(57)【要約】【課題】  マルチアンテナシステムと共にシングルアンテナシステムに適用可能なモバイルワイヤレスネットワークにおけるマルチメディアマルチキャスト送信のためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】  基本メッセージと付加メッセージが、同時に送信される。異なる複雑さと共に異なる能力を有する受信機が、異なるメッセージを復調するのに利用される。複雑さの小さい受信機を設計するため、信号はマルチメディア送信のため非コヒーレントに復調可能である。【選択図】  図５
2007043721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための送信方法であって、
（ａ）ＵＳＴ（Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）符号化スキームを用いて基本メッセージを符号化するステップと、
（ｂ）時空間符号化スキームを用いて付加メッセージを符号化するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）の結果をＴシンボル期間だけ遅延させるステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）の結果をステップ（ｃ）の結果と合成するステップと、
（ｅ）ステップ（ａ）の結果をステップ（ｄ）の結果と合成するステップと、
（ｆ）信号を送信準備するため、ステップ（ｅ）の結果を後処理するステップと、
（ｇ）少なくとも１つの送信機アンテナを用いてステップ（ｆ）の結果を送信するステップと、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
ステップ（ｅ）は、
【数１】
2007043721.tif 000028
を満足する（ただし、Ｔは遅延される信号期間数であり、Ｂｐはステップ（ａ）の結果であり、Ｄｑはステップ（ｂ）の結果であり、Ｓはステップ（ｅ）の結果である）ことを特徴とする方法。
【請求項３】
無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための受信方法であって、
（ａ）信号を受信するステップと、
（ｂ）前記受信した信号を復号準備するため、前記受信した信号を前処理するステップと、
（ｃ）非コヒーレント又はコヒーレント復号化スキームを用いて基本メッセージを復号するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）の結果をＴシンボル期間だけ遅延させるステップと、
（ｅ）ステップ（ｃ）の結果をＴシンボル期間だけ遅延させるステップと、
（ｆ）ステップ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の結果に基づき、差動復号化スキームを用いて付加メッセージを復号するステップと、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
ステップ（ｃ）は、
【数２】
2007043721.tif 000029
を満足し、ステップ（ｆ）は、
【数３】
2007043721.tif 000030
を満足する（ただし、Ｙはステップ（ｂ）の結果であり、
【数４】
2007043721.tif 000031
はステップ（ｃ）の結果であり、Ｂｐは基本メッセージセットに属し、
【数５】
2007043721.tif 000032
はステップ（ｆ）の結果であり、Ａｑは付加メッセージセットに属する）ことを特徴とする方法。
【請求項５】
無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための送信装置であって、
ＵＳＴ（Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ）符号化スキームを用いて基本メッセージエンコーダと、
マルチアンテナ差動符号化スキームを利用する少なくとも１つの付加メッセージエンコーダと、
何れかの入力メッセージをＴシンボル期間だけ遅延させる少なくとも１つの遅延装置と、
何れかの入力メッセージを乗算及び加算により合成する少なくとも１つの演算装置と、
前記合成された信号を送信準備するため、前記演算装置から出力される前記合成された信号を処理するポストプロセッサと、
少なくとも１つの送信機アンテナと、
から構成されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の送信装置であって、
前記演算装置は、
【数６】
2007043721.tif 000033
を満足する（ただし、Ｔは遅延される信号期間数であり、Ｂｐは前記基本メッセージエンコーダの出力であり、Ｄｑは前記付加メッセージエンコーダの出力であり、Ｓは前記演算装置の出力である）ことを特徴とする装置。
【請求項７】
無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための受信装置であって、
信号を受信する少なくとも１つの受信機アンテナと、
前記受信した信号を復号準備するため、前記受信した信号を処理するプリプロセッサと、
非コヒーレント又はコヒーレント復号化スキームを利用する基本メッセージデコーダと、
差動復号化スキームを利用した少なくとも１つの付加メッセージデコーダと、
何れかの入力メッセージをＴシンボル期間だけ遅延させる少なくとも１つの遅延装置と、
から構成されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の受信装置であって、
前記基本メッセージデコーダは、
【数７】
2007043721.tif 000034
を満足し、前記付加メッセージデコーダは、
【数８】
2007043721.tif 000035
を満足する（ただし、Ｙは前記プリプロセッサの出力であり、
【数９】
2007043721.tif 000036
は前記基本メッセージデコーダの出力であり、Ｂｐは基本メッセージセットに属し、
【数１０】
2007043721.tif 000037
は前記付加メッセージデコーダの出力であり、Ａｑは付加メッセージセットに属する）ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に高レートによる映像、データ及び音声の無線送信に関し、より詳細には、ワイヤレスネットワークにおけるマルチメディアマルチキャスト送信のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のユーザに高レートにより映像、データ及び音声の信頼性のあるモバイル無線送信を提供する方法が、近年積極的に研究されてきている。
【０００３】
ワイヤレスネットワークを介した映像送信を向上させる１つの従来システム及び方法が、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＥＰ０１／０１８７８（公開番号ＷＯ０１／６５８４８、以降においてＤ１と呼ぶ）において開示されている。開示されるように、Ｄ１は、ＲＦ帯域における映像送信の問題を解決するためのものであり、提案されているシステムは単一アンテナシステムに限定されている。
【０００４】
Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂ．Ｐｕｒｓｌｅｙは、異なる能力を有する受信機へのマルチメディアメッセージのマルチキャスト送信において、非一様なＭ−ａｒｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ−Ｋｅｙ（Ｍ−ＰＳＫ）コンステレーションを用いた１つのアプローチを開発した（Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂ．Ｐｕｒｓｌｅｙ，Ｊｏｈｎ  Ｍ．Ｓｈｅａ，“Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ−Ｋｅｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＶＯＬ．１７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ  １９９９）。当該システムは、１つの送信機アンテナと１つの受信機アンテナに基づいている。従って、そのスペクトル効率性及びパフォーマンスは限られたものになっている。
【０００５】
Ｅｒｉｋ  Ｇ．Ｌａｒｓｓｏｎは、階層ソース符号化を用いたポイント・ツー・ポイント又はブロードキャスト通信のための新しい差動時空間符号を提案した（Ｅｒｉｃｋ  Ｇ．Ｌａｒｒｓｏｎ，“Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ  Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｅｓ  ｆｏｒ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＶＯＬ．３，Ｎｏ．３，Ｍａｙ  ２００４）。追加的メッセージの送信はパフォーマンスを劣化させ、信号コンステレーションの選択は限定される。
【０００６】
無線広帯域チャネル上で高レートを取得する１つの従来方法は、複数の送信機及び／又は受信機アンテナを使用することである。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術は、システムパフォーマンスを大きく向上させる。適切な時空間符号化を利用して、ＭＩＭＯチャネルの自由度を用いてスループットを向上させると共に、フェーディングの影響を緩和することが可能である。時空間符号化及び変調ストラテジが、３Ｇセルラー規格において近年採用されてきており（例えば、ＣＤＭＡ２０００及びＷＣＤＭＡなど）、またワイヤレスローカルループ（ルーセントＢＬＡＳＴプロジェクト）及びワイドエリアパケットデータアクセス（ＡＴ＆Ｔのアドバンスト・セルラー・インターネット・サービス）について提案されてきた。しかしながら、複数のアンテナの配置は、複数のＲＦチェーンを要する。
【０００７】
各受信機が異なるメッセージ復号化能力を有するという他の事実に留意すべきである。このことは、送信された信号がメッセージ再構成について異なる重要度を有する複数のコンポーネントから構成されるべきであるということを示唆している。このとき、階層ソース符号化及びマルチレベル変調というコンセプトがもたらされた。現在、階層ソース符号化は、多数のマルチメディア規格において利用されている成熟した技術となっている。例えば、画像符号化規格ＪＰＥＧ−２０００と、ときどき“ＦＧＳ（Ｆｉｎｅ  Ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ  Ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）”と呼ばれる映像符号化規格ＭＰＥＧ−４とは、エラーフリーなデータスループットと再構成された画像又は映像シーケンスの品質との間の段階的なトレードオフを可能にする。このような漸進的なソース符号化方法は、データレートが品質についてトレード可能である多くのインターネットアプリケーションにおいて既に使用され、インターネットと映像及び音声をストリーミングする多様なソースの両方へのユビキタスなアクセスを提供するため、次世代の無線規格について支援的な役割を果たすことが期待されている。いくつかの既存のアプリケーションでは、基本的メッセージは複数のラジオに送信される必要があるボイスメッセージ又はコントロールメッセージであるかもしれない。
【０００８】
より大きな複雑さを有するより高機能な各受信機に同時にデータを送信するため、リンクの一部のさらなる能力を利用する必要が残っている。すなわち、ストア・アンド・フォワードネットワークにおける上記高機能ラジオが、ボイスメッセージを処理しながら、データパケットをそれの宛先に進めるのに利用可能であり、あるいは、ネットワークコントロールパケットが送信されているのと同時に、ボイスパケットがある高機能ラジオに転送可能である。
【特許文献１】ＷＯ０１／６５８４８
【非特許文献１】Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂ．Ｐｕｒｓｌｅｙ，Ｊｏｈｎ  Ｍ．Ｓｈｅａ，“Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ−Ｋｅｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＶＯＬ．１７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ  １９９９
【非特許文献２】Ｅｒｉｃｋ  Ｇ．Ｌａｒｒｓｏｎ，“Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ  Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｅｓ  ｆｏｒ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｄｉｎｇ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＶＯＬ．３，Ｎｏ．３，Ｍａｙ  ２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、ＲＦ帯域においてだけでなく、ベース帯域においてより効果的に使用するための改良されたシステム及び方法が必要とされ、またさらに、コヒーレント受信機と非コヒーレント受信機の両方を採用可能な改良されたシステム及び方法が必要とされる。
【００１０】
これらの状況において、フェーディング状態は急激に変化するため、チャネル推定は困難であり、又は多すぎるトレーニングシンボルを必要とするということが理解されうる。従って、受信機のコストと複雑さを低減するため、チャネル推定を回避することが望ましい。
【００１１】
さらに、より高いスペクトル効率（ユニット帯域幅あたりのデータレート）を達成し、与えられた電力消費に対して画像を効率的に送信する新たな無線通信方法を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一特徴では、無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための送信方法が提案される。本送信方法は、（ａ）ＵＳＴ（Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）符号化スキームを用いて基本メッセージを符号化するステップと、（ｂ）時空間符号化スキームを用いて付加メッセージを符号化するステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）の結果をＴシンボル期間だけ遅延させるステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）の結果をステップ（ｃ）の結果と合成するステップと、（ｅ）ステップ（ａ）の結果をステップ（ｄ）の結果と合成するステップと、（ｆ）信号を送信準備するため、ステップ（ｅ）の結果を後処理するステップと、（ｇ）少なくとも１つの送信機アンテナを用いてステップ（ｆ）の結果を送信するステップとから構成される。
【００１３】
本発明によると、ステップ（ｅ）は、
【００１４】
【数１１】
2007043721.tif 000003
を満足する（ただし、Ｔは遅延される信号期間数であり、Ｂｐはステップ（ａ）の結果であり、Ｄｑはステップ（ｂ）の結果であり、Ｓはステップ（ｅ）の結果である）。
【００１５】
本発明の他の特徴では、無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための受信方法が提案される。本受信方法は、（ａ）信号を受信するステップと、（ｂ）前記受信した信号を復号準備するため、前記受信した信号を前処理するステップと、（ｃ）非コヒーレント又はコヒーレント復号化スキームを用いて基本メッセージを復号するステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）の結果をＴシンボル期間だけ遅延させるステップと、（ｅ）ステップ（ｃ）の結果をＴシンボル期間だけ遅延させるステップと、（ｆ）ステップ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の結果に基づき、差動復号化スキームを用いて付加メッセージを復号するステップとから構成される。
【００１６】
本発明によると、ステップ（ｃ）は、
【００１７】
【数１２】
2007043721.tif 000004
を満足し、ステップ（ｆ）は、
【００１８】
【数１３】
2007043721.tif 000005
を満足する（ただし、Ｙはステップ（ｂ）の結果であり、
【００１９】
【数１４】
2007043721.tif 000006
はステップ（ｃ）の結果であり、Ｂｐは基本メッセージセットに属し、
【００２０】
【数１５】
2007043721.tif 000007
はステップ（ｆ）の結果であり、Ａｑは付加メッセージセットに属する）。
【００２１】
本発明のさらなる特徴では、無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための送信装置が提案される。本送信装置は、ＵＳＴ（Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ）符号化スキームを用いて基本メッセージエンコーダと、マルチアンテナ差動符号化スキームを利用する少なくとも１つの付加メッセージエンコーダと、何れかの入力メッセージをＴシンボル期間だけ遅延させる少なくとも１つの遅延装置と、何れかの入力メッセージを乗算及び加算により合成する少なくとも１つの演算装置と、前記合成された信号を送信準備するため、前記演算装置から出力される前記合成された信号を処理するポストプロセッサと、少なくとも１つの送信機アンテナとから構成される。
【００２２】
本発明によると、前記演算装置は、
【００２３】
【数１６】
2007043721.tif 000008
を満足する（ただし、Ｔは遅延される信号期間数であり、Ｂｐは前記基本メッセージエンコーダの出力であり、Ｄｑは前記付加メッセージエンコーダの出力であり、Ｓは前記演算装置の出力である）。
【００２４】
本発明のさらなる他の特徴では、無線通信システムにおけるマルチメディアマルチキャストのための受信装置が提案される。本受信装置は、信号を受信する少なくとも１つの受信機アンテナと、前記受信した信号を復号準備するため、前記受信した信号を処理するプリプロセッサと、非コヒーレント又はコヒーレント復号化スキームを利用する基本メッセージデコーダと、差動復号化スキームを利用した少なくとも１つの付加メッセージデコーダと、何れかの入力メッセージをＴシンボル期間だけ遅延させる少なくとも１つの遅延装置とから構成される。
【００２５】
本発明によると、前記基本メッセージデコーダは、
【００２６】
【数１７】
2007043721.tif 000009
を満足し、前記付加メッセージデコーダは、
【００２７】
【数１８】
2007043721.tif 000010
を満足する（ただし、Ｙは前記プリプロセッサの出力であり、
【００２８】
【数１９】
2007043721.tif 000011
は前記基本メッセージデコーダの出力であり、Ｂｐは基本メッセージセットに属し、
【００２９】
【数２０】
2007043721.tif 000012
は前記付加メッセージデコーダの出力であり、Ａｑは付加メッセージセットに属する）。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、マルチアンテナシステムと共にシングルアンテナシステムに適用可能なモバイルワイヤレスネットワークにおけるマルチメディアマルチキャスト送信のためのシステム及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の技術的特徴が、実施例を参照してさらに説明される。これらの実施例は、本発明を限定することなく、単なる好適な具体例である。それらは添付された図面と共に以下の詳細な説明によって良好に理解されるであろう。
【００３２】
本発明の一実施例によると、モバイルワイヤレスネットワークにおけるマルチメディアマルチキャストに適用される新たな信号処理スキームが提案される。当該スキームは、ＭＩＭＯシステムと共に、ＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）システムにおいても利用可能である。
１．マルチレート送信
Ｒａｙｌｅｉｇｈフラットフェーディング環境において動作するＭ個の送信機アンテナとＮ個の受信機アンテナを有する通信リンクを考える。各受信機アンテナは、２Ｔシンボル期間について一定である統計的に独立したフェーディング係数を介し各送信機アンテナに応答する。これらフェーディング係数は、Ｊａｋｅｓなどのモデルに従って連続的に変化する（Ｗ．Ｃ．Ｊａｋｅｓ，Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ  Ｐｒｅｓｓ，１９９３）。受信信号は、Ｎ個の受信機とＴ個のシンボル期間において統計的に独立した加算ノイズによって劣化する。システムは、基本情報ビットと付加情報ビットを送信可能である。
【００３３】
第１に、ｐ個のベースレイヤ情報ビットが、マトリックス信号であるＵＳＴ（Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）信号Ｂｐにマッピングされる。
【００３４】
第２に、ｑ個のエンハンスメントレイヤ情報ビットが、マトリックス信号Ａｑにマッピングされる。差動送信スキームは、以下のようなマトリックスＤｑを送信する。
【００３５】
【数２１】
2007043721.tif 000013
第３に、差動信号は、ＵＳＴ変調信号と乗算される。
【００３６】
【数２２】
2007043721.tif 000014
最後に、マトリックス信号Ｓ（Ｔ×Ｍ）は、Ｍ個の送信機アンテナによってＴシンボルインターバル中に送信される。図１において、参照番号１１０は基本メッセージソースであり、参照番号１２０はすべてのＰビット基本メッセージビット情報を１つのＢｐマトリックスにマッピングする基本メッセージエンコーダであり、参照番号１３０は付加メッセージソースであり、参照番号１４０はすべてのｑビット付加メッセージビット情報を１つのＡｑマトリックスにマッピングする付加メッセージエンコーダであり、参照番号１５０はマトリックス乗算演算を実行する演算装置であり、参照番号１６０はＴシンボル期間遅延装置であり、マトリックスＡｑは前のマトリックスＤｑ（ｋ−１）と乗算され、現在求められるマトリックスＤｑを取得し、その後、マトリックス信号Ｓｑの各アイテムがポストプロセッサ１７０において処理され、アンテナ１８０により送信される。当業者は、このフレームワークがフレキシブルなものであり、すべてのレート及び任意数のアンテナに対応可能であるということを理解可能であろう。
２．マルチメディアマルチキャスト送信における低電力及び低複雑性設計
送信機において、符号化処理は、エンコーダ構成を簡単化可能な検索テーブルをインデックスすることによって実行可能である。一般に、以下のリファレンスにおいて開示される対角コンステレーションなどの構造化された信号コンステレーションを構成可能である。
・Ｂ．Ｍ．ＨｏｃｈｗａｌｄとＴ．Ｌ．Ｍａｒｚｅｔｔａによる“Ｕｎｉｔａｒｙ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｎｔｅｎｎａ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｒａｙｌｅｉｇｈ  ｆｌａｔ  ｆａｄｉｎｇ”（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４６，Ｍａｒ．２０００：５４３〜５６４）
・Ｂ．Ｍ．ＨｏｃｈｗａｌｄとＷ．Ｓｗｅｌｄｅｎｓによる“Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｕｎｉｔａｒｙ  ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．４８，Ｄｅｃ，２０００：２０４１〜２０５２）
・Ｂｒｉａｎ  Ｌ．Ｈｕｇｈｅｓによる“Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ”（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．７  Ｎｏｖ．２０００：２５６７〜２５７８）
・Ａ．Ｓｈｏｋｒｏｌｌａｈｉ、Ｂ．Ｈａｓｓｉｂｉ、Ｂ．Ｍ．Ｈｏｃｈｗａｌｄ及びＷ．Ｓｗｅｌｄｅｎｓによる“Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｒａｔｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ａｎｔｅｎｎａ  Ｃｏｄｅ  Ｄｅｓｉｇｎ”（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．６，Ｓｅｐｔ．２００１：２３３５〜２３６７）
・Ｂ．Ｍ．Ｈｏｃｈｗａｌｄ、Ｔ．Ｌ．Ｍａｒｚｅｔｔａ、Ｔ．Ｊ．Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ、Ｗ．Ｓｗｅｌｄｅｎｓ及びＲｕｄｉｇｅｒによる“Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｕｎｉｔａｒｙ  Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ”（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４６，Ｓｅｐｔ．２０００：１９６２〜１９７３）
そのあと、１つのみのアンテナが、何れか与えられた時点に送信する。当該実現形態では、１つののみの電力増幅器又はＭ個の増幅器を利用可能である。１つのみの電力増幅器が使用される場合、それはアンテナ間でスイッチ可能である。しかしながら、この増幅器は、マトリックス信号を送信するため、Ｍ回オンされる必要がある。このようにして、ハードウェアコストが大きく節約されることが容易に理解可能であろう。他の方法は、その他のアンテナを同時に駆動するＭ個の増幅器のアレイを利用している。この結果、当該増幅器は、増幅器アレイより大きなリニア動作範囲を有する必要がある。大きなリニア範囲を有する増幅器は、しばしば設計及び構成するのにコストがかかる。従って、より低い電力レベルにおいてすべてが同時に送信するＭ個のアンテナを有することが場合によっては望ましいかもしれない。
【００３７】
そのとき、チャネル係数マトリックスＨが未知であり、比較のため、Ｈが受信機に知られているとき（Ｈは、送信機には知られていない）、最大尤度（ＭＬ）受信機を採用しても良い。これらの受信機はそれぞれ、慣例的にコヒーレント及び非コヒーレントと呼ばれるかもしれない。ここで、図２に示されるような非コヒーレント受信機に注目する。信号は受信機アンテナ２１０によって受信される。受信した信号Ｙ（ｋ）は、プリプロセッサ２２０において処理される。その後、それは基本メッセージデコーダ２３０に送信される。遅延装置２５０は、信号Ｙ（ｋ−１）を取得するため、当該信号をＴシンボル期間遅延させる。基本メッセージデコーダ２３０は、受信した信号を復号し、基本メッセージ２４０
である
【００３８】
【数２３】
2007043721.tif 000015
を取得する。プリプロセッサ２２０から処理されたメッセージはまた、他の遅延装置２５０に送信される。遅延装置２５０は、
【００３９】
【数２４】
2007043721.tif 000016
をＴシンボル期間だけ遅延させ、遅延された情報
【００４０】
【数２５】
2007043721.tif 000017
を取得する。復号された基本メッセージ
【００４１】
【数２６】
2007043721.tif 000018
と、遅延された復号された基本メッセージ
【００４２】
【数２７】
2007043721.tif 000019
と、受信した情報Ｙ（ｋ）と、遅延された受信した情報Ｙ（ｋ−１）とが、付加メッセージデコーダ２６０に入力される。その後、付加メッセージデコーダ２６０は、復号された付加メッセージ２７０である
【００４３】
【数２８】
2007043721.tif 000020
を出力する。
【００４４】
非コヒーレント受信機について、以下を取得することが可能である。
【００４５】
第１に、ＭＬ基準に従って、基本メッセージを推定するため、受信した信号を復号する。
【００４６】
【数２９】
2007043721.tif 000021
第２に、付加メッセージに対するＭＬ復調器は、
【００４７】
【数３０】
2007043721.tif 000022
となる。
【００４８】
推定された基本メッセージ
【００４９】
【数３１】
2007043721.tif 000023
は正しいものであり、その後、付加メッセージ
【００５０】
【数３２】
2007043721.tif 000024
を推定可能であると仮定する。基本メッセージはコントロールメッセージ又は付加メッセージより重要なメッセージであってもよいため、上記仮定は妥当である。当業者は、従来の復号化アルゴリズムが、コヒーレント受信機構成において適用可能であると理解するであろう。
３．モバイルワイヤレスネットワークにおける高パフォーマンス
このスキームは、ＭＩＭＯシステムと共にＳＩＳＯシステムにも利用可能である。適切な時空間符号化を利用して、スループットを向上すると共に、フェーディングの影響を弱めるため、ＭＩＭＯチャネルの自由度を利用することが可能である。
【００５１】
この提案されるスキームは、ＵＳＴＭと差動時空間変調を効率的に組み合わせたものである。ＵＳＴＭは、伝搬マトリックスの知識又はトレーニングシーケンスがなくても、モバイルワイヤレス環境において高いパフォーマンスを達成する。例えば、期間Ｔ＝１６の単一のコヒーレンスインターバル内において、Ｍ＝７の送信機アンテナとＮ＝４の受信機アンテナ及び１８ｄＢの予想ＳＮＲについて、１０−９未満のエラーのブロック確率によって、トータル８０ビットが理論的に送信可能である。差動時空間変調は、ＵＳＴ変調から求められ、良好なパフォーマンスを実現する。
【００５２】
提案されたシステムのエラー確率は、異なるコンステレーションの選択により制御可能である。必ずしもすべてが、伝搬マトリックスの知識又はトレーニングを必要とはしない。
【００５３】
提案されたシステムのパフォーマンスを評価するため、シミュレーションを実行した。その結果は、この新しい信号処理スキームがＳＩＳＯとＭＩＭＯの両システムにおいて良好に機能しうるということを証明した。ベースレイヤメッセージは、独立に復調することが可能である。エンハンスメントレイヤメッセージの送信は、ベースレイヤメッセージのパフォーマンスを劣化させるものではない。提案された信号処理スキームがＭＩＭＯシステムにおいて使用される場合、送信ダイバーシチと符号化ゲインが、システムパフォーマンスを向上させるであろう。チャネルモデルが、サンプル期間あたりのサイクルにおける最大無指向性ドップラー周波数がｆｄ＝０．０１サイクル／サンプルであり、送信される信号が１に等しい平均予想電力を有するというものであると仮定する。
【００５４】
具体的には、Ｍ＝１と２の送信機アンテナとＮ＝１の受信機アンテナにおいてである。ここで、ベースレイヤメッセージのレートが１ビット／ｓ／Ｈｚであり、付加メッセージのレートが３／８ビット／ｓ／Ｈｚであるコードが選択される。従って、トータルのスペクトル効率は、１１／８となる。ＵＳＴ信号コンステレーションは、以下のように解釈される。
【００５５】
送信機アンテナの個数がＭ＝１である場合、
【００５６】
【数３３】
2007043721.tif 000025
となる。
【００５７】
エンハンスメントレイヤメッセージが、オクタルＤＰＳＫ信号として符号化される。異なるＳＮＲにおけるベースレイヤメッセージ、エンハンスメントレイヤメッセージ及びトータルメッセージのＢＥＲが計算される。図３において、この結果が示される。このシミュレーションにおいて、ベースレイヤメッセージは基本メッセージに対応し、エンハンスメントレイヤメッセージは付加メッセージに対応する。ＳＮＲが５〜３０ｄＢにおいて変動するとき、エンハンスメントレイヤメッセージのデコーダは、ベースレイヤメッセージのデコーダより低いＢＥＲを達成することができる。そしてＳＮＲが増大すると、エンハンスメントレイヤメッセージのデコーダは、ベースレイヤメッセージのデコーダのパフォーマンスを上回る。
【００５８】
送信機アンテナの個数がＭ＝２である場合、
【００５９】
【数３４】
2007043721.tif 000026
となる。
【００６０】
付加メッセージは差動符号化される。
【００６１】
【数３５】
2007043721.tif 000027
図４は、異なるＳＮＲにおけるベースレイヤメッセージ、エンハンスメントレイヤメッセージ及びトータルメッセージのＢＥＲが計算されることを示す。このシミュレーションでは、ベース例多メッセージは基本メッセージに対応し、エンハンスメントレイヤメッセージは付加メッセージに対応する。そのパフォーマンスは、送信ダイバーシチ及び符号化ゲインにより図３と比較して向上していることに気付くかもしれない。
【００６２】
図５は、本発明の一実施例によるマルチメディアマルチキャスト送信のための送信方法を示す。図示されるように、ステップ５１０において、基本メッセージがＵＳＴ符号化スキームを用いて符号化される。ステップ５２０において、付加メッセージがマルチアンテナ符号化スキームを用いて符号化される。ステップ５３０において、符号化された付加メッセージの出力が、Ｔシンボル期間だけ遅延される。ステップ５４０において、符号化された付加メッセージと遅延された符号化付加メッセージとが合成される。ステップ５２０〜５４０の処理は、マルチアンテナ差動符号化スキームを構成し、それがステップ５１０の処理から独立しているということは容易に理解できるであろう。すなわち、ステップ５２０〜５４０の処理は、ステップ５１０の結果に基づくものではなく、その反対も成り立つ。さらに、ステップ５２０〜５４０は、ステップ５１０の以前に、同時に又は以降に実行可能である。符号化された基本メッセージとステップ５４０の結果が、ステップ５５０において、乗算及び加算により合成される。その後、ステップ５６０において、当該信号は後処理される。この後処理は、以下に限定されるものではないが、マッピング、Ｄ／Ａ、アップ変換などを含む。ステップ５７０において、当該信号はＭ個のアンテナを用いて送信される。
【００６３】
図６は、本発明の一実施例によるマルチメディアマルチキャスト送信における受信方法を示す。図示されるように、ステップ６１０において、上記信号が受信機側のＮ個のアンテナを用いて受信される。その後ステップ６２０において、当該信号は前処理される。この前処理は、以下に限定するものではないが、ダウン変換、Ａ／Ｄ、デマッピングなどを含む。処理された信号は、ステップ６３０において、Ｔシンボル期間だけ遅延される。ステップ６３０の処理とは独立して、処理された信号は、ステップ６４０において、非コヒーレント又はコヒーレント復号化を利用して復号される。復号された基本メッセージは、ステップ６５０において、Ｔシンボル期間だけ遅延される。前処理された信号、遅延された前処理信号、復号された基本メッセージ及び遅延された復号基本メッセージに基づき、ステップ６６０において、付加メッセージが差動復号化スキームを用いて復号される。上述された方法に従って、基本メッセージが付加メッセージと合成された後、合成されたメッセージのサイズが増加しないということは明らかである。従って、送信容量が、従来方法と比較してより効率的に使用される。
【００６４】
上記実現形態では、ベースレイヤメッセージを復調しようとする提案された受信機は、エンハンスメントレイヤメッセージが含まれているか知る必要はない。このような受信機は、エンハンスメントレイヤメッセージが含まれていることを知ることなく、パケット本体を復調するかもしれない。信号コンステレーションは、異なるシンボルエラータイプの可能性から不一致を提供するように構成され、この不一致は、マルチキャストメッセージがそれの意図する受信者のすべてに送信されるのと同時に、より高機能な受信機に付加データを送信するのに利用された。本発明の一実施例による拡大されたコンステレーションは、コントロール又は基本メッセージを伝えるのに１シンボルあたりいくつかのビットを、付加メッセージを伝えるのに１シンボルあたりいくつかのビットを使用することが可能であり、このとき、送信クオリティは、コントロールメッセージと共にデータ情報を同一の受信機に送信することによって向上する。
【００６５】
すでに知られているように、３Ｇ以上の技術は、大変高速な移動スピードで動作することが求められている。このような場合、正確なチャネル推定は困難かつ複雑である。さらなる効果は、新しい信号処理スキームは、受信機がマルチメディア送信について送信機又は受信機においてチャネルについて知ることなく、信号を復調することを可能にするということである。
【００６６】
さらなる効果は、本発明の一実施例によるエンハンスメントレイヤメッセージが、ベースレイヤメッセージより送信されるメッセージの再構成についてより重要な情報を搬送することが可能であるということである。
【００６７】
本発明は、ＤＶＢ−Ｔ、ＡＴＳＣ  ８−ＶＳＢシステムなど、ブロードキャスト送信と共にマルチキャスト送信において適用可能である。それはまた、マルチプログラム動作又はポイント・ツー・マルチポイント送信として利用することが可能である。
【００６８】
上記説明において、本発明の好適な実施例と特徴が説明されたが、本発明から逸脱することなく、設計又は構成の詳細についての多くの変更が可能であるということは当業者に理解されるであろう。本発明は、個別に、そしてすべての可能な組み合わせにより開示されたすべての特徴に拡張される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明による送信装置の概略的なフレームワークを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明による受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、Ｍ＝１の送信機アンテナのＲａｙｌｅｉｇｈフラットフェーディングチャネルにおけるパフォーマンスを示す概略図である。
【図４】図４は、Ｍ＝２の送信機アンテナのＲａｙｌｅｉｇｈフラットフェーディングチャネルにおけるパフォーマンスを示す概略図である。
【図５】図５は、本発明によるマルチメディアマルチキャスト送信のための送信方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明によるマルチメディアマルチキャスト送信のための受信方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１１０  基本メッセージソース
１２０  基本メッセージエンコーダ
１３０  付加メッセージソース
１４０  付加メッセージエンコーダ
１５０  演算装置
１６０  遅延装置
１７０  ポストプロセッサ
１８０  アンテナ
２１０  受信機アンテナ
２２０  プレプロセッサ
２３０  基本メッセージデコーダ
２４０  基本メッセージ
２５０  遅延装置
２６０  付加メッセージデコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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