない。
【００９８】
次に、各サイクリックプリフィクスジェネレータ３３２からの時間領域表示（すなわち各アンテナに対する伝送シンボル）はアップコンバーター３３４により処理され、アナログ信号に変換され、ＲＦ周波数に変調されＲＦ変調信号を発生するように条件づけられる（すなわち増幅され、濾波される。次に、ＲＦ変調信号は各アンテナ１１６から伝送される。
【００９９】
図３はまたデータプロセッサ３２０の実施形態のブロック図を示す。各チャネルデータストリームに対する符号化されたデータ（すなわち符号化されたデータストリーム、Ｘ）が各チャネルデータプロセッサ３２２に供給される。（伝送の少なくともいくつかについて複製なしに）チャネルデータストリームが複数のサブチャネル及び／または複数のアンテナを介して伝送されるなら、チャネルデータプロセッサ３２２はチャネルデータストリームを多数の（Ｌ・ＮＴまで）データサブストリームに逆多重化する。各データサブストリームは特定のアンテナにおいて特定のサブチャネル上の伝送に対応する。一般的な実施において、サブチャネルのいくつかはシグナリング、音声、および他の種類のデータのために使用されるので、データサブストリームの数はＬ・ＮＴより少ない。次にデータサブストリームが処理され、割当てられたサブチャネルの各々に対して対応するサブストリームを発生し、コンバイナー３２４に供給される。コンバイナー３２４は各アンテナに対して指定される変調シンボルを変調シンボルベクトルに結合し、変調シンボルベクトルストリームとして供給される。次に、ＮＴアンテナに対するＮＴ変調シンボルベクトルストリームは次の処理ブロック（すなわち変調装置１１４）に供給される。
【０１００】
最高の柔軟性、最高の性能および最高の効率を与える設計において、各サブチャネルについて、各タイムスロットにおいて伝送される変調シンボルは個別に独立して選択可能である。この特徴は、すべての３つの次元、すなわち時間、周波数および空間に対して利用可能なリソースの最善の利用を可能にする。従って各変調シンボルによって伝送されるデータビットの数は異なっても良い。
【０１０１】
図４Ａは１つのチャネルデータストリームを処理するために使用できるチャネルデータプロセッサの実施形態のブロック図である。チャネルデータプロセッサ４００を用いて図３に示すチャネルデータプロセッサ３２２を実現することができる。チャネルデータストリームの伝送は複数のサブチャネル（例えば図２のデータ１の場合のような）に生じることができ、また複数のアンテナからも生じることができる。各サブチャネルについておよび各アンテナからの伝送は複製されないデータを表すことができる。
【０１０２】
チャネルデータプロセッサ４００において、デマルチプレクサ４２０は符号化データストリームＸを受信し、多数のサブチャネルデータストリームＸ１，１乃至Ｘ１，Ｍに逆多重化される。各サブチャネルに対する１つのサブチャネルデータストリームはデータを伝送するために使用される。データの逆多重化は均一または非均一であり得る。例えば、伝送路についてのいくつかの情報が知られているならば（すなわち完全ＣＳＩまたは部分ＣＳＩが知られているならば）、デマルチプレクサ４２０は、より多くのｂｐｓ／Ｈｚを伝送することのできるサブチャネルにより多くのデータビットを方向づけることができる。しかしながら、ＣＳＩが知られていないならば、デマルチプレクサ４２０はおよそ等しい数のビットを割当てられたサブチャネルの各々に均一に方向づけすることができる。
【０１０３】
次に、各サブチャネルデータストリームは各空間分割プロセッサ４３０に供給される。各空間分割プロセッサ４３０はさらに受信したサブチャネルデータストリームを多数（ＮＴまで）のデータサブストリームに逆多重化する。各アンテナに対する１つのデータサブストリームはデータを伝送するために使用される。従って、デマルチプレクサ４２０および空間分割プロセッサ４３０の後、符号化されたデータストリームＸｉはＮＴまでのアンテナからＬまでのサブチャネル上に伝送されるＬ・ＮＴまでのデータサブストリームに逆多重化可能である。
【０１０４】
特定のタイムスロットにおいて、ＮＴまでの変調シンボルは各空間分割プロセッサ４３０により発生可能でありＮＴコンバイナー４００ａ乃至４４０ｔに供給される。例えば、サブチャネル１に割当てられた空間分割プロセッサ４３０ａはアンテナ１乃至ＮＴのサブチャネル１に対してＮＴまでの変調シンボルを供給することができる。同様にサブチャネルｋに割当てられた空間分割プロセッサ４３０ｋはアンテナ１乃至ＮＴのサブチャネルｋに対してＮＴまでのシンボルを供給することができる。各コンバイナーはＬサブチャネルに対して変調シンボルを受信し、各タイムスロットに対するシンボルを変調シンボルベクトルに結合し、変調シンボルベクトルを変調シンボルベクトルストリームとして次の処理段（例えば変調装置１１４）に供給する。
【０１０５】
チャネルデータプロセッサもまた、上述した完全ＣＳＩまたは部分ＣＳＩを実現するために必要な処理を供給するように設計可能である。ＣＳＩ処理は、利用可能なＣＳＩ情報および選択されたチャネルデータストリーム、サブチャネル、アンテナ等に基づいて実行可能である。ＣＳＩ処理はまた選択的にかつ動的にイネーブルまたはディスエーブルすることもできる。例えば、ＣＳＩ処理は特定の伝送に対してイネーブルにしその他の伝送に対してディスエーブルにすることができる。ＣＳＩ処理は、ある条件下で、例えば伝送リンクが適当なＣ／Ｉを有しているときイネーブルにすることができる。
【０１０６】
図４Ａのチャネルデータプロセッサ４００は高レベルの柔軟性を提供する。しかしながら、そのような柔軟性は一般にすべてのチャネルデータストリームに必要ではない。例えば音声呼のためのデータは、一般に、その呼の持続期間またはサブチャネルが再割り当てされるまで１つのサブチャネルを介して伝送される。これらのチャネルデータストリームに対してチャネルデータプロセッサの設計は非常に簡単化することができる。
【０１０７】
図４Ｂは、オーバーヘッドデータ、シグナリング、音声、またはトラヒックデータのような１つのチャネルデータストリームのために採用可能な処理のブロック図である。空間分割プロセッサ４５０は図３の１つのチャネルデータプロセッサ３２２を実現するために使用することができ、そして例えば音声呼のようなチャネルデータストリームをサポートするために使用することができる。音声呼は一般に複数のタイムスロットに対して１つのサブチャネルに割当てられる（例えば図２の音声１）、そして複数のアンテナから伝送可能である。符号化されたデータストリームＸｉはデータをブロックにグループ化する空間分割プロセッサ４５０に供給される。各ブロックは変調シンボルを発生するために使用される特定の数のビットを有する。次に、空間分割プロセッサ４５０からの変調シンボルは、チャネルデータストリームを伝送するために使用される１つ以上のアンテナに相関する１つ以上のコンバイナー４４０に供給される。
【０１０８】
この発明をより良く理解するために、図２に示す伝送信号を発生することのできる送信器装置の特定の実施形態について説明する。図２のタイムスロット２において、制御データはサブチャネル１に伝送され、ブロードキャストデータはサブチャネル２に伝送され、音声呼１および２はそれぞれサブチャネル３および４に割当てられ、トラヒックデータはサブチャネル５乃至１６に伝送される。この例において、送信器装置は４つの送信アンテナ（すなわちＮＴ＝４）を含むように仮定され、４つの伝送信号（すなわち４つのＲＦ変調信号）は４つのアンテナに対して発生される。
【０１０９】
図５Ａは図２のタイムスロット２に対して伝送信号を発生するために使用可能な処理装置の一部のブロック図である。入力データストリームは、図２の制御、ブロードキャスト、音声１、音声２及びデータ１に対応する５つのチャネルデータストリームＳ１乃至Ｓ５にストリームを逆多重化するデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）５１０に供給される。各チャネルデータストリームは、そのストリームのために選択された符号化方式を用いてデータを符号化する各エンコーダー５１２に供給される。この例において、チャネルデータストリームＳ１乃至Ｓ３は送信ダイバーシチを用いて伝送される。従って、各符号化されたデータストリームＸ１乃至Ｘ３はそのストリームのための変調シンボルを発生する各チャネルデータプロセッサ５３２に供給される。次に、各チャネルデータプロセッサ５３２ａ乃至５３２ｃからの変調シンボルは４つのすべてのコンバイナー５４０ａ乃至５４０ｄに供給される。各コンバイナー５４０はそのコンバイナーに相関するアンテナのために指定される１６のすべてのサブチャネルのための変調シンボルを受信し、各タイムスロットにおいて各サブチャネル上のシンボルを結合して変調シンボルベクトルを発生し、その変調シンボルベクトルを変調シンボルベクトルストリームＶとして相関する変調装置１１４に供給する。図５Ａに示すように、チャネルデータストリームＳ１は４つのすべてのアンテナからサブチャネル１に伝送され、チャネルデータストリームＳ２は４つのすべてのアンテナからサブチャネル２に伝送され、そしてチャネルデータストリームＳ３は４つのすべてのアンテナからサブチャネル３に伝送される。
【０１１０】
図５ＢはチャネルデータストリームＳ４に対して符号化されたデータを処理するために使用される処理装置の一部のブロック図である。この例において、チャネルデータストリームＳ４は空間ダイバーシチ（そして、チャネルデータストリームＳ１乃至Ｓ３のために使用された送信ダイバーシチではない）を用いて伝送される。空間ダイバーシチを用いて、データは、複数のアンテナを介して（割当てられたサブチャネルの各々においてまたは異なるタイムスロットを介して同時に）逆多重化され伝送される。符号化されたデータストリームＸ４はそのストリームの変調シンボルを発生するチャネルデータプロセッサ５３２ｄに供給される。この場合の変調シンボルはそのチャネルの固有モードの各々に対応するシンボルアルファベットから選択された変調シンボルの一次結合である。この例において、４つの異なる固有モードがあり、各固有モードは異なる量の情報を運ぶことができる。一例として、固有モード１は６４−ＱＡＭ（６ビット）を確実に伝送できるＣ／Ｉを有し、固有モード２は１６−ＱＡＭ（４ビット）を使用可能にし、固有モード３はＱＰＳＫ（２ビット）を使用可能にし、固有モード４はＢＰＳＫ（１ビット）を使用可能にすると仮定する。従って４つのすべての組合せにより、合計１３の情報ビットが有効変調シンボルとして、同じサブチャネルで４つのすべてのアンテナに同時に伝送可能である。各アンテナについて割当てられたサブチャネルのための有効変調シンボルは、上述した式（１）で与えられるマトリクス乗算により記載されるように、各固有モードに相関する個々のシンボルの一次結合である。
【０１１１】
図５ＣはチャネルデータストリームＳ５を処理するために使用される処理装置の一部のブロック図である。符号化されたデータストリームは、ストリームＸ５を１２のサブチャネルデータストリームＸ５，１１乃至Ｘ５，１６に逆多重化するデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）５３０に供給される。割当てられたサブチャネル５乃至１６の各々に対して１つのサブチャネルデータストリームが割当てられる。次に、各サブチャネルデータストリームは、相関するサブチャネルデータストリームのための変調シンボルを発生する各サブチャネルデータプロセッサ５３６に供給される。次に、サブチャネルデータプロセッサ５３６ａ乃至５３６ｌからのサブチャネルシンボルストリームはそれぞれデマルチプレクサ５３８ａ乃至５３８ｌに供給される。各デマルチプレクサ５３８は受信したサブチャネルシンボルストリームを４つのシンボルサブストリームに逆多重化する。各シンボルサブストリームは特定のアンテナにおいて特定のサブチャネルに対応する。次に、各デマルチプレクサ５３８からの４つのサブストリームは４つのコンバイナー５４０ａ乃至５４０ｄに供給される。
【０１１２】
図５Ｃに記載された実施形態において、サブチャネルデータストリームは処理されてサブチャネルシンボルストリームが発生される。次に、サブチャネルシンボルストリームは４つのシンボルサブストリームに逆多重化される。各アンテナの特定のサブチャネルに対して１つのシンボルサブストリームが割当てられる。この実施は図４Ａにおいて記載したものとは異なる。図４Ａにおいて記載した実施形態において、特定のサブチャネルに対して指定されたサブチャネルデータストリームは、各アンテナに対して１つのデータサブストリームとなるように多数のデータサブストリームに逆多重化され、次に処理されて対応するシンボルサブストリームを発生する。図５Ｃの逆多重化はシンボル変調の後に行なわれるのに対し、図４Ａの逆多重化はシンボル変調の前に行なわれる。他の実施も使用することができ、この発明の範囲内である。
【０１１３】
図５Ｃのサブチャネルデータプロセッサ５３６とデマルチプレクサ５３８との各組合わせは図５Ｂのサブチャネルデータプロセッサ５３２ｄおよびデマルチプレクサ５３４ｄの組合せと同様に実行する。各デマルチプレクサ５３８からの各シンボルサブストリームのレートは平均して、相関するチャネルデータプロセッサ５３６からのシンボルストリームのレートの１／４である。
【０１１４】
図６は１つ以上のチャネルデータストリームを受信するために使用することができる複数の受信アンテナを有する受信器装置６００の実施形態のブロック図である。１つ以上の送信アンテナから伝送された１つ以上の信号はアンテナ６１０ａ乃至６１０ｒの各々により受信可能であり、各フロントエンドプロセッサ６１２に導かれる。例えば、受信アンテナ６１０ａは多数の送信アンテナから送信された多数の信号を受信することができ、受信アンテナ６１０ｒは同様に複数の送信された信号を受信することができる。各フロントエンドプロセッサ６１２は受信した信号を条件付け（例えば濾波して増幅する）し、条件づけされた信号を中間周波数またはベースバンドにダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号をサンプリングして量子化する。各フロントエンドプロセッサ６１２は一般に受信したパイロットを用いて特定のアンテナに相関するサンプルを復調し、「コヒーレント」なサンプルを発生し、各受信アンテナに対して１つづつ、各ＦＦＴプロセッサ６１４に供給する。
【０１１５】
各ＦＦＴプロセッサ６１４は受信したサンプルの変換された表示を発生し、変調シンボルベクトルの各ストリームを供給する。次に、ＦＦＴプロセッサ６１４ａ乃至６１４ｒからの変調シンボルベクトルストリームはデマルチプレクサおよびコンバイナー６２０に供給される。デマルチプレクサおよびコンバイナー６２０は各ＦＦＴプロセッサ６１４からの変調シンボルベクトルのストリームを多数（Ｌまで）のサブチャネルシンボルストリームにチャネル化する。次に、すべてのＦＦＴプロセッサ６１４からのサブチャネルシンボルストリームが、復調および復号前に、使用される通信モード（例えばダイバーシチまたはＭＩＭＯ）に基づいて処理される。
【０１１６】
ダイバーシチ通信モードを使用して伝送されたチャネルデータストリームの場合、チャネルデータストリームの伝送のために使用されるすべてのアンテナからのサブチャネルシンボルストリームは、時間、空間、および周波数に対して冗長な情報を結合するコンバイナーに供給される。次に、結合された変調シンボルのストリームは（ダイバーシチ）チャネルプロセッサ６３０に供給され、それに応じて復調される。
【０１１７】
ＭＩＭＯ通信モードを用いて伝送されるチャネルデータストリームの場合、チャネルデータストリームの伝送のために使用されるすべてのサブチャネルシンボルストリームは、各サブチャネルの受信した変調シンボルを異なる固有モードに直交化するＭＩＭＯプロセッサに供給される。ＭＩＭＯプロセッサは上述した式（２）に記載した処理を実行し、送信器装置において使用される多数の固有モードに対応する多数の独立したシンボルサブストリームを発生する。例えばＭＩＭＯプロセッサは受信した変調シンボルと左固有ベクトルを乗算して事後条件づけされた変調シンボルを発生することができる。このシンボルは送信器装置において完全ＣＳＩプロセッサより前の変調シンボルに対応する。次に、（事後条件づけされた）シンボルサブストリームは（ＭＩＭＯ）チャネルプロセッサ６３０に供給され、それに応じて復調される。従って、各チャネルプロセッサ６３０は（ダイバーシチ通信モードの場合）変調シンボルのストリームを受信し、又は（ＭＩＭＯ通信モードの場合）多数のシンボルサブストリームを受信する。変調シンボルの各ストリームまたはサブストリームは、処理されるサブチャネルのために送信器装置において使用される変調方式に相補的な復調方式（例えばＭ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭまたはその他）を実現する各復調装置（ＤＥＭＯＤ）に供給される。ＭＩＭＯ通信モードの場合、次に、送信器装置において採用される符号化方法および復調方法に応じて、すべての割当てられた復調装置からの復調されたデータは独立して復号することができ、または１つのチャネルデータストリームに多重化して復号することができる。ダイバーシチ通信モードとＭＩＭＯ通信モードの両方の場合、チャネルプロセッサ６３０からのチャネルデータストリームは次に、チャネルデータストリームのために送信器装置において使用される方式と相補的な復号方式を実現する各デコーダ６４０に供給される。各デコーダ５４０からの復号されたデータはそのチャネルデータストリームのために伝送されたデータの見積もりを表す。
【０１１８】
図６は受信器装置の一実施形態を表す。他の設計を考えることができ、この発明の範囲内にある。例えば、受信器装置は１つの受信アンテナのみで設計可能であり、又は複数の（例えば音声、データ）チャネルデータストリームを同時に処理することができるように設計することもできる。
【０１１９】
上述したように、マルチキャリア変調はこの発明の通信システムに使用される。特に、ＯＦＤＭ変調を用いて、マルチパス環境下での性能の向上、実施の複雑さの緩和（相対的な意味においてＭＩＭＯ動作モードの場合）、および柔軟性を含む多数の利点を提供することができる。しかしながら、マルチキャリア変調の他の変形例も使用することができ、この発明の範囲内である。
【０１２０】
ＯＦＤＭ変調は、マルチパス遅延拡散または送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬環境により導入されるディファレンシャルパス（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ）遅延によりシステム性能を改良することができる。通信リンク（すなわちＲＦチャネル）はシステム動作帯域幅Ｗの逆数よりも潜在的に大きいかもしれない遅延拡散を有する。このため、遅延拡散より小さい送信シンボル持続期間を有する変調方式を採用した通信システムは、シンボル間干渉（ＩＳＩ）を経験するであろう。ＩＳＩは受信したシンボルを歪ませ不正確な検出の確率を増大する。
【０１２１】
ＯＦＤＭ変調を用いて、伝送チャネル（または動作帯域幅）は必須的に、データを通信するために使用される（大）多数の並列サブチャネル（または副バンド）に分割される。各サブチャネルは、通信リンクのコヒーレンス帯域幅より一般に大変小さい帯域幅を有するので、リンクの遅延拡散によるＩＳＩはＯＦＤＭ変調を用いて著しく低減または消去される。それにひきかえ、ほとんどの一般的変調方式（例えばＱＰＳＫ）は、伝送シンボルレートが通信リンクの遅延拡散に比べて小さい限り、ＩＳＩに敏感である。上述したように、サイクリックプリフィクスはマルチパスの有害な効果に対抗するために使用することができる。サイクリックプリフィクスはＯＦＤＭシンボルの一部（通常、ＩＦＦＴの後の前部分）であり、ＯＦＤＭシンボルの後ろに巻きつけられる。サイクリックプリフィクスはＯＦＤＭシンボルの直交性を維持するために使用される。この直交性は一般にマルチパスにより破壊される。
【０１２２】
一例として、チャネル遅延拡散が１０μｓｅｃ未満である通信システムを考える。各ＯＦＤＭシンボルには、マルチパス遅延拡散が存在する場合に全体のシンボルがその直交特性を維持することを保証するサイクリックプリフィクスが付加される。サイクリックプリフィクスは更なる情報を運ばないので、必須的にオーバーヘッドである。良好な効率を維持するために、サイクリックプリフィクスの持続期間は、全体の伝送シンボル持続期間のほんの一部であるように選択される。上記例の場合、サイクリックプリフィクスを説明するために５％のオーバーヘッドを用いると、１０μｓｅｃの最大チャネル遅延拡散に対して２００μｓｅｃの伝送シンボル持続期間が適当である。２００μｓｅｃ伝送シンボル持続期間は各サブチャネルに対して５ｋＨｚの帯域幅に相当する。全体のシステム帯域幅が１．２２８８ＭＨｚならば、約５ｋＨｚの２５０のサブチャネルを供給することができる。実際面では、サブチャネルの数を２の累乗にすることが便利である。従って、伝送シンボル持続期間が２０５μｓｅｃに増大し、システム帯域幅がＭ＝２５６副バンドに分割されるなら、各サブチャネルは４．８８ｋＨｚの帯域幅を有するであろう。
【０１２３】
この発明のある実施形態において、ＯＦＤＭ変調はシステムの複雑さを低減することができる。通信システムがＭＩＭＯ技術を組み込むとき、受信器装置に相関する複雑さは著しく、特にマルチパスが存在するときはそうである。ＯＦＤＭ変調を使用することにより、各サブチャネルは採用されるＭＩＭＯ処理により独立した態様で取り扱うことができる。従って、ＯＦＤＭ変調はＭＩＭＯ技術を使用したとき受信器装置における信号処理を著しく簡単にすることができる。
【０１２４】
ＯＦＤＭ変調は複数のユーザー間でシステム帯域幅Ｗを共有する際にさらなる柔軟性を付加する余裕がある。特に、ＯＦＤＭシンボルのための利用可能な伝送空間はユーザーのグループ間で共有することができる。例えば低レートチャネル音声ユーザーにはＯＦＤＭシンボルのサブチャネルまたはサブチャネルの一部分を割当てることができ、残りのサブチャネルは、総需要にもとづいてデータユーザーに割当てることができる。さらに、オーバーヘッド、ブロードキャスト、および制御データは利用可能なサブチャネルの幾つかにおいてまたは（恐らく）サブチャネルの一部分において運ぶことができる。
【０１２５】
上述したように、各タイムスロットにおける各サブチャネルはＭ−ＰＳＫまたはＭ−ＱＡＭのようないくつかのアルファベットから選択された変調シンボルに相関する。ある実施形態において、Ｌサブチャネルの各々における変調シンボルは、ほとんどの有効利用がそのサブチャネルになされるように選択することができる。例えば、サブチャネル１はＱＰＳＫを用いて発生することができ、サブチャネル２はＢＰＳＫを用いて発生することができ、サブチャネル３は１６−ＱＡＭを用いて発生することができる。以下同様である。従って、各タイムスロット毎にＬサブチャネルのためのＬまでの変調シンボルが発生され結合されてそのタイムスロットに対する変調シンボルベクトルが発生される。
【０１２６】
１つ以上のサブチャネルは１つ以上のユーザーに割当てることができる。例えば、各音声ユーザーには単一サブチャネルを割当てることができる。残りのサブチャネルは動的にデータユーザーに割当てることができる。この場合、残りのサブチャネルは単一のデータユーザーに割当てることができ、または複数のユーザー間で分割することができる。さらに、いくつかのサブチャネルはオーバーヘッド、ブロードキャスト、および制御データを伝送するために予約することができる。この発明のある実施形態において、サブチャネル割当てを（恐らく）変調シンボルから擬似ラダム態様のシンボルに変更し、ダイバーシチを増大し、干渉平均化を提供することが望ましいかもしれない。
【０１２７】
ＣＤＭＡシステムにおいて、各逆方向リンク伝送上の伝送電力は、要求されるフレームエラーレート（ＦＥＲ）は最小の送信電力で基地局において得られ、それによりシステムの他のユーザーへの干渉を最小にするように制御される。ＣＤＭＡシステムの順方向リンクにおいて、システム能力を増大するために送信電力も調節される。
【０１２８】
この発明の通信システムにおいて、順方向リンクおよび逆方向リンク上の送信電力は、干渉を最小にし、システム能力を最大にするように制御可能である。電力制御は種々の方法で達成可能である。例えば、電力制御は、各チャネルデータストリームで、各サブチャネルで、各アンテナで、またはその他の測定単位において実行可能である。ダイバーシチ通信モードで動作するとき、特定のアンテナからの伝送路損失が大きいなら、ほとんど受信器装置で獲得することができないので、このアンテナからの伝送は低減することができる。同様に、伝送が複数のサブチャネル上で生じたなら、ほとんどの伝送路損失を経験しているサブチャネルに少ない電力が伝送されるかもしれない。
【０１２９】
実施において、電力制御はＣＤＭＡシステムにおいて使用されるフィードバック機構と類似のフィードバック機構を用いて達成することができる。電力制御情報は周期的にまたは自発的に受信器装置から送信器装置に送ることが出来、送信器装置に送信電力を増大または減少するように指示する。電力制御ビットは、受信器装置において、例えばＢＥＲまたはＦＥＲに基づいて発生することができる。
【０１３０】
図７はこの発明の通信システムの通信モードのいくつかに相関するスペクトル効率を説明するプロットを示す図である。図７において、所定のビットエラーレートに対する変調シンボルあたりのビット数は多数のシステム構成のためのＣ／Ｉの関数として与えられる。表示ＮＴ×ＮＲは構成の次元を示す。ＮＴ＝送信アンテナの数を、ＮＲ＝は受信アンテナの数を示す。２つのダイバーシチ構成、すなわち１×２および１×４、および４つのＭＩＭＯ構成すなわち２×２、２×４、４×４および８×４はシミュレートされその結果が図７に供給される。
【０１３１】
プロットに示すように、所定のＢＥＲに対するシンボルあたりのビット数は１ｂｐｓ／Ｈｚ未満からほとんど２０ｂｐｓ／Ｈｚまでの範囲に広がっている。Ｃ／Ｉの低い値において、ダイバーシチ通信モードとＭＩＭＯ通信モードのスペクトル効率は同様であり、効率の改良は目立たない。しかしながら、Ｃ／Ｉの高い値において、ＭＩＭＯ通信モードの使用によるスペクトル効率の改良はより目覚しいものとなる。あるＭＩＭＯ構成およびある条件に対して、瞬時改良は２０倍まで改良することができる。
【０１３２】
これらのプロットから、送信アンテナおよび受信アンテナの数が増大するにつれスペクトル効率は一般に増大することがわかる。改良はまた一般にＮＴおよびＮＲの下限値に限定される。例えばダイバーシチ構成、１×２および１×４は両方とも漸近的に約６ｂｐｓ／Ｈｚに到達する。
【０１３３】
達成可能な種々のデータレートを調べる場合に、図７で与えられるスペクトル効率値はサブチャネルベースで結果に適用することができ、そのサブチャネルに対して可能なデータレートの範囲を得ることができる。一例として、５ｄＢのＣ／Ｉで動作している加入者装置の場合、この加入者装置のために利用可能なスペクトル効率は採用される通信モードにおいて１ｂｐｓ／Ｈｚおよび２．２５ｂｐｓ／Ｈｚとの間である。従って、５ｋＨｚサブチャネルにおいて、この加入者装置は５ｋｂｐｓ乃至１０．５ｋｂｐｓの範囲においてピークデータレートを維持することができる。Ｃ／Ｉが１０ｄＢならば、同じ加入者装置は、サブチャネルあたり１０．５ｋｂｐｓないし２５ｋｂｐｓの範囲にピークデータレートを維持することができる。従って２５６サブチャネルが利用可能な場合、１０ｄＢ　Ｃ／Ｉで動作する加入者装置のためのピーク維持されたデータレートは６．４Ｍｂｐｓである。従って、加入者装置およびその加入者装置のための動作Ｃ／Ｉのデータレート要件を与えられて、システムはその要件に合うように必要な数のサブチャネルを割当てることができる。データサービスの場合、タイムスロットあたり割当てられるサブチャネルの数は例えば他のトラヒック負荷に依存して変化することができる。
【０１３４】
通信システムの逆方向リンクは構造的に順方向リンクと同様に設計することができる。しかしながら、ブロードキャストおよび共通制御チャネルの代わりに、特定のサブチャネルにおいて、またはフレームの特定の変調シンボル位置において、またはその両方において定義されたランダムアクセスチャネルがあるかもしれない。これらは短い要求（例えば登録、リソースのための要求等）を中央ステーションに送信するためにいくつかのまたはすべての加入者装置により使用可能である。共通のアクセスチャネルにおいて、加入者装置は共通の変調および符号化を採用することができる。残りのチャネルは順方向リンクの場合のように別個のユーザーに割当てることができる。一実施形態において、（順方向リンクおよび逆方向リンクの両方について）リソースの割当ておよび配置解除はシステムにより制御され順方向リンクにおいて制御チャネルに通信される。
【０１３５】
逆方向リンクについて１つの設計上の考察は最も近い加入者装置と最も遠い加入者装置との間の最大の異なる伝搬遅延である。サイクリックプリフィクス持続期間に関連してこの遅延が小さいシステムにおいて、送信器装置において、訂正を実行する必要性は無いかもしれない。しかしながら、遅延が重要なシステムにおいて、サイクリックプリフィクスは増分遅延を説明するために延長することができる。いくつかの実施形態において、シンボルが正しい時刻に中央ステーションに到達するように往復遅延の合理的見積もりを行なうことおよび送信の時刻を訂正することは可能かもしれない。通常説明のつかない誤差があり、従ってサイクリックプリフィクスもまたさらにこの説明のつかないエラーに適応するためにさらに延長可能である。
【０１３６】
通信システムにおいて、カバーエリア内のいくつかの加入者装置は１つ以上の中央ステーションから信号を受信することができる。複数の中央ステーションによって伝送された情報が２以上のサブチャネル上でおよび／または２以上のアンテナから冗長であるとき、受信した信号は、ダイバーシチ結合方式を用いて加入者装置により結合され変調可能である。採用されるサイクリックプリフィクスが最も早い到達と最も遅い到達との間のディファレンシャル（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）伝搬遅延を取り扱うのに十分であるならば、信号は受信器において（随意的に）結合可能であり、正しく復調可能である。このダイバーシチ受信はＯＦＤＭのブロードキャストアプリケーションにおいて良く知られている。サブチャネルが特定の加入者装置に割当てられると、特定のサブチャネル上の同じ情報が多数の中央ステーションから特定の加入者装置に伝送可能である。この概念はＣＤＭＡシステムにおいて使用されるソフトハンドオフと同様である。
【０１３７】
上述した通信システムは種々のアプリケーションに対して使用することができ、種々のサービスを提供することができる。そのようなサービスは例えばリアルタイムサービス、非リアルタイムサービスあるいは一緒に多重化されたリアルタイムサービスと非リアルタイムサービスの両方を含むことができる。通信システムにより支持されるサービスは種々の態様で定義され分類可能である（例えばそのサービスに相関するサービスの質（ＱｏＳ）によって）。一例として、支持されるサービスは以下の如く定義される３つの種類に分類可能である。
【０１３８】
・全二重リアルタイム（ＦＤＲＴ）サービス−短い一方向の遅延（例えば音声）を要するサービス
・半二重リアルタイム（ＨＤＲＴ）サービス−遅延が大量に変化しない限り長い一方向の遅延を許容することのできるサービス（例えばビデオ、オーディオ）；および
・非リアルタイム（ＮＲＴ）サービス−遅延に全く敏感でないサービス（例えばパケットデータ）
さらなるおよび／または異なるサービスも支持することができ、この発明の範囲内である。例えば、ブロードキャストサービス、ページングサービスおよびその他を支持することができる。同様にさらなるおよび／または異なる種類のサービスも定義することができ、この発明の範囲内である。
【０１３９】
サービスが定義され分類されると、それらは種々の態様で多重化される。例えば、ＨＤＲＴサービスおよびＮＲＴサービスは単一のデータ伝送に多重化される。ＨＤＲＴサービスには最も高い優先度が与えられる。ＦＤＲＴサービスもおそらく異なる多重化方式を用いてＨＤＲＴサービスおよびＮＲＴサービスと多重化可能である。種々の多重化方式を用いて支持されたサービスを伝送することができる。これらの方式のいくつかをさらに詳細に以下に記載する。
【０１４０】
図８Ａは種々の種類のサービスを伝送するために使用することができる構造の実施形態の図である。この実施形態において、支持されたサービスは多重化されスロットで伝送される（簡単のために図８Ａでは１つのスロットしか示していない）。各スロットはＮ個のＯＦＤＭシンボル８１０ａないし８１０ｎをカバーする。Ｎは何らかの整数として定義することができる。一実施形態において、各スロットはさらに多数のパーティション８０２（簡単のために図８Ａでは２個示されている）に分割される。各パーティション８０２は何らかの数のＯＦＤＭシンボルを含むことができ、いかなる種類のサービスも支持するために使用することができる。例えば、パーティション８０２ａはＦＤＲＴサービス（例えば音声）を支持するために使用することができ、パーティション８０２ｂはＨＤＲＴおよび／またはＮＲＴサービス（例えばパケットデータ）を支持するために使用することができる。他の構造も実施可能であり、この発明の範囲内である。
【０１４１】
ＦＤＲＴサービスを支持するために使用されるパーティションとＨＤＲＴサービス及びＮＲＴサービスを支持するために使用されるパーティションは各々複数のユーザーにより共有可能である。パーティションの共有は種々の多重化方式により達成可能である。例えば、共有は、
・異なる（直交する）ＯＦＤＭトーン上の複数のユーザーを多重化することにより、
・ウオルシュコードを用いて共通のＯＦＤＭトーン上の複数のユーザーを多重化することにより、
・パケットスイッチングを用いて共通のＯＦＤＭ上の複数のユーザーを多重化することにより、および
・複数のユーザーを各ＯＦＤＭシンボルに割当てることにより、共有を達成することができる。
【０１４２】
これらの多重化方式はさらに以下に詳細に記載される。他の多重化方式も定義できこの発明の範囲内である。
【０１４３】
図９は直交ＯＦＤＭトーン上の複数のユーザーを多重化するために使用可能なデータプロセッサ９１２と変調装置９１４の実施形態のブロック図である。チャネルデータストリームＳ１乃至ＳＫはそれぞれユーザー１乃至Ｋのためのデータを運ぶために使用することができる。更なるチャネルデータストリーム（例えばＳＬ）は、制御、シグナリング、ブロードキャスト、および他のオーバーヘッドチャネルのためにデータを運ぶために使用することができる。各チャネルデータストリームはそのチャネルに対して選択された特定の符号化方式を用いて受信したデータを符号化する各エンコーダー９２２に供給される。例えば符号化方式はたたみこみ符号化、ターボ符号化、あるいは全く符号化しない方式を含む。エンコーダー９２２ａ乃至９２２ｌからの符号化されたデータストリームＸ１乃至ＸＬは次に各マルチプレクサ９２４ａ乃至９２４ｌに供給される。マルチプレクサ９２４ａ乃至９２４ｌはまた、倍率Ｇ１乃至ＧＬを受信する。各乗算器９２４は受信したデータストリームに受信した倍率をかけてそのデータストリームのための電力調節を供給する。
【０１４４】
次に、乗算器９２４ａないし９２４ｌからの倍率のかけられたデータストリームは、受信したデータストリームを結合したデータストリームに乗算するパラレル−シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）９２６に供給される。次に、シンボルマッピングエレメント９２８は、結合されたデータストリームを受信し、そのデータをストリームにインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）（すなわちリオーダー（ｒｅｏｒｄｅｒ））し、時間的ダイバーシチを供給する。シンボルマッピングエレメント９２８はさらに各受信したデータストリームのデータを以下に記載するようにそのデータストリームに割当てられたトーンにマッピングする。シンボルマッピングエレメント９２８からの出力は変調シンボルベクトルＶのストリームであり、変調装置９１４に供給される。
【０１４５】
変調装置９１４内において、ＩＦＦＴ９３０は変調シンボルベクトルＶを受信し、ＯＦＤＭシンボルと呼ばれる時間領域表示に変換する。実施例において、ＯＦＤＭシンボルに変換された各変調シンボルベクトルに対して、サイクルプリフィクスジェネレータ９３２はＯＦＤＭシンボルの時間領域表示の一部を反復し、伝送シンボルを形成する。サイクリックプリフィクスはマルチパス遅延拡散が存在する場合に、伝送シンボルがその直交特性を維持することを保証し、それにより上述したように有害な伝送路効果に対して性能を改良する。次に、サイクルプリフィクスジェネレータ９３２からの伝送シンボルはアップコンバータ９３４により処理され、アナログ信号に変換され、ＲＦ周波数に変調され、ＲＦ変調信号を発生するように条件づけされ（すなわち増幅され濾波され）、アンテナ９１６から伝送される。
【０１４６】
一実施形態において、シンボルマッピングエレメント９２８は各チャネルデータストリームのためのシンボル（例えば各ユーザー）をそのチャネルに割当てられた一連のトーンにマッピングする。図８Ａに戻ると、各パーティションは多数のＯＦＤＭシンボルを含み、図１に戻ると、各ＯＦＤＭシンボルは多数のサブチャネル上に伝送された多数のトーンを含む。従って、各パーティションにおける多数のトーンはチャネルデータストリームを伝送するために利用可能である。
【０１４７】
一実施形態において、各マルチユーザーパーティションにおける利用可能なトーンは多数のトーンの組にグループ化される。各トーンの組は「回路」として呼ばれ、特定のチャネルに割当てられる。従ってＬ個のチャネルデータストリームはＬ個の回路に割当てることができる。特定のチャネルデータストリームに対して１つ以上のパーティションの複数の回路（例えばパーティション８０２ａ内の１つ以上の回路とパーティション８０２ｂ内の１つ以上の回路）を割当てても良い。また、ユーザーに複数のチャネルデータストリームを割当ててもよいしまたはチャネルデータストリームは複数のユーザー間で共有可能にしてもよい。複数のチャネルデータストリームはまた同じ回路を共有するようにしてもよい。
【０１４８】
各回路は何らかの数のトーンを含むように定義することができる。より多くのトーンを高レート回路に割当ててもよいし、より少ないトーンを低レート回路に割当ててもよい。また、各回路に対して何らかのＯＦＤＭシンボルから何らかのトーンを割当てるようにしてもよい。従って、各ＯＦＤＭシンボルのトーンを１つ以上の回路に割当てるようにしてもよい。改良された周波数と時間的ダイバーシチに対して、各回路のためのトーンは、異なるＯＦＤＭシンボルからの異なるトーンが回路に割当てられるように選択することができる。例えば、特定の回路にＯＦＤＭシンボルのトーン１、ＯＦＤＭシンボルのトーン２、以下同様を割当てるようにしても良い。
【０１４９】
異なる種類の回路を異なる種類のサービスに対して定義し使用することができる。例えば第１の回路は異なるＯＦＤＭシンボルからの異なるトーンを含むように定義することができ、第２の回路は１つ以上のＯＦＤＭシンボルからすべてのトーンを含むように定義することができる。（例えばパーティション８０２ｂにおいて）第１の回路の種類はＦＤＲＴサービスを支持するために使用することができ、（例えばパーティション８０２ｂにおいて）第２の回路の種類はＨＤＲＴサービスおよびＮＲＴサービスを支持するために使用することができる。各第２の回路の種類の場合に、各ＯＦＤＭシンボルは特定のＨＤＲＴユーザーまたはＮＲＴユーザーに割当てることができる。
【０１５０】
回路は静的なトーンの組として定義してもよいし、あるいは動的に構成することもできる。例えば、通信システムは割当てのために利用可能な回路の各々を定義しその後で（例えばセッションのイニシエーションの期間）ユーザー端末に割当てられた回路とその定義を通知するようにしてもよい。回路の動的な定義により、回路のカスタム化を支持されるサービスと一致させることを可能にし、利用可能なリソースの利用を改良することができる。
【０１５１】
回路は等しいサイズであるように定義してもよい。各回路は特定数のビットを運ぶ能力を持つ。あるいは、回路は異なるサイズを持つように設計してもよい。回路サイズは通信システムにおいてユーザーの統計データに基づいてもよいし、その他の基準に基づいても良い。例えば、より多くのユーザーが低レートサービスを利用しているならば、より低いレート回路を定義することができる。あるいはまたはさらに、支持される特定のサービスおよび／またはユーザー要件に基づいて回路を定義してもよい。より多くのトーンを有する高レート回路は高レートサービスに割当てることができ、より少ないトーン（あるいはより少ない頻度で伝送される）を有する低レート回路は低レートサービスに割当てることができる。
【０１５２】
回路は一般に呼処理前に先験的に定義される（例えば回路＃０はトーンｘ、ｙ、ｚ等を含む）。１つ以上の回路を特定の通信セッションのために割当てることができ、割当てられた回路は例えば、順方向リンクがどのように構成されているかを記載する制御チャネルシステムパラメータメッセージを介してユーザー端末に供給することができる。
【０１５３】
図８Ｂは通信システムにおいてデータを伝送するために使用することができるパケット構造８２０の特定の実施形態の図である。パケット構造８２０はパケットタイプフィールド８２２、回路識別子フィールド８２４、およびデータフィールド８２６を含む。パケットタイプフィールド８２２は、ユーザー端末に割当てられた回路がその端末に伝送される次のパケットに対して変わるかどうかを知らせるために使用される。パケットタイプフィールド８２２はまたユーザー端末に伝送方式の変更を知らせるために使用することもできる。例えば、音声サービスの場合、パケットタイプフィールド８２２は音声活動から無音への変化、逆もまた同様を知らせるために使用することができる。パケットタイプの各々は以下に記載するように異なる伝送方式に相関させてもよい。表１はパケットタイプフィールド８２２のための特定の定義を示す。
【０１５４】
【表１】
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パケットタイプフィールド８２２が、次のパケットに対して使用される回路が異なるなら、回路識別子フィールド８２４は次のパケットに対して使用される特定の回路を識別するために使用することができる。回路識別子フィールド８２４は、以下に記載するように新しい回路のアイデンティティ並びに他の情報（例えば伝送方式）を供給することができる。回路識別子フィールド８２４は一般に送信すべき情報（例えば回路または伝送方式の変化）があるときのみ使用される。さもなければ、回路識別子フィールド８２４はヌルフィールドである。
【０１５５】
データフィールドは伝送のためのペイロード（例えばデータ）を運ぶために使用することができる。データフィールド８２６はまた例えば制御データ、ＣＲＣビット等のような他の情報を運ぶために使用するようにしてもよい。
【０１５６】
パケットタイプフィールド８２２は数ビット（例えば２ビット）で実現することができ、回路識別子フィールド８２４は小さい数のビット（例えば８−１０ビット）で実現することができる。各パケットの残りのビットはデータフィールド８２６のために使用することができる。これは少ないオーバーヘッドビットが必要である効率的なパケットフォーマットを生じる。
【０１５７】
各パケットは１つのスロットに１つの回路があてはまるように必要な大きさにすることができる。しかしながら、パケットはまた分割して、１つ以上のスロットに対して複数の回路を用いて伝送するようにしてもよい。パケットのサイズは効率的なデータ伝送のために選択可能である。より長い処理遅延を許容するサービスの場合、低レート伝送を集めて、より効率的に処理し伝送することのできるより大きなパケット（例えば２０ｍｓｅｃ乃至４０ｍｓｅｃのデータ）に組み立てることができる。
【０１５８】
パケット構造８２０は回路割当てに変更があったらバンド内で知らせることおよび新しい回路のアイデンティティを支持する。この情報はまた制御チャネルを介して供給することができる。次に、ユーザー端末は制御チャネルを処理して回路割当ての変化を受信するであろう。回路情報をユーザー端末に通信するための他の信号方式もまた使用することができ、この発明の範囲内である。
【０１５９】
音声データの場合、種々の伝送方式を用いて無音（例えば休止）の期間または低活動の期間、伝送量を低減することができる。無音期間に、「快適雑音」は一般にユーザー端末に送られる。この雑音は完全な音声よりも低レートで伝送することができる。１つの伝送方式において、無音期間において、フルレート（ｆｕｌｌ ｒａｔｅ）パケットはＸスロット（Ｘは４、８、１６またはその他の値であり得る）ごとに伝送される。この方式はＸまでのユーザーが無音期間に同じ回路を共有することを可能にする。各ユーザーはＸスロットの１つに割当てられる。他の伝送方式において、より少ないトーンを含む低レート回路を用いて快適雑音を伝送することができる。この低レート回路はスロットごとにまたは数スロットごとに（ただしＸスロットよりも頻繁に）伝送することができる。さらに他の伝送方式において、フルレート回路は快適雑音のためにより低いレートで（例えば低レート符号を使用して）送信することができる。このフルレート回路は一般に活動音声の場合に使用されるものと同じである。無音期間の間、フルレート回路に対して送信電力を低減することができる。より低いビットレートで快適雑音（または他のデータ）を伝送するための種々の他の伝送方式を検討することができ、この発明の範囲内である。
【０１６０】
無音期間の間伝送量を低減するための上述した伝送方式は、フルレートよりも少ないレートで伝送される何らかのデータに対しても使用することができる。例えば低周波数内容を有する音声活動は数ビットを用いて表しても良く、低レート回路を用いてあるいはより少ない頻度でフルレート回路を用いて伝送することができる。回路が変化しようとしているときおよび／または伝送方式が作られようとしている時はそれに応じてユーザー端末に知らせることができる。
【０１６１】
パケットフォーマット８２０は音声活動および無音のための異なる回路の使用を支持する。ユーザーが状態を活動から無音へ変化させると、ユーザーのパケットのためのパケットタイプフィールド８２２は、次の（例えば雑音）パケットのために回路識別子フィールド８２４において特定される回路を使用することをユーザー端末に知らせるために、適当に設定することができる。回路識別子フィールド８２４はまたこのユーザー端末のために快適雑音を運ぶために使用される特定のスロットを識別することができる。その後、無音期間の間、雑音パケットがＸスロット毎に（１つの伝送方式で）送信され、その端末で演奏される快適雑音が更新される。このようにして、無音のために使用される各回路はＸユーザーまで共有することができる。相補的な態様でユーザが無音から活動に状態を変化させたときフルレート回路が要求される。スケジューラーはその要求を受信し、利用可能なフルレート回路のプール（ｐｏｏｌ）から選択されたフルレート回路をユーザーに割当てる。割当てられた回路のアイデンティティ（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）は次のパケットにおいてユーザー端末に伝送される。
【０１６２】
利用可能なフルレート回路のプールが空ならば、回路が利用可能になるまで会話クリッピングが生じることができる。接続される呼の数を適切に調節することにより会話クリッピングの確率を低減することができる。これは、会話クリッピングが検出されたなら、呼アドミッションポリシー（ａｄｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｌｉｃｙ）により調節できるパラメータである。多数のユーザーが一緒に多重化されるなら、音声活動からの統計的な多重化利得はより大きくなり、会話クリッピングの確率は低減される。チャネルおよび回路割当てプロトコルは、音声活動からの統計的多重化利得を著しく低減することなく、会話クリッピングの確率を最小にするように設計することができる。
【０１６３】
種々のシグナリング方式を用いてユーザー端末に音声活動が無音からアクティブに変更したことを知らせることができる。一方式において、シグナリングは、例えば快適雑音パケットのパケットタイプフィールド８２２を用いてバンド内で得ることができる。上述したように、雑音パケットはいくつかの伝送方式に対してＸ番目のスロット毎に伝送することができる。無音期間にシグナリング遅延を低減するために、より小さい雑音パケットをより小さい回路を用いてより高いレートで伝送することができる。他のシグナリング方式において、制御チャネルは、ユーザー端末にフルレート音声への遷移が生じたことを通知し、次のフルレートパケットのために使用されるであろう回路のアイデンティティを伝送するために使用することができる。このシグナリング方式の場合、無音期間にある端末は制御チャネルを監視し、回路情報を受信する。
【０１６４】
新しい回路への変更が正しく得られることを保証するために種々の機構が実現可能である。１つの機構において、ユーザー端末は回路変更を含むパケットを受信すると、基地局にアクノレジメントを伝送する。オーバーヘッドの量を低減するために、端末は回路変更パケット受信の後基地局に単一ビットを伝送することができる。このアクノレジメントビットは基地局に、端末が首尾よく以前のパケットを復号し、新しい回路を用いてデータを受信する準備ができたことを通知する。基地局はアクノレジメントを受信するまで古い回路を用いて伝送し続けることができる。アクノレジメントを受信すると、基地局は新しい回路を用いて伝送し、古い回路は利用可能な回路のプールに戻される。
【０１６５】
種々の理由により生じるかもしれない回路変更の偽のアクノレジメントを取り扱うためにいくつかの方式を使用することができる。例えば、偽のアクノレジメントは、間違ってパケットを復号しアクノレジメントを伝送しないユーザー端末から生じるかもしれないが、基地局はそのアクノレジメントビットの伝送を誤って検出する。この場合基地局は新しい回路に伝送を開始し、端末は古い回路を復号し続ける。偽のアクノレジメントはまたパケットを正しく復号し、アクノレジメントビットを伝送するユーザー端末から生じるかもしれないが、基地局はアクノレジメントを検出しない。この場合、基地局は古い回路に伝送し続け、端末は新しい回路を復号し始める。
【０１６６】
偽のアクノレジメントの確率は機能強化されたアクノレジメントプロトコルを用いて低減することができる。例えば、アクノレジメントビットは、伝送エラーが検出できるおよび／または訂正できるように符号化することができる。回復方式も実現可能であり、それによりユーザー端末が順方向リンクを失ったとき（例えば、端末が新しい回路を復号し、基地局が古い回路を伝送し、または逆の場合も同じの結果として）ユーザー端末は基地局に知らせる。回復方式の一部として、基地局がチャネル損失メッセージを受信したとき、基地局は制御チャネルを介して端末に回路割当てメッセージを送信することができる。従って、端末はその回路割当てメッセージに含まれる情報を用いて再スタートすることができる。回路の変更が正しく実現されるための他の機構は設計可能であり、この発明の範囲内にある。
【０１６７】
上述したように、パーティションは、パケットスイッチングを用いて同じＯＦＤＭシンボル上の複数のユーザーを多重化することにより共有可能である。この多重化方式において、各パケットはそのパケットが意図される特定ユーザーの識別を含む。各パケットは、例えば上述した回路の一部を用いて伝送することができる。しかしながら、この方式において、回路は個々にユーザーに割当てられていない。その代わり各ユーザー端末はすべての伝送されたパケットを処理し、各パケット内のユーザー識別を抽出し、端末に向けられたパケットを復号し、残りのパケットを無視する。サイズの異なる回路を定義し、データを効率的に伝送するために使用することができる。
【０１６８】
図８Ｃはユーザーに向けられたデータを伝送するために使用することができるパケット構造８４０の特定の実施形態の図である。パケット構造８４０はユーザー識別（ＩＤ）フィールド８４２およびデータフィールド８４４を含む。ユーザーＩＤフィールド８４２はパケットが向かうことになっている特定ユーザーのアイデンティティを含み、データフィールド８４４はパケットペイロード（例えばデータ）を含む。ユーザーＩＤは例えばセッションイニシエーションの期間各ユーザーに割当てることができる。
【０１６９】
ユーザーＩＤフィールド８４２はデータフィールド８４４のために使用されるものとは異なる符号化方式を用いたプリアンブルとして実現可能である。例えばユーザーＩＤは特定のウオルシュシーケンスまたはユーザー端末に割当てられたＰＮオフセットであり得る。これにより、ユーザー端末はそのパケットがユーザー端末のために意図されているかどうかを迅速に決定することができる。あるいは、ユーザーＩＤは符号化シーケンスとして実現することが可能である。
【０１７０】
８ビットユーザーＩＤフィールド８４２は２５６ユーザーまでをサポートすることができる。フルレートパケットの場合、ユーザーＩＤオーバーヘッドは伝送の効率に著しい影響を与えない。低レートパケットの場合、オーバーヘッドはパケットの大きな部分であり、効率は譲歩するかもしれない。低レートパケットのためのオーバーヘッドは、少ない頻度で伝送されるかもしれないフルレートパケットの低レートデータを累積し伝送することにより低減することができる。
【０１７１】
図１０は直交（例えばウオルシュ）符号を用いて同じＯＦＤＭトーン上の複数のユーザーを多重化するために使用することのできるデータプロセッサ１０１２と変調装置１０１４の実施形態のブロック図である。図９と同様にチャネルデータストリームＳ１乃至ＳＬはユーザーおよび制御、シグナリング、ブロードキャスト、および他のオーバーヘッドチャネルのためのデータを運ぶために使用することができる。各チャネルデータストリームは、そのチャネルのために選択された特定の符号化方式を用いて受信したデータを符号化する各エンコーダー１０２２に供給される。エンコーダー１０２２ａ乃至１０２２ｌからの符号化されたデータストリームＸ１乃至ＸＬは次に各乗算器１０２４ａ乃至１０２４ｌに供給される。乗算器１０２４ａ乃至１０２４ｌはまた各倍率Ｇ１乃至ＧＬも受信する。各乗算器１０２４は受信したデータストリームを受信した倍率とかけ、データストリームのための電力制御を供給する。
【０１７２】
乗算器１０２４ａ乃至１０２４ｌからの倍率のかけられたデータストリームは次に各乗算器１０２６ａ乃至１０２６ｌに供給される。乗算器１０２６ａ乃至１０２６ｌはまた各ウオルシュシーケンスＷ１乃至ＷＬも受信する。各乗算器１０２６は受信したデータストリームを受信したウオルシュシーケンスでカバー（ｃｏｖｅｒ）し、カバーされたデータストリームを供給する。乗算器１０２６ａ乃至１０２６ｌからのカバーされたデータストリームは加算器１０２７に供給されて結合され、結合されたデータストリームを発生する。シンボルマッピングエレメント１０２８は結合されたデータストリームを受信し、データをストリームにインターリーブし、時間的ダイバーシチを供給する。シンボルマッピングエレメント１０２８からの出力は変調シンボルベクトルＶのストリームであり、次に変調装置１０１４に供給される。
【０１７３】
変調装置１０１４は、それぞれ図９のＩＦＦＴ９３０、サイクリックプリフィクスジェネレータ９３２およびアップコンバーター９３４と同様に動作するＩＦＦＴ１０３０、サイクリックプリフィクスジェネレータ１０３２およびアップコンバーター１０３４を含む。変調装置１０１４はアンテナ１０１６から伝送されるＲＦ変調信号を発生する。
【０１７４】
図１０に示す実施形態において、各ユーザーのためのデータは各ウオルシュシーケンスでカバーされ、共通のトーンを介して伝送される。これらのトーンは１つ以上のユーザーに相関するデータを運ぶ。複数ユーザーの場合、ユーザーデータのための直交性はウオルシュシーケンスの使用を介して維持される。
【０１７５】
特定の実施形態において、ウオルシュシーケンスの長さは、各ＯＦＤＭシンボルのトーンの数に一致する。例えば長さ１２８のウオルシュシーケンスは１２８トーンを有するＯＦＤＭシンボルのために使用することができる。各ウオルシュシーケンスの１２８チップは、１つのＯＦＤＭシンボルの１２８トーンを介して伝送することができる。しかしながら、他のウオルシュシーケンスの長さも使用することができ、この発明の範囲内である。さらに、各ウオルシュシーケンスは複数のＯＦＤＭシンボルまたは１つのＯＦＤＭシンボルの一部分にマッピングすることができ、これらの変形例はこの発明の範囲内である。例えば、ウオルシュシーケンスが６４の長さを有し、各ＯＦＤＭシンボルは１２８のトーンを有するなら、２つのウオルシュシーケンスの組が各ＯＦＤＭシンボルにマッピングすることができる。
【０１７６】
カバーされたＯＦＤＭシンボルを変調するために種々の変調方式を使用することができる。これらの変調方式はＱＰＳＫ、ＱＡＭおよびその他を含む。
【０１７７】
ユーザー端末において、トーンは処理され、その端末に割当てられた特殊なウオルシュシーケンスによりデカバー（ｄｅｃｏｖｅｒ）される。複数のユーザーのためのデータは直交ウオルシュシーケンスでカバーされていたので、特殊なウオルシュシーケンスで以前にカバーされたデータは同じウオルシュシーケンスを用いてデカバーすることにより回復することができる。他のウオルシュシーケンスで以前にカバーされたデータは直交であり、（理想的には）デカバリングにおいて、合計するとゼロになる。
【０１７８】
ウオルシュカバーされたデータ（すなわちウオルシュシーケンス）がＯＦＤＭシンボルの複数のトーンを介して伝送されるなら、ウオルシュシーケンスの直交性は、トーンが独立して衰えるなら縮小するかもしれない。これは例えば、周波数選択フェージングにより起こるかもしれない。伝送チャネルの周波数応答が平坦でなければ、チャネル等化を用いて直交性を回復することができる。等化は、ＯＦＤＭシンボルの各トーンのためのチャネル利得を決定し、決定されたチャネル利得を用いてチャネルを等化しほぼ平坦にすることにより達成できる。例えば、特定のトーンが公称値からＹｄＢのチャネル損失を有するなら、そのトーンはユーザー端末においてＹｄＢだけ高めることができる。このようにして、周波数選択フェージングが存在する場合に直交性を維持することができる。
【０１７９】
この多重化方式においては、複数のユーザーが同じトーンを共有するので、利用可能なリソースを効率よく利用するためにユーザーごとの送信電力を制御することができる。より高い信号対雑音プラス干渉比（Ｅｂ／Ｉｏ）を有するユーザーのための送信電力は、特定のレベルの性能を維持しながら、低減することができる。従って、送信電力における節約をその他のユーザーに対して使用することができる。電力制御は、例えばＩＳ−９５ＣＤＭＡシステムに使用されるものと同様の方式を用いて達成することができる。それにより、ユーザー端末は電力制御コマンド（例えばフレーム消去ビット）を基地局に送り、基地局はそれに応じてこの端末に対する送信電力を調節する。
【０１８０】
上述した多重化方式は種々のアプリケーションに対して使用することができる。例えば、これらの方式は移動アプリケーション、固定アプリケーションおよびその他のアプリケーションに使用することができる。
【０１８１】
固定アプリケーションの場合、順方向リンク伝送のために指向性アンテナを基地局に使用することができ、２つの受信アンテナをユーザー端末に設けて受信ダイバーシチを得ることができる。この構成は高いキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）を供給することができ、大容量となる（例えば、順方向リンクの１．２５ＭＨｚで１００以上の音声ユーザーにサービスすることができる）。ウオルシュカバー多重化方式の場合、固定アプリケーションであって、指向性アンテナが配備されている場合にはチャネル推定はより正確となる。これはウオルシュカバーされたデータの直交性を維持するために伝送チャネルのより正確な等化を可能にする。
【０１８２】
移動アプリケーションの場合には、ＩＳ−９５ＣＤＭＡシステムにおいて採用されるようなソフトハンドオフを用いて移動ユーザー端末を一方の基地局から他方の基地局に移動するために使用することができる。ソフトハンドオフを得るために、基地局コントローラは、ソフトハンドオフ状態にあるすべての基地局がユーザーのパケットを共通の回路または共通のＯＦＤＭトーンに伝送することを要求する。基地局はこれを達成するように調整することができる。あるいはソフトハンドオフ状態にある基地局は利用可能な回路にパケットを伝送することができる。ユーザー端末は受信した信号を２値化することができ、サンプルを処理して、基地局により伝送されたパケットを回復することができる。基地局からの伝送の処理は異なるパラメータ（例えば異なるＰＮオフセット、異なる回路）を用いて実行することができる。ユーザー端末はまた（レーキ受信器により実行される処理に類似しているが）処理された結果を結合し、改善された性能を有する結合された結果を発生することができる。
【０１８３】
上述した多重化方式、伝送方式およびシグナリング方式は基地局からユーザー端末への順方向リンク伝送の場合について記載した。ここに記載した概念の少なくともいくつかはユーザー端末から基地局への逆方向リンク伝送に適用可能である。
【０１８４】
上で示したように、送信器装置および受信器装置は各々、種々の種類のデータプロセッサ、エンコーダー、ＩＦＦＴ、ＦＥＴ、デマルチプレクサ、コンバイナー等を含む種々の処理装置により実現される。これらの処理装置は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、あるいはここに記載した機能を実行するように設計された他の電子回路のように種々の態様で実現可能である。また、この処理装置は、汎用プロセッサまたは、ここに記載した機能を達成する命令コードを実行するように動作する特に設計されたプロセッサにより実現可能である。従って、ここに記載した処理装置はハードウエア、ソフトウエアまたはそれらの組合せを用いて実現することができる。
【０１８５】
好適実施形態の上述した記載は、当業者がこの発明を作成または使用可能にするために提供される。これらの実施形態に対する種々の変形例は当業者には容易に明白であろう、そしてここに定義される一般的原理は発明力の使用なしに他の実施形態に適用可能である。従って、この発明はここに示した実施形態に限定されることを意図したものではなく、ここに開示した原理および新規な特徴に一致する最も広い範囲に一致する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムの図である。
【図２】図２は送信器装置において、送信アンテナからの送信をグラフで示す図である。
【図３】図３は図１に示す通信システムのデータプロセッサおよび変調装置の実施形態のブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは制御、ブロードキャスト、音声またはトラヒックデータのような１つのチャネルデータストリームを処理するために使用可能なチャネルデータプロセッサの２つの実施形態のブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ａは制御、ブロードキャスト、音声またはトラヒックデータのような１つのチャネルデータストリームを処理するために使用可能なチャネルデータプロセッサの２つの実施形態のブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは図２に示す送信信号を発生するために使用可能な処理装置の実施形態のブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは図２に示す送信信号を発生するために使用可能な処理装置の実施形態のブロック図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは図２に示す送信信号を発生するために使用可能な処理装置の実施形態のブロック図である。
【図６】図６は、１つ以上のチャネルデータストリームを受信するために使用可能な、複数の受信アンテナを有する受信器装置の実施形態のブロック図である。
【図７】図７は一実施形態に従って通信システムのいくつかの動作モードで達成可能なスペクトル効率を説明するプロットを示す。
【図８Ａ】図８Ａは種々の種類のサービスを送信するために使用することのできる構造の実施形態の図である。
【図８Ｂ】図８Ｂはデータを伝送するために使用可能な２つのパケット構造の特定の実施形態の図である。
【図８Ｃ】図８Ｃはデータを伝送するために使用可能な２つのパケット構造の特定の実施形態の図である。
【図９】図９は直交ＯＦＤＭトーン上で複数のユーザーを多重化するために使用することができるデータプロセッサおよび変調装置の実施形態のブロック図である。
【図１０】図１０は、直交（例えばウオルシュ）コードを用いて同一ＯＦＤＭトーン上で複数のユーザーを多重化するために使用可能なデータプロセッサと変調装置の実施形態のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004503181.tif 000104
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