(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリミティブデータストリームを通信するシステムで用いられる送信方法であって、前記プリミティブデータストリーム（１１５）が、複数のサブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）を含み、各サブストリームがそれぞれ複数のサブストリーム成分データストリーム（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）を含むような方法において、
（Ａ）  複数の処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）のそれぞれの少なくとも一部を送信するステップを含み、
各処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）は、それぞれ各サブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）を表し、
各処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）は、複数の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）を含み、
各処理されたサブストリームの各層は、それぞれのサブストリームのそれぞれのサブストリーム成分データストリームを表す
ことを特徴とする、プリミティブデータストリームを通信するシステムで用いられる送信方法。
【請求項２】
前記システムは、少なくとも二本の送信用アンテナ（１０５−１、１０５−２、１０５−３、１０５−４）を有する多出力システムであり、
前記処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の送信は、少なくとも二本の送信用アンテナ上で、同時に開始される請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも一つの処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の少なくとも一部を含む、受信信号（６５０−１、６５０−２、６５０−３）を処理する方法であって、前記各処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）がそれぞれ、複数のサブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）の１つを表し、各サブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）が、それぞれ複数のサブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）を含み、各処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）が、複数の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）を含み、各処理されたサブストリーム（６３５）の各層が、その特定の処理されたサブストリームにより表される特定のサブストリームの、複数のサブストリーム成分のそれぞれの一つを表すようになっている方法において、
（ａ）  複数の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）のうちの一つの層の少なくとも一部を復号化して、それぞれのサブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）の少なくとも一部を得るステップと、
（ｂ）  受信信号（６５０−１，６５０−２、６５０−３）から、前記一つの層の復号化された部分を取り除くステップと、
（ｃ）  複数の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）のうち別の層の、少なくとも一部を復号化して、それぞれのサブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）の少なくとも一部を得るステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
（ｄ）  受信信号（６５０−１、６５０−２、６５０−３）から、他の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）の復号化部分を取り除くステップと、
（ｅ）  受信信号中の層により表されるすべてのサブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）が復号化されるまで、ステップ（ｃ）と（ｄ）を繰り返すステップ
をさらに有する請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記信号は、少なくとも第一及び第二の処理されたサブストリームを含み、前記第一の処理されたサブストリームは、ステップ（ａ）において復号化された層と、前記層の復号化された部分がステップ（ｂ）において取り除かれた後にステップ（ｃ）において復号化された層とを含み、
（ｆ）  前記第二の処理されたサブストリームの一部である層の、少なくとも一部を復号化するステップと、
（ｇ）  前記第二の処理されたサブストリームの一部である別の層の、少なくとも一部を復号化するステップと、をさらに有する請求項３記載の方法。
【請求項６】
プリミティブデータストリーム（１１５）の少なくとも一部を通信するシステムで用いられる送信機（６１７）であって、前記プリミティブデータストリーム（１１５）が、サブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）を含むような送信機（６１７）において、
サブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）の一つを処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）に層状化する第一層状化器（６１０−１、６１０−２、６１０−３、６１０−４）を含み、
前記処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）は、複数の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）を有し、
前記処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の各層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）は、１個のサブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）の複数のサブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）のそれぞれを表す
ことを特徴とする送信機。
【請求項７】
前記第一層状化器（６１０−１、６１０−２、６１０−３、６１０−４）は、
（Ａ）  １個のサブストリーム（１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４）を受領する入力と、サブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）の一つを出力する複数の出力とを有する、デマルチプレクサ（６２０−１、６２０−２、６２０−３、６２０−４）と、
（Ｂ）  複数のエンコーダ／モジュレータ（６３０−１１、６３０−１２、６３０−１３、６３０−１４、６３０−２１、６３０−２２、６３０−２３、６３０−２４、６３０−３１、６３０−３２、６３０−３３、６３０−３４、６３０−４１、６３０−４２、６３０−４３、６３０−４４）とを有し、
各エンコーダ／モジュレータは、前記デマルチプレクサ（６２０−１、６２０−２、６２０−３、６２０−４）の出力の一つに接続された、入力を有し、
前記各エンコーダ／モジュレータは、前記サブストリーム成分（６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４）のうちの、少なくとも一つのそれぞれを符号化し、変調し、それぞれの層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）を得て、前記第一層状化器はさらに、
（Ｃ）  前記エンコーダ／モジュレータ（６３０−１１、６３０−１２、６３０−１３、６３０−１４、６３０−２１、６３０−２２、６３０−２３、６３０−２４、６３０−３１、６３０−３２、６３０−３３、６３０−３４、６３０−４１、６３０−４２、６３０−４３、６３０−４４）の一つの出力に各々が結合された、複数の入力と、前記処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）を出力する出力とを有するコンバイナ（６３４−１、６３４−２、６３４−３、６３４−４）と、を有する請求項６記載の送信機。
【請求項８】
前記送信機（６１７）が無線通信システムの基地局の一部である請求項６記載の送信機。
【請求項９】
処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の一つの、前記各層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）の、少なくとも一つの送信特徴は、一つの処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の他の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）の送信特徴とは異なる請求項６に記載の送信機。
【請求項１０】
前記送信特徴は、ビットレートとパワーレベルの少なくとも一方を含む請求項９記載の送信機。
【請求項１１】
処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の一つの、前記各層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）の、少なくとも一つの送信特徴は、一つの処理されたサブストリーム（６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４）の他の層（６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４）の送信特徴とは異なる請求項１、３、５のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
（ａ１）ステップ（ｂ）において前記受信信号から前記一つの層の復号化された部分を取り除くために、復号化後に前記一つの層の復号化された部分を符号化するステップ
をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は無線通信システムに関し、特に、送信機に複数のアンテナを用いた、あるいは受信機に複数のアンテナを用いた、無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムがデータをエラーなしで通信できる最大情報伝送レート、すなわち通信システムの容量は、シャノンの定理で決まる。この最大情報伝送レートは、シャノン限界と称する。送信機に複数のアンテナを用い、必要によっては受信機にも複数のアンテナを用いる無線通信システムは、いわゆる多入力／多出力システムと称し、単一アンテナシステムと比較すると、容量をダイナミックに改善することができる。ランダムな散乱伝搬環境においては、受信機または送信機あるいはその両方にアンテナの数を増やすことによって、シャノン限界を上げること、すなわちエラーのない最大情報伝送レートを上げることができる。
【０００３】
多入力システムにおいては、プリミティブデータストリーム（送信すべきビット）は、複数のサブストリームに分割される。各サブストリームが処理され、送信される。各処理されたサブストリームは、それぞれ別の送信用アンテナを介して送信することができる。処理されたサブストリームをすべてのアンテナを介して周期的に送信することにより、各処理されたサブストリームの連続するセグメントが、複数の送信用アンテナのうちの異なるアンテナで周期的に送信される。
【０００４】
各送信用アンテナから出た信号は、各受信用アンテナに到達する。かくして、各受信用アンテナで受信した信号は、（単一の受信用アンテナあるいは複数の受信用アンテナであろうと無かろうと、）チャネル特性により修正されながら各送信した信号に重ね合わせられる。送信された信号が各受信アンテナの信号内で互いに干渉しあっても、受信した信号を処理して、送信した信号を互いに分離し、かつ、この分離した信号をその後復号化して、それぞれのサブストリームを再生することができる。
【０００５】
特に各送信された信号は、互いに十分分離できるような高い信号対ノイズ比で受信され、それぞれのサブストリームを、その後、許容可能なエラーレートで復号化できるようにしなければならない。このため、受信アンテナ信号の様々に組み合わされた―重みづけされた―（残余の）―受信―信号が形成され、この重み係数を用いて送信された信号の、それぞれの信号対ノイズ比を最大にするように特定の組み合わせを形成している。（これに関してはJ.Fschini, M.J.Gans, "On Limits of Wireless Communications in a Fading Environment When Using Multiple Antennas" , Wireless Personal Communications, 6 Kluwer Academic Publishers, 1998, pp.311-335,  を参照のこと。）そのような場合であっても十分に高い信号対ノイズ比を得るために、送信された信号は、１）比較的低いビットレートで、あるいは２）一部の信号は比較的高いパワーレベルで、の、いずれかで送信する必要がある。前者の場合、主データストリームのビットレート全体を低下させてしまい、後者の場合、主データストリームのパワーレベル全体を増加させてしまう。
【０００６】
パワーレベルを増加させることなく、主データストリームのビットレートを上げて、システムの容量を増加させる、多入力／多出力システムを実行する好ましい方法は、サブストリームを表す信号の送信の開始を、交互（staggering ）にることである。かくして、第一のタイムインターバルにおいては、一つのサブストリームのみを表す一つの信号のみを送信する。第二のタイムインターバルにおいてはこの信号の送信が継続され、別のサブストリームを表す別の信号の送信を開始し、これを、すべてのサブストリームを表すすべての信号の送信が行われるまで継続する。
【０００７】
その後、受信アンテナ信号を処理して、サブストリームのそれぞれを表す信号の一つの、いわゆるレイヤを復号化する。レイヤは、特定のサブストリームを表す信号の一部であり、その結果、レイヤは、レイヤ内のシンボルのみを参照して復号化することができる。例えばブロックコードのコード―ワードを表すシンボルが、レイヤを構成する。
【０００８】
特に、以下詳述するように、数個のタイムインターバルにわたって受信した受信アンテナ信号が、重み係数で重みづけされ、サブストリームのそれぞれの一つを表す信号の一つの、信号対ノイズ比を最大にしている。この重みづけされた受信アンテナ信号が組み合わされ、その結果得られた、組み合わされた―重みづけされた―受信―信号を、あらかじめ処理して信号の一つのレイヤを復号化する。この復号化されたレイヤは、再度符号化して、受信アンテナが受信した形態に再構成して、受信アンテナ信号から減算し、残余の（remaining)受信アンテナ信号を生成する。この残余のの受信アンテナ信号をその後、重み係数の組で重みづけして、別のサブストリームを表す別の信号の、信号対ノイズ比を最大にしている。この重みづけされた残余の受信アンテナ信号が組み合わされる。その結果をその後処理して、別の信号の一つのレイヤを復号化する。この復号化されたレイヤは、再度符号化され、受信アンテナが受信した形態で再構成されて、残余の受信アンテナ信号から減算される。これが継続して行われる。
【０００９】
上記の復号化プロセスは、第一のタイムインターバルの間は１個のサブストリームを表す信号のみを送信する利点を利用している。従って他のサブストリームを表す信号からの干渉を受けない。その結果、第一のタイムインターバルでは、送信された信号のみが高い信号対ノイズ比を有する。送信する前に適切な符号化を行うと仮定すると、この高い信号対ノイズ比により、この信号の第一レイヤは許容可能なエラーレートで復号化され、これは、後のタイムインターバルの間、他の信号により引き起こされる干渉が存在しても可能である。その後この復号化されたレイヤは再度符号化され、受信アンテナが受信した形態で、レイヤを再構成するために用いられる。その後この再構成された第一レイヤは、受信アンテナ信号から減算され、他のレイヤの干渉源としてそれを取り除く。
【００１０】
後続のレイヤの復号化は、受信アンテナ信号から、すでに復号され再構成されたレイヤを減算し、付加されたノイズとして復号化されなかったレイヤからの干渉を処理することにより実行される。特定の送信された信号のレイヤが許容可能なエラーレートで復号化された後、そのレイヤは再度符号化され、残余の受信アンテナ信号（以前に復号化されたレイヤがそれから減算された後残った受信アンテナ信号）から減算される。このプロセスにより、他のレイヤの干渉源として複合されたレイヤを取り除く。このプロセスは、すべての信号のレイヤが復号化されるまで繰り返される。このアプローチによりビットレートを上げることができるが、その理由は、特定のレイヤを分離する前に他のレイヤの干渉を、その特定のレイヤの少なくとも一部に対し、取り除くからである。これに関しては、米国特許第６，０９７，７７１号（" Wireless Communications System Having A Layerd Space-Time Architecture Employing Multi-Element Antennas "）を参照のこと。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の交互のスタートアッププロセスは、複数のアンテナのうち一部のアンテナでデータが送信されない時には、各バーストの開始時および終了時に一部の（無駄な）時間が存在し、これによりビットレートが低下することになる。かくして実際には、システムのビットレートを減らすことになる。
【００１２】
本発明の目的は、多入力／タイムインターバル出力システムの、ビットレートを向上させる方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、各サブストリームは層状化され（stratified）、サブストリームの層が分離され、許容可能なエラーレートで復号化されるように、処理されたサブストリームを生成する。通常、各処理されたサブストリームは特定のサブストリームを表す。サブストリームは、それを複数のサブストリーム成分に分割することにより層状化され、このサブストリーム成分を処理してサブストリーム成分の一つの成分を表す層を得る。その後この層を組み合わせて、処理されたサブストリームを得て、少なくとも処理されたサブストリーム成分の一部が送信される。本発明の実施例においては、処理されたサブストリームの一部は、信号バーストの全部の時間、すなわち信号バーストの開始時から終了時までの時間にわたって送信される。
【００１４】
本発明の層状化方法により、特定の処理されたサブストリームの層を、互いに異なる送信特徴（例えば異なるビットレートあるいは異なるパワーレベル、あるいはその両方）で送信することができる。これにより各処理されたサブストリームの層の一部の干渉を減らすことになるが、その理由は、層が分離され、復号化される際に、互いにそれらが干渉することが無いからである。かくして本発明の層状化プロセスにより、処理されたサブストリームのビットレート全体を上げることができる。本発明の層状化プロセスにより、送信の開始を交互に行うことなく、複数のアンテナ上、さらにまたすべてのアンテナ上で送信を同時に開始するスタートアッププロセスが可能となり、さらにまた、この処理されたサブストリームは、許容可能なエラーレートで復号化され、かつ処理されたサブストリームのビットレートを高く維持することができる。
【００１５】
本発明の一実施例においては、特定のサブストリームを表す特定の処理されたサブストリームの層のビットレートは、低いものから高いものへ広がる。少なくとも低いの層の一部は、組み合わされた受信信号からまず分離され、許容可能なエラーレートで復号化される。そのビットレートは高い干渉に起因して比較的低いために、このストリームの一部を分離して、許容可能なエラーレートで復号化することができるが、これは、レイヤ全体にわたって他の層からの干渉が存在する場合でも、すなわちスタートを交互にしない場合でも可能である。層の分離された一部は、その後再度符号化され、受信アンテナが受信した形態の層の一部を再構成するために用いられる。その後それは受信アンテナ信号から減算され、層の残りに対する干渉源であるとしてそれを取り除く。これにより、高いビットレートの層の一部は、その後分離され（干渉が減ったことに起因して）、許容可能なエラーレートで復号化され、再構成され、残余の受信アンテナ信号から減算される。
【００１６】
この方法は残りの層に対し干渉をさらに減らし、さらに高いビットレートの層の一部を分離し、許容可能なエラーレートで復号化し、再構成し、残余の受信アンテナ信号から減算する。このプロセスは、すべての層（すべてのサブストリーム成分）が復号化されるまで行われる。特定のサブストリームを表す特定の処理されたサブストリームの層のビットレートを、低ビットレートから高ビットレートまで広げることにより、処理されたサブストリームに対するビットレート全体を、低ビットレートよりも高ビットレートに近づけることができる。かくして限られた継続時間のバースト（シャノンの定理で仮定された無限の持続時間の理論的バーストに近づかないバースト）に対しては、処理されたサブストリームのビットレートは、信号が層状化されずに送信された場合よりも高くなり、実際にビットレートは交互のスタートアップ処理が用いられた場合よりも高くなる。
【００１７】
同様に、本発明の他の実施例においては、特定のサブストリームを表す処理されたサブストリームの層のパワーレベルも、高いものから低いものへ広げられる。少なくとも、高いパワーレベルの状態の一部がまず分離され、許容可能なエラーレートで復号化され、再構成され、受信アンテナ信号から減算される。これにより、低いパワーレベルの層の一部は、その後分離され、許容可能なエラーレートで復号化され、再構成され、残余の受信アンテナ信号から減算される。この処理はサブストリーム成分のすべてを表す、すべての層が復号化されるまで行われる。限られた持続時間のバーストに対しては、特定の処理されたサブストリームの層のパワーレベルを広げることは、交互のスタートアッププロセスを用いる場合に得られるビットレートよりも、高いビットレートを得ることができる。さらに、層のパワーレベルを広げるシステムは、ビットレートを広げるシステムよりも、設計がより複雑になるが、前者は、設計がより均一となる。
【００１８】
選択的事項として、本発明の第三の実施例によれば、特定の処理されたサブストリームの層のビットレートとパワーレベルを、それぞれ低いものから高いものへ、および高いものから低いものへ範囲を広げることができる。最適のビットレートとパワーレベルを選択して、処理されたサブストリーム全体の最大ビットレートを上げて、システムの全体の容量を増加させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
送信機に複数のアンテナを用い、必要によっては受信機にも複数のアンテナを用いる無線通信システムは、いわゆる多入力／多出力システムと称し、単一アンテナシステムと比較すると、容量をダイナミックに改善することができる。ランダムな散乱伝搬環境においては、受信機または送信機あるいはその両方にアンテナの数を増やすことによって、シャノン限界を上げること、すなわちエラーのない最大情報伝送レートを上げることができる。
【００２０】
図１に示した多入力／多出力無線通信システム１００は、４個の送信用アンテナ１０５−１、１０５−２、１０５−３、１０５−４と、３個の受信用アンテナ１１０−１、１１０−２、１１０−３を有する。（図１には特定の数の送信用アンテナと受信用アンテナを有する多入力／多出力無線通信システム１００を示したが、いかなる数の送信用アンテナと受信用アンテナでもよい。）多入力／多出力無線通信システム１００では、送信されるべきビットであるプリミティブデータストリーム１１５が送信機１１７に与えられる。
【００２１】
図２は送信機１１７の詳細を示す。送信機１１７はプリミティブデータストリーム１１５を受信し、それをデマルチプレクサ１２０内で複数のサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４に分離する。これらのサブストリームは通常、同一のビットレートを有する。通常、サブストリームの数は送信用アンテナの数に等しく、ある時点で、サブストリームは各送信用アンテナで送信される。各サブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４は、それぞれの回路内、例えばエンコーダ／モジュレータ１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４内で処理され、信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４を生成し、これらはそれぞれサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４を表す。
【００２２】
各信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４は、その後、それぞれ別々の送信用アンテナを介して送信される。しかし好ましくは図２に示すように、信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４は、コミュテータ１４０により、すべての送信用アンテナを巡回して、その結果、各信号の連続するセグメントが、送信用アンテナの別々のアンテナを介して周期的に送信される。かくして信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４は、送信用アンテナと受信用アンテナとの間の伝送パスを介して、バランスよく存在する。これらの伝送パスは、図１に示され、以下本明細書ではチャネルと称する。
【００２３】
信号はチャネルを介してバランスよく現れるために、個々の信号（従って、これらの信号により表されるサブストリーム）のいずれも、最悪のパスを連続的に通過することはない。このことは、時間が経過するにつれて、また各信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４は、送信用アンテナを介して周期的に回転するにつれて、送信信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４がそれぞれ送信用アンテナ１０５−１、１０５−２、１０５−３、１０５−４から出射し、これらの信号は異なる信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４のセグメントを含み、従ってサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４のそれぞれのセグメントはこれらの信号により表されることを意味する。たとえば図３に示すように、第一のタイムインターバルの間、送信信号１４５−１は送信用アンテナ１０５−１から送信され、これは信号１３５−１であり、第二のタイムインターバルの間、それは信号１３５−２であり、第三のタイムインターバルの間、それは信号１３５−３となる。
【００２４】
各送信用アンテナと受信用アンテナの間にチャネルが存在する。各チャネルは、独自のチャネル特性を有する。これらのチャネル特性は、複合マトリックスHで次のように表すことができる。
【数１】
0004060088.tif 000002
ここでｈｎｍ番目  エントリー（ｎ＝１，２，３、ｍ＝１，２，３，４）は、ｎ番目の受信アンテナとｍ番目の送信アンテナとの間のチャネル特性を表す。このチャネル特性は、各送信用アンテナ１０５−１から１０５−４上で既知の信号が送信されている間のトレーニングフェーズの間、受信機１５５が決定したものである。これらの既知の信号は、受信機１５５で処理されてチャネル特性の正確な予測値、すなわち送信用アンテナと受信用アンテナの間のチャネルのｈｎｍを与える。チャネル特性は時間の経過と共に変動し、そのため、各バーストの開始時にトレーニングフェイズが通常存在する。
【００２５】
各送信信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４は、受信用アンテナ１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４に到着する。かくして、各受信用アンテナにおける受信信号１５０−１、１５０−２、１５０−３、１５０−４は、（これらは一本の受信用アンテナであるか複数本の受信用アンテナであるかに無関係に、）チャネル特性とノイズベクトルηの和により修正された、各送信された信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４のそれぞれの重ね合わせである。その結果受信アンテナ信号は次のとおりになる。
0004060088.tif 000003
送信信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４は、各受信アンテナ信号内で互いに干渉しあい、この受信アンテナ信号を処理して、送信された信号を分離する。その結果送信された信号、それゆえ信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４を互いに分離する。各分離された信号は復号化され、それぞれサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４を再生して、それがその後互いに加えられて、プリミティブデータストリームを得る。
【００２６】
各送信信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４は、ある信号対（ノイズ＋干渉）比で受領する。この干渉とは、同時に送信された信号からの干渉を含む。便宜上、信号対（ノイズ＋干渉）パワー比率は、以下、信号対ノイズ比と称する。各送信信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４は、サブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４が許容可能なエラーレートで復号化できるように、互いに十分離れることが可能な程度十分高い信号対ノイズ比で受領する必要がある。主データストリームにより表される情報の種類、およびこの情報の所望の利用方法が最大な、許容可能なエラーレートを決定する。例えば主データストリームにより表されるデータが音声の場合には、許容可能なエラーレートは１％であり、情報が重要な経済的データの場合には、許容可能なエラーレートは０．００１％である。さらにまた、許容可能なエラーレートは、信号の品質を増加させる必要性と、システムのビットレートを増加させる必要性との間のトレードオフとして、微調整することもできる。
【００２７】
サブストリームを分離し、復号化することを可能とするためには、受信アンテナ信号の異なる、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号が形成され、使用される重み係数は、特定の組み合わせ、例えば信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４のそれぞれの信号対ノイズ比を最大にするような特定の組み合わせを形成する。（これに関しては、G.J.Foschini and M.J.Gans, "On Limits of Wireless Communications in a Fading Environment When Using Multiple Antennas," Wireless Personal Communications, 6 Kluwer Academic Publishers, 1998, pp.311-335 を参照のこと。）たとえばある時間、重み係数の組ｗ１１、ｗ１２、ｗ１３  を用いて、信号１３５−１の信号対ノイズ比を最大にすることができ、この重み係数の組を受信アンテナ信号に適用して、これをその後組み合わせて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号  ｗ１１×１５０−１  ＋  ｗ１２×１５０−２  ＋  ｗ１３×１５０−３を形成することができる。別の重み係数の組ｗ２１、ｗ２２、ｗ２３  を用いて、同時に送信された別の信号１３５−２の信号対ノイズ比を最大にすることができる。
【００２８】
ある時点において重み係数は、特定の送信用アンテナからの特定の送信された信号の、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号内での寄与分を強調し、ノイズ様ステイタスに対する他の送信された信号を寄与分を調整する。このようにして、重み係数を用いて組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を、特定の送信信号に近似させることができる。これにより、特定の送信信号を分離して、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号から、１）特定の信号が適宜のビットレートあるいはパワーレベルにあるか、あるいは２）余分の操作、例えば交互のスタートアッププロセスを用いるかのいずれかの場合に、復号化される。この特定の送信信号をその後用いて、この送信信号により表されるサブストリームのビットを検出する。この特定の送信信号を、その後再度符号化して、他の送信信号を復号化する際に用いられた、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号から減算して、他の送信信号に対する干渉を減らす。
【００２９】
ところが重み係数を用いた場合でも、信号を十分高い信号対ノイズ比で受領して、信号を許容可能なエラーレートで復号化するためには、信号は依然として、１）比較的低いビットレートで、あるいは２）信号の一部は比較的高いパワーレベルで、送信するかのいずれかで送信しなければならない。前者の場合、これは主データストリームのビットレート全体を低下させ、後者の場合、主データストリームのパワーレベル全体を増加させてしまう。
【００３０】
パワーレベルを増加させることなくビットレートを上げる多入力／多出力無線通信システム１００の好ましい方法は、送信信号１４５−１、１４５−２、１４５−３、１４５−４の送信の開始時を交互にすることである。特定の時間において各送信された信号は、それぞれサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４を表す信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４の一つのセグメントを含み、そしてサブストリームの伝送の開始時を交互にする。かくして図３に示すように、持続時間Tを有する第一のタイムインターバルの間、信号１３５−１のみが送信される。
【００３１】
上述したように、受信信号１５０−１、１５０−２、１５０−３のいずれも、チャネル特性＋ノイズηにより修正された送信信号のそれぞれにより、重ねあわされる。そのため第一のタイムインターバルの間、各受信アンテナ信号は、第一の送信アンテナで送信された信号のみ、すなわち送信信号１４５−１＋ノイズのみを含む。このことは、各受信アンテナ信号が、唯一のサブストリーム１２５−１＋ノイズを表すただ一つの信号１３５−１を含むことを意味する。（図４に示す）参照の便宜上、ノイズは図４、５では示されていない。以下ノイズは、特にことわらない限り、受信信号の一部とみなす。
【００３２】
第二のタイムインターバルの間、図３からわかるように信号１３５−１は送信され続け、別のサブストリーム１２５−２を表す別の信号１３５−２の送信が開始される。このプロセスは、サブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４のすべてをそれぞれ表す信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４のすべてが送信されるまで継続する。かくして第二のタイムインターバルの間、各受信アンテナ信号は今度は、信号１３５−１と１３５−２を含む。（図４からわかる。）これは受信アンテナ信号が、すべてのサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４をそれぞれ表すすべての信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４を含むまで継続される。
【００３３】
その後、受信信号１５０−１、１５０−２、１５０−３を処理して、いわゆる送信信号の一つのレイヤを復号化する。レイヤとは、そのレイヤ内のシンボルにのみ関連して復号化することのできる信号の一部（例えばシンボルの特定の数）である。例えばビットをシンボルに符号化するエンコーダ／モジュレータ１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４により用いられる符号は、ブロック符号（block code）であり、その後ある数のビット（コードワード（cord-word）と称する）は特定の数のシンボルに符号化される。これらのシンボルはコードワード（cord-word）を再構成するために他のシンボルなくして用いることができる。この場合、レイヤはコードワードを再構成するために用いられるシンボルの組である。符号が畳み込み符号（convolutional code）の場合には、各ビットは前のビットを用いて符号化される。このような符号においては、符号内のビットは、必要によって符号化すべきビットの終了時か開始時のいずれかの終了シーケンスの利用により、前に符号化されたビットを用いてのみ符号化される。かくして他のシンボルを参照せずに特定の数のシンボルが符号化される。
【００３４】
レイヤはいかなる数のシンボルも含むことができ、各シンボルは通常二次元（複素数）である。
信号１３５−１の第一レイヤが、図３に斜線３５０に沿った信号として示されており、信号１３５−２の第一レイヤが、斜線３５５に沿っている。
【００３５】
説明の便宜上、本発明は、各レイヤが連続的に送信されるもの、たとえば信号１３５−１の第一レイヤがタイムインターバル１からタイムインターバル４の間に送信され、信号１３５−２の第一レイヤがタイムインターバル２からタイムインターバル５の間に送信されるものとする。しかしレイヤは半々に送信することができ、それぞれの半分が時間に関し信号の対向端にある。たとえば、信号１３５−１の第一レイヤの半分がタイムインターバル１からタイムインターバル４の信号の開始時に送信され、このレイヤの別の半分が、タイムインターバルN−３からタイムインターバルNの信号の終了時に送信される。
【００３６】
図３、図４からわかるように、この方法においては、N番目のタイムインターバルは、１個の処理されたサブストリームを表す１個の信号のみを含む利点を、第一タイムインターバルと共有する。第一タイムインターバルで送信される信号１３５−１と同様な場合には、第一のタイムインターバルとN番目のタイムインターバル（第Nタイムインターバル）の両方で、信号１３５−１は良好な信号対ノイズ比で受信されるが、その理由は、これらのタイムインターバルの間には、その信号と干渉する他の信号は存在しないからである。信号の終了時からある数のタイムインターバルであるタイムインターバルは、信号の開始時からの同一数のタイムインターバルを、それぞれのタイムインターバルとして、同一のサブストリームを表す同一信号を含む。例えばN−１番目は、２番目のタイムインターバルと同一のサブストリームを含む。これにより、連続的に送信された際にレイヤを復号化し、減算するプロセスは、半分に分けて送信される時にレイヤを復号化し、減算するためにも用いることができる。
【００３７】
レイヤは通常、数個のタイムインターバルを介して受信される。この実施例においては、レイヤは４個のタイムインターバルを介して受信される。（しかしレイヤは、エンコーダ／モジュレータ１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４で使用される符号化方法によっては、いかなる数のタイムインターバルを介して受信することも可能である。）図４に示すように、信号１３５−１の第一レイヤは、タイムインターバル１から４の間、受信信号１５０−１、１５０−２、１５０−３のそれぞれ上で受信される。これは斜線４５０、４５１、４５２でそれぞれ示される。各レイヤの各セグメントは、レイヤが伝搬する特定のチャネルのチャネル特性ｈｎｍにより修正される。
【００３８】
４個のタイムインターバルを介して受信した受信アンテナ信号５１０−１、５１０−２、５１０−３は、図５に示すように重み係数の組で重みづけされ、信号１３５−１の信号対ノイズ比を最大にする。通常、異なる重み係数の組が各タイムインターバルで用いられるが、その理由は、信号１３５−１は異なるタイムインターバルで異なる送信用アンテナで送信されるからである。この重みづけされた受信アンテナ信号は、その後組み合わされて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号５２０を生成し、この信号５２０をその後、前処理して信号１３５−１の第一レイヤを復号化し、サブストリーム１２５−１のある数のビットを得る。組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号の信号１３５−１の第一レイヤを、斜線５５０に沿って示す。
【００３９】
特に、この復号化プロセスは、第一タイムインターバルの間、受信アンテナ信号は１個の信号、すなわち信号１３５−１のみを含むという利点を利用している。かくして他の信号からの干渉は存在しない。その結果信号１３５−１は、第一タイムインターバルの間、比較的高い信号対ノイズ比を有する。伝送する前に適宜の符号化方式をとると、高い信号対ノイズ比により、第一レイヤは、他の信号のレイヤにより引き起こされる干渉が後のタイムインターバルで存在するにもかかわらず、許容可能なエラーレートで復号化される。その後、復号化されたレイヤを再度符号化し、それを用いて受信アンテナが受信した形態で、信号１３５−１のレイヤを再構成する。その後、この再構成されたレイヤは、他のレイヤの干渉源としてキャンセルされ、以下に示すように、例えば受信アンテナ信号からそれを減算して残余の受信アンテナ信号を生成する。
【００４０】
同様に、信号１３５−２の第一レイヤは、タイムインターバル２から５の間、各受信アンテナにより受信される。この受信アンテナ信号（タイムインターバル２−４の残余受信アンテナ信号と、タイムインターバル４の受信アンテナ信号）５６０−１、５６０−２、５６０−３を重みづけして、各タイムインターバルの間、信号１３５−２の信号対ノイズ比を最大にする。その後、この重みづけされた受信アンテナ信号を組み合わせて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を生成する。第二タイムインターバルの間には、２つの信号１３５−１、１３５−２のみを受信しているために、信号１３５−１のレイヤは干渉源として除去され、その後、このタイムインターバルの間は、他の信号１３５−１、１３５−３、１３５−４から信号１３５−２に対する干渉は存在しない。その結果信号１３５−２は、第二タイムインターバルの間、比較的高い信号対ノイズ比を有する。これにより、斜線５５５に示すように、信号１３５−２の第一レイヤのより正確な前処理と、復号化が可能となる。
【００４１】
後続のレイヤの復号化も同様に実行される。すなわち残余受信アンテナ信号（および、インターバルの間には、減算され、再構成されたレイヤは存在せず、受信アンテナ信号）が重みづけされ、組み合わされて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を形成する。復号化されなかったレイヤからの干渉は、追加ノイズとして処理される。特定の信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４のレイヤが復号化された後、それは再度符号化され、残余受信アンテナ信号から減算され、それを他のレイヤに対する干渉源であるとして除去する。このプロセスはサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４をそれぞれ表す信号１３５−１、１３５−２、１３５−３、１３５−４のすべてのレイヤが復号化されるまで繰り返される。このアプローチによりビットレートが増加するが、その理由は、特定のレイヤを分離する前に、他のレイヤの干渉を、特定のレイヤの少なくとも一部に対し、除去するからである。これに関しては、米国特許第６，０９７，７７１号、発明の名称" Wireless Communications System Having A Layered Space-Time Architecture Employing Multi-Element Antennas "を参照のこと。
【００４２】
ところが図３、４、５からわかるように、交互にスタートアップするプロセスでは、送信用アンテナの一部ででデータが送信されていない時には、各バーストの開始時と終了時に、いくつかのタイムインターバルが存在し、特にこの実施例においては、タイムインターバル１、２、３、およびN−２、N−１、Nが存在する。これにより、データストリームを十分分離するためにビットレートを下げることなくすべてのタイムインターバルの間、すべての送信用アンテナ上で送信が行われている場合に達成できるよりも低くなってしまう。
【００４３】
さらにまた、サブストリームは符号化され、その結果サブストリームの各ビットは、サブストリームを表すレイヤ内のすべてのシンボルにわたって拡散する。このことは、サブストリームを表すレイヤの各シンボルはサブストリームの各ビットの値の関数であることを意味する。強い干渉またはノイズが存在する場合には、ある数のシンボルは破壊されることがある。すなわち、これらのシンボルは正確に受信できない。レイヤが長いと、レイヤにより表されるサブストリームのビットは、破損していないシンボルから復号化することができる。しかしレイヤが短いと、これらの破損したシンボルはレイヤ内の唯一のシンボルであることがあり、そのため、このレイヤにより表されるビットを正確に復号化するための、破損していないシンボルが存在しないことになる。そのためこれらのビットはエラーとみなされる。かくしてレイヤないのシンボルの数が増えると、その信頼性（干渉またはノイズに対する耐性）も増加する。
【００４４】
そのため、各レイヤ内にシンボルの数を増やすのが望ましい。しかし図３、４、５からわかるように、上記の交互にスタートするプロセスにおいては、レイヤの持続時間を維持する必要があり、そのため、レイヤ内のシンボルの数は極めて小さい。たとえば本発明の実施例においては、レイヤは４個のタイムインターバルの持続時間である。同一のサブストリームを表す次のレイヤを含めるためにレイヤを継続使用とするのは好ましくない。その理由は、他のサブストリームを表すより多くの数のレイヤと干渉し、すなわち干渉レイヤとなり、信号対ノイズ比が悪くなるからである。かくして復号化がより困難となり、このためレイヤはこのように拡張することができないが、その理由は、レイヤの信頼性が下がるからである。
【００４５】
各レイヤの持続時間は、各タイムインターバルの持続時間を増やすことによって、増やすことができ、かくしてレイヤの信頼性も上げることができる。しかしこの方法は、データが送信されていない時には、各バーストの開始時と終了時にスペースタイム（余分な時間）が増えることになり、ビットレートを減少させることになる。
【００４６】
本発明は多入力／多出力システムのビットレートをさらに増加させる技術を提供する。本発明によれば、各サブストリームは層状化され、処理されたサブストリームを生成し、これがサブストリームする。処理されたサブストリームの層は分離され、許容可能なエラーレートで復号化される。サブストリームは、それを複数のサブストリーム成分に分割することにより層状化され、そのサブストリーム成分を処理することにより層を得る。各層はサブストリーム成分の一つを表し、その後層を組み合わせて処理されたサブストリームを得る。処理されたサブストリームが、その後送信される。
【００４７】
層状化プロセスにより、特定のサブストリームの層が、互いに異なる送信特徴、例えば異なるビットレート、異なるパワーレベル、あるいはその両方を有することができる。これにより、送信の開始を交互に行うことなく、複数のアンテナ、さらにまたすべてのアンテナ上で同時に処理された複数のサブストリームの伝送を開始し、同時に処理されたサブストリームが許容可能なエラーレートで復号化され、処理されたサブストリームのビットレート全体を、比較的高く維持しながら、かつ全体的なパワーレベルを比較的低く維持する、スタートアッププロセスが可能となる。
【００４８】
図６は本発明による送信機６１７を示す。送信機６１７は図１の多入力／多出力無線通信システム１００の送信機１１７と置換可能である。送信機６１７はプリミティブデータストリーム１１５を受領し、それをデマルチプレクサ１２０内で複数のサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４に分割する。同図では、サブストリームの数と送信アンテナの数は等しく、その結果ある時点では、各送信用アンテナ上で送信中のサブストリームが存在する。しかしサブストリームの数は送信アンテナの数よりも大きくても小さくてもよい。
【００４９】
各サブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４は、それぞれ層化器６１０−１、６１０−２、６１０−３、６１０−４内で処理されて、処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４を生成し、それぞれがサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４を表す。各層状化器は、それぞれデマルチプレクサ６２０−１、６２０−２、６２０−３、６２０−４内でサブストリームを複数のサブストリーム成分６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４と、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４と、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４と、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４に分離する。各サブストリーム成分はそれぞれの回路内で、例えばエンコーダ／モジュレータ６３０−１１、６３０−１２、６３０−１３、６３０−１４、６３０−２１、６３０−２２、６３０−２３、６３０−２４、６３０−３１、６３０−３２、６３０−３３、６３０−３４、６３０−４１、６３０−４２、６３０−４３、６３０−４４内で処理されて層を生成する。
【００５０】
エンコーダにより使用される符号は、どのような符号でもよい。例えばビットが独立に符号化されるような符号、あるいはビットが独立に符号化されるような同一構造の符号でもよい。例えば本発明の一実施例においては、符号は、ビットをシンボルにマッピングし、その結果得られたシンボルが各層に対して異なるように選択する、同一の選択プロセスを用いるものでもよい。上記したように、このような符号化により、層を復号化するのが容易となる。送信信号がＣＤＭＡ標準と適合したエアインターフェースを用いて送信される場合には、各エンコーダ／モジュレータは、他の符号化方法に加えて、それぞれのサブストリーム成分をウォルシュ符号（直交拡散符号）で、また、できれば長いスクランブル符号で拡散する。本発明の一実施例においては、エンコーダ／モジュレータは同一のウォルシュ符号を用いている。しかし本発明の他の実施例においては、エンコーダ／モジュレータは異なるウォルシュ符号を用いている。あるいはエンコーダ／モジュレータのグループ、例えば各層状化器内にあるエンコーダ／モジュレータは、他のグループのエンコーダ／モジュレータで用いられるウォルシュ符号とは異なる、または同一のウォルシュ符号を用いることもできる。
【００５１】
各層６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４、６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４、６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４、６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４は、それぞれサブストリーム成分６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４と、６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４と、６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４と、６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４を表す信号である。
【００５２】
特定のサブストリームのサブストリーム成分を表す層は、コンバイナ６３４−１、６３４−２、６３４−３、６３４−４内、例えば加算回路内で再度組み合わされる。その結果、層６３２−１１、６３２−１２、６３２−１３、６３２−１４はコンバイナ６３４−１内で組み合わされて、処理されたサブストリーム６３５−１を形成する。同様に、層６３２−２１、６３２−２２、６３２−２３、６３２−２４はコンバイナ６３４−２内で組み合わされて、処理されたサブストリーム６３５−２を形成する。層６３２−３１、６３２−３２、６３２−３３、６３２−３４はコンバイナ６３４−３内で組み合わされて、処理されたサブストリーム６３５−３を形成する。層６３２−４１、６３２−４２、６３２−４３、６３２−４４はコンバイナ６３４−４内で組み合わされて、処理されたサブストリーム６３５−４を形成する。コンバイナとは、この実施例では加算器である。
【００５３】
各処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４はその後、それぞれの別々の送信アンテナを介して送信される。しかし好ましくは、図６に示すように、処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４は、コミュテータ１４０を介してすべての送信用アンテナに巡回され、その結果、各処理されたサブストリームの連続するセグメントが、周期的に異なる送信用アンテナを介して送信される。この処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４は、図１に示した送信用アンテナと受信用アンテナのそれぞれの間のチャネル上に、バランスよく現れる。そのため、個々の処理されたサブストリームも、最悪のチャネルに連続的にあたることはない。
【００５４】
図６に示すように、特定の時点で、各処理されたサブストリームは、それぞれの送信用アンテナに割り当てられる。かくして特定の時点で処理されたサブストリームの層が一本の送信用アンテナに割り当てられる。本発明の他の実施例においては、特定の時点で処理されたサブストリームは、数本の送信用アンテナを介して送信されるか、あるいは数個の処理されたサブストリームが同一の送信用アンテナを介して送信されるようにしてもよい。
【００５５】
上記したように、特定の処理されたサブストリームの層は、互いに異なるビットレート、あるいは互いに異なるパワーレベル、あるいはその両方で送信することもできる。これにより、送信の開始を交互にする（ずらす）ことなく、許容可能なエラーレートを維持しながら、かつ処理されたサブストリームのビットレートを高く維持しながら、複数本のアンテナ、あるいはすべてのアンテナ上で送信を開始することができる。
【００５６】
図７は、本発明の層化器６１０−１の詳細を示し、特定の処理されたサブストリームの層のビットレートが遅いものから速いものまで、広い範囲にわたっている。層化器６１０−１は、可変レートのデマルチプレクサ６２０−１を有し、サブストリーム１２５−１を複数のサブストリーム成分６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４に分割する。これらのサブストリーム成分はそれぞれ異なるビットレートｒ−１、ｒ−２、ｒ−３、ｒ−４を有する。これらのビットレート間の関係は、設計の均一性の望ましさと、処理されたサブストリームのビットレートをできるだけ高く維持し、かつ特定の数の層に対しできるだけ早急に維持する望ましさとの間のトレードオフである。例えばこれらの複数のビットレートは、互いに１倍から３倍の間の関係にある。例えばｒ−２はｒ−１の２倍であり、ｒ−３はｒ−２の２倍である。各サブストリーム成分は、エンコーダ／モジュレータ６３０−１１、６３０−１２、６３０−１３、６３０−１４内の一つでそれぞれ処理され、層６３２−１、６３２−２、６３２−３、６３２−４を生成する。その後、層をコンバイナ６３４−１内で再度組み合わせて、処理されたサブストリーム６３５−１を生成する。
【００５７】
かくして処理されたサブストリーム６３５−１は、１）ビットレートがｒ−１のサブストリーム成分６２５−１１と、２）ビットレートがｒ−２のサブストリーム成分６２５−１２と、３）ビットレートがｒ−３のサブストリーム成分６２５−１３と、４）ビットレートがｒ−４のサブストリーム成分６２５−１４から成る。他のサブストリーム１２５−２、１２５−３、１２５−４のそれぞれも同様に層化器６１０−２，６１０−３、６１０−４内でそれぞれ処理されて、処理されたサブストリーム６３５−２、６３５−３、６３５−４を生成する。これらのビットレートは異なる。上記したように、処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４は、コミュテータ１４０内ですべての送信用アンテナを介して巡回される。かくして図８からわかるように、時間が経過するにつれて、各処理されたサブストリームは送信用アンテナを介して巡回され、各送信信号６４５−１、６４５−２、６４５−３、６４５−４はそれぞれ送信用アンテナ１０５−１、１０５−２、１０５−３、１０５−４から放射され、それらは異なる処理されたサブストリームのセグメントを含む。巡回され、処理されたサブストリームはその後、アンテナ１０５−１、１０５−２、１０５−３、１０５−４を介して送信される。異なるビットレートを選択する際の更なる情報は、添付書類Ａを参照のこと。
【００５８】
各送信信号６４５−１、６４５−２、６４５−３、６４５−４と、各処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４は、それぞれの受信用アンテナ１１０−１、１１０−２、１１０−３に到着する。かくして各受信用アンテナにおける受信信号６５０−１，６５０−２、６５０−３は、（一本の受信用アンテナあるいは複数の受信用アンテナにかかわらず、）処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４のそれぞれのチャネル特性＋ノイズηで修正して、重ね合わせたものである。受信アンテナ信号を図９に示す。説明の便宜上、ノイズは図９には示していない。本明細書において、ノイズは、特に断らない限り、受信信号の一部とみなす。
【００５９】
図１０は本発明による受信機１１５５を示す。受信機１１５５は、図１の多入力／多出力無線通信システム１００内のプリミティブデータストリーム１１５と置換できる。受信アンテナ信号６５０−１，６５０−２、６５０−３は、受信用アンテナ１１０−１、１１０−２、１１０−３の出力を介して、プロセッサ１１２０に提供され、このプロセッサ１１２０において、受信アンテナ信号６５０−１，６５０−２、６５０−３が重みづけされて、組み合わされて、送信信号のそれぞれの信号の信号対ノイズ比を最大にしている。（これに関しては、G.J.Foschini and M.J.Gans, "On Limits of Wireless Communications in a Fading Environment When Using Multiple Antennas," Wireless Personal Communications, 6 Kluwer Academic Publishers, 1998, pp.311-335 を参照のこと。）組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号の少なくとも一部は、各プロセッサ１１２０の層プロセッサ１１２５−１、１１２５−２、１１２５−３、１１２５−４内で処理され、少なくとも一部、例えば処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２、６３５−３、６３５−４のレイヤを復号化する。処理されたサブストリーム６３５−１の第一レイヤを、図８内の斜線８５０に沿った信号として示し、処理されたサブストリーム６３５−２の第一レイヤは斜線８５５に沿った信号として示す。
【００６０】
前述したように、重み係数を用いて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号内の特定の送信された信号の組み合わせを強調して、他の送信信号の寄与を、ノイズ様の層（ノイズ層）に規制する。同様に重み係数を用いて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号内の送信された信号の特定の層の寄与分を強調する。このようにして重み係数は、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号が、層により近く類似するように用いられる。これにより特定の層が分離され、１）特定の送信信号が適宜のビットレートであるか、あるいは２）追加の操作、例えば交互の（ずらした）スタートアッププロセスを用いるかのいずれかを行って、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号から復号化される。
【００６１】
レイヤが、それぞれ処理されたサブストリームの大きな部分を含むことが好ましい。レイヤが受信されるタイムインターバルの数は、エンコーダ／モジュレータ６３０−１１から６３０−４４内で用いられる符号化方法に依存する。本発明の一実施例においては、各レイヤは、単一の信号バーストで送信されたそれぞれの処理されたサブストリームの全体を含み、それは信号バーストの開始時から終了時までに送信された処理されたサブストリームである。例えば処理されたサブストリーム６３５−１の第一レイヤは、処理されたサブストリーム６３５−１の前部を含む。別法として、処理されたサブストリーム６３５−１の第一レイヤは、斜線８５０に沿った信号とタイムインターバル５の上部のボックス内の信号とを含み、これは所望数のタイムインターバルの間継続する。本発明の利点は、レイヤを構成するシンボルの数を増やすことができ、かくして信頼性、すなわち対干渉、または対ノイズの耐性を増加することができる。これは、交互のスタートアッププロセスにおける上記の問題の一部を解決するものである。しかし説明を容易にするために、レイヤは、４個のタイムインターバルを介して送信される処理されたサブストリームの一部である各レイヤを例に説明している。
【００６２】
処理されたサブストリーム６３５−１の第一レイヤは、タイムインターバル１から４の間に、図９において、斜線９５０、９５１，９５２にそれぞれ沿って示されるように、それぞれの受信用アンテナ１１０−１、１１０−２、１１０−３で受信する。これらの４個のタイムインターバルの間受信した受信アンテナ信号は、各層プロセッサ１１２５−１、１１２５−２、１１２５−３、１１２５−４のそれぞれで、重み係数の組で重みづけされ、それぞれのプロセッサが各タイムインターバルに、異なる組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を生成する。（かくして、受信アンテナ信号は、プロセッサ１１２０内で各タイムインターバル内で、４個の重み係数の組で重みづけされ、各タイムインターバルで、４個の異なる組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を生成する。）特定のタイムインターバルにおいて、これらの組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号のそれぞれは、サブストリーム成分の一つを表す層の一つの信号対ノイズ比を最大にする。
【００６３】
このプロセスを、次に二つの処理されたサブストリーム６３５−１と６３５−２で詳述する。受信アンテナ信号６５０−１，６５０−２、６５０−３は、層プロセッサ１１２５−１内で重み係数により重みづけされ、サブストリーム１２５−１を表す処理されたサブストリーム６３５−１の層の一つの信号対ノイズ比を最大にする。通常、異なる組の重み係数が各タイムインターバルで用いられるが、その理由は、処理されたサブストリーム６３５−１は、異なるタイムインターバルで、異なる送信用アンテナで送信されるからである。これらの重みづけされた受信アンテナ信号をその後、層プロセッサ１１２５−1内で組み合わせて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を生成する。この組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号をその後、デコーダ１１２７−１１、１１２７−１２、１１２７−１３、１１２７−１４で処理して、サブストリーム１２５−１を表す処理されたサブストリーム６３５−１の第一レイヤの層を復号化する。
【００６４】
同様に受信アンテナ信号は層プロセッサ１１２５−２内で重みづけされて、これらのタイムインターバルのそれぞれで、処理されたサブストリーム６３５−２の層の一つの信号対ノイズ比を最大にする。その後重みづけされた受信アンテナ信号を組み合わせて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を生成する。この組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号をその後、以下に説明するようにあらかじめ処理して、サブストリーム１２５−２を表す処理されたサブストリーム６３５−２の第一レイヤの層を復号化する。他の二つの処理されたサブストリーム用の、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号も同様に得られる。
【００６５】
組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号が得られると、層プロセッサ１１２５−１は、最も低いビットレートで処理されたサブストリームの層、すなわち層６３２−１１を分離して、それをデコーダ１１２７−１１に与えて、そこで層６３２−１１が許容可能なエラーレートで復号化される。重み係数は、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号内の特定の層の寄与分を強調して、他の同時に送信された層の寄与分を、ノイズ様層に調整するように選択される。組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号が特定の層を極めてよく近似するように、重み係数が用いられる。このように各層は、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号の一つ内で強化される。層６３２−１１の比較的低いビットレートは、処理されたサブストリーム６３５−１が区別でき、その後許容可能なエラーレートでこの層のシンボルを復号化し、サブストリーム成分６２５−１１のビットを生成することができるような、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号の利用を容易にする。サブストリーム成分６２５−１１の復号化されたビットを、その後マルチプレクサ１１６４−１に与える。
【００６６】
サブストリーム成分６２５−１１の復号化されたビットを、エンコーダ／モジュレータ１１３０−１１内で再度符号化し、このエンコーダ／モジュレータ１１３０−１１は層を受信用アンテナが受信したような形態に再構成する。層をその後層プロセッサ１１２５−1内の受信アンテナ信号のそれぞれから減算する。この層を受信アンテナ信号から減算することにより、この層をこの層の残りに対する干渉源として除去する。これにより、より高いビットレートのレイヤの層が、重みづけされた組み合わせ信号から分離される。この重み係数でこの層が強化され、層プロセッサ１１２５−１とデコーダ１１２７−２内で許容可能なエラーレートで復号化され、マルチプレクサ１１６４−１に与えられ、エンコーダ／モジュレータ１１３０−１２で再構成され、層プロセッサ１１２５−１内の残余の受信アンテナ信号のそれぞれから減算される。（残余受信アンテナ信号とは、以前に再構成された層が、受信アンテナ信号から減算された後に残っている受信アンテナ信号のことである。）
【００６７】
この再構成された層を減算することは、層の残りに対する干渉を減らし、さらに高いビットレートのレイヤの層が、重みづけされた組み合わせ信号から分離できるようになり、この重みづけがこの層を強調し、許容可能なエラーレートで復号化され、マルチプレクサ１１６４−１に与えられ、再構成され、その後残余受信アンテナ信号から減算される。この処理は、サブストリーム成分のすべてを表す層のすべてが復号化されるまで継続される。サブデータストリーム成分６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４は、マルチプレクサ１１６４−１内で多重化されて、サブストリーム１２５−１を生成する。
【００６８】
それぞれの処理されたサブストリーム内で、同一の順番、例えば２番目に復号化された各処理されたサブストリームからの、層の収集は、層が同一ビットレートを有するか否かにかかわらず、プライ（ply）と称する。
【００６９】
上記したプロセスにおいては、処理されたサブストリームのいくつか、あるいはすべてが、１）同時に、２）連続的に、３）これらの二つを組み合わせた方法で、処理される。第一の場合は、プロセッサ１１２０は各処理されたサブストリームを同時に処理して、特定のプライの一部であるそれぞれの層を分離し、復号化する。この場合、特定のプライの一部である層のすべてが、そのプライ内の残りの層と同一のビットレートを有するのが好ましい。
【００７０】
第二の場合は、最低のビットレートのプライ内の層を、連続的に処理し、その後最高のビットレートのプライ内の層を連続に処理する。この場合、第一の処理されたサブストリームの最低のビットレートが、すべての層の最低のビットレートとなるように処理される。他の処理されたサブストリームの最低のビットレートの層は連続的に高くなるが、第一の処理されたサブストリームの二番目に高いビットレートの層のビットレートよりは、低い。
【００７１】
他の場合は、処理されたサブストリームは、上記の場合のいくつかを組み合わせて処理される。例えば、処理されたサブストリーム６３５−１，６３５−２は第一の場合に従って、同時に処理される。その後、処理されたサブストリーム６３５−３は、第二の場合に従って、処理されたサブストリーム６３５−１、６３５−２の後に処理され、同様に処理されたサブストリーム６３５−４も、処理されたサブストリーム６３５−３に続いて（後で）処理される。
【００７２】
（さらにまた別の例で、しかしそれほど好ましい例ではないが、一つの処理されたサブストリームの各層の少なくとも一つのレイヤの分離と復号化は、別の処理されたサブストリームの層のレイヤが分離され、復号化される前に行われるべきである。この場合、処理されたサブストリーム、例えば６３５−１はの層は、処理されたサブストリーム、例えば６３５−２の層がその後復号化されるよりも、より遅いビットレートで最初に復号化される。）
【００７３】
層のビットレートに対する利点のあるヒエラルキー（階層化）は、上記の場合の一部に対して提案されているが、上記の場合のビットレートのヒエラルキーは、どのようなタイプでもよい。例えば処理されたサブストリームの処理方法にかかわらず、特定のプライの一部であるすべての層は、そのプライ内の残りの層と同一のビットレートを有してもよい。
【００７４】
特定の処理されたサブストリームの層のビットレートが高いものから低いものまで広がることにより、レイヤが層状化されていない場合のビットレートよりも、より高い全体的なビットレートが得られる。
【００７５】
上記したように、サブストリーム成分が復号化された後、それらはプロセッサ１１２０のマルチプレクサ１１６４−１、１１６４−２、１１６４−３、１１６４−４内で多重化され、それぞれサブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４を得る。かくしてサブストリーム成分６２５−１１、６２５−１２、６２５−１３、６２５−１４までが多重化されて、サブストリーム１２５−１を生成する。サブストリーム成分６２５−２１、６２５−２２、６２５−２３、６２５−２４までが多重化されて、サブストリーム１２５−２を生成する。サブストリーム成分６２５−３１、６２５−３２、６２５−３３、６２５−３４までが多重化されて、サブストリーム１２５−３を生成する。サブストリーム成分６２５−４１、６２５−４２、６２５−４３、６２５−４４までが多重化されて、サブストリーム１２５−４を生成する。サブストリーム１２５−１、１２５−２、１２５−３、１２５−４はその後、プロセッサ１１２０のマルチプレクサ１１７０内で多重化されてプリミティブデータストリーム１１５を再生する。
【００７６】
図１１は本発明の他の実施例による層化器６１０−１’の詳細図で、この層化器６１０−１’で、特定の処理されたサブストリームの層のパワーレベルが高いものから低いものまでわたっている。層化器６１０−１’はデマルチプレクサ６２０−１’を有し、サブストリーム１２５−１を等しいビットレートの複数のサブストリーム成分６２５−１１’、６２５−１２’、６２５−１３’、６２５−１４’に分離する。各サブストリームの成分は、エンコーダ／モジュレータ１２１０−１１、１２１０−１２、１２１０−１３、１２１０−１４内で符号化され、かつ多重化されて、それぞれ層を生成する。
【００７７】
一つの層化器のエンコーダ／モジュレータ１２１０−１１、１２１０−１２、１２１０−１３、１２１０−１４は、同一のサブストリームを処理するエンコーダ／モジュレータであるが、互いに異なるパワーレベルで層を生成する。例えばこれらのパワーレベルは１倍から４倍、互いに異なる。例えば、エンコーダ／モジュレータ１２１０−１１、１２１０−１２、１２１０−１３、１２１０−１４により生成された層のパワーレベルは、それぞれｐ−１、ｐ−２、ｐ−３、ｐ−４である。ここでｐ−２はｐ−１の２倍であり、ｐ−３はｐ−２の２倍である。異なるパワーレベルを選択する情報は、対応する米国特許出願に開示されている。
【００７８】
別法として、図１１に示すように、一つの層化器のエンコーダ／モジュレータ１２１０−１１、１２１０−１２、１２１０−１３、１２１０−１４は、同一のパワーレベルで層を生成し、それらの層が互いに異なるパワーレベルの層を生成するよう換算される。例えば層は、換算係数で各層を乗算するマルチプライヤ１２１２−１１、１２１２−１２、１２１２−１３、１２１２−１４により換算することができる。
【００７９】
層６３２−１１’、６３２−１２’、６３２−１３’、６３２−１４’は、コンバイナ６３４−１１内で、再度組み合わされて、処理されたサブストリーム６３５−１’を生成する。かくして処理されたサブストリーム６３５−１’は、パワーレベルｐ−１を有する層６３２−１１’と、パワーレベルｐ−２を有する層６３２−１２’と、パワーレベルｐ−３を有する層６３２−１３’と、パワーレベルｐ−４を有する層６３２−１４’から成る。各他の成分のデータストリーム１２５−２、１２５−３、１２５−４は、同様に層化器６１０−２’、６１０−３’、６１０−４’内で処理されて、異なるパワーレベルの層から構成される処理されたサブストリーム６３５−１’、６３５−２’、６３５−３’、６３５−４’を生成する。上記したように処理されたサブストリーム６３５−１’、６３５−２’、６３５−３’、６３５−４’は、コミュテータ１４０を介して、送信用アンテナのすべてを巡回し、送信用アンテナ１０５−１、１０５−２、１０５−３、１０５−４を介して送信される。
【００８０】
各送信された信号は、各受信用アンテナ１１０−１、１１０−２、１１０−３に到着し、上記の実施例と同様に、プロセッサ１１２０の層プロセッサ１１２５−２、１１２５−３、１１２５−４内でそれぞれ重みづけされ、組み合わされて、各タイムインターバルで送信された信号の、それぞれの信号の信号対ノイズ比を最大にしている。
【００８１】
組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号が得られると、最高のパワーレベルの層が最初に重みづけされた組み合わせ信号から分離される。重み係数は、層プロセッサ内のこの層を強調し、ひとつのデコーダ（復号化器）内で許容可能なエラーレートで復号化され、エンコーダ／モジュレータ内の一つで、再構成され、層プロセッサ内の受信アンテナ信号から減算される。上記したように、重み係数は、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号内の層の寄与分を強調し、他の送信された信号の寄与分をノイズ様層に調整しようとする。このようにして、重み係数を用いて、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号が特定の層に、より近似するようにされる。かくして、各層が組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号の一つ内で強化される。
【００８２】
最高のパワーレベルの層のパワーレベルは比較的高いために、この層を含む処理されたサブストリームを強調して、分離し、この層のシンボルを許容可能なエラーレートで復号化するような、組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号の使用を容易にする。この構成により、より低いパワーレベルのレイヤの層が、重みづけされた組み合わせ信号から分離される。重み係数はこの層を強調し、許容可能なエラーレートで復号化し、再構成し、受信アンテナ信号から減算される。この処理は、すべてのサブストリーム成分を表すすべての層が復号化されるまで、継続される。
【００８３】
この層のシンボルを分離し、許容可能なエラーレートで復号化する例を次に示す。層６３２−１１のパワーレベルは層６３２−１２のパワーレベルの２倍である。すなわち同一の処理されたサブストリーム６３５−１の、二番目に高いパワーレベルの層であるために、処理されたサブストリーム６３５−１の他の層からのシンボル値に対する寄与分（これは層６３２−１１のノイズを構成する）は、層６３２−１１を分離することができるほど十分小さいものである。これにより、受信したシンボルにより表される層６３２−１１のビットを、許容可能な高いレベルの精度で、再生することができる。
【００８４】
ビットが得られると、それらは再度符号化され、変調されて、層化器６１０−１’により用いられる符号化と変調技術を用いて送信機内で最初に符号化され、変調されたシンボルの値を得る。その後これらのシンボルの値をチャネル特性を用いて処理して、受信用アンテナが受信したとおりの層６３２−１１を表すシンボルの値を得る。これらの値は、レイヤ６３５−１のシンボルの値から減算されて、レイヤの６３５−１の処理されたシンボルを得る。
【００８５】
層６３２−１２のパワーレベルは層６３２−１３のパワーレベルの２倍である。すなわち同一の処理されたサブストリーム６３５−１の、二番目に高いパワーレベルの層であるために、処理されたサブストリーム６３５−１の層の他の減算されていないものからの、レイヤ６３５−１の層の処理されたシンボルの寄与分は、層６３２−１２を分離することができるほど十分小さいものである。これにより、層６３２−１１のビットを、許容可能な高いレベルの精度で、再生することができる。このビットはチャネル特性を用いて再度符号化され、変調され、処理され、その結果がレイヤ６３５−１の処理されたシンボルの値から減算される。これにより、低いパワーレベルの層が、重みづけされた組み合わせ信号から同様に分離され、重み係数でこの層が強化され、許容可能なエラーレートで復号化され、再度構成され、受信信号から減算される。この処理は、すべてのサブストリーム成分を表すすべての層が復号化されるまで、継続される。
【００８６】
限られた持続時間のバーストに対しては、特定の処理されたサブストリームの層のパワーレベルを広げることにより、交互に配置されたスタートアッププロセスが用いられた場合に生成されるよりも、高いビットレートが得られる。さらにまた、層のパワーレベルを広げることは、層のビットレートを広げるよりも、幾分多くのパワーを用いるが、層のパワーレベルを広げることはデザインのより広い均一性を可能とする。
【００８７】
選択的事項として、第三の実施例においては、特定の処理されたサブストリームの層のビットレートとパワーレベルの両方を、たとえばそれぞれ低いものから高いものへ、および高いものから低いものへ広げることも可能である。少なくともレイヤの層、例えば、最低のビットレートと最高のパワーレベルを有する層を、最初に重みづけされた組み合わせ信号から分離し、ここで重み係数はこの層を強調し、許容可能なエラーレートで復号化し、再構成し、受信アンテナ信号から減算する。これにより、より低いパワーレベルと、より高いビットレートのレイヤの層が、次に重みづけされた組み合わせ信号から分離され、重み係数はこの層を強調し、許容可能なエラーレートで復号化し、再構成し、受信アンテナ信号から減算する。この処理は、すべてのサブストリーム成分を表すすべての層が復号化されるまで、継続される。最適のビットレートとパワーレベルは、処理されたサブストリーム全体の最大ビットレートを増加するように選択され、その結果、システムの全体の容量を増やすことができる。最適のビットレートとパワーレベルは、実験的な研究、たとえばパワーレベルとビットレートの特定の組を選択し、これらのパワーレベルとビットレートの組を調整して、所望のシステム全体のビットレートを得るようにして選択される。
【００８８】
本発明の処理されたサブストリームは、ＣＤＭＡ、直交周波数分割多重化（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、ＯＦＤＭ）、周波数分割多重アクセス（Frequency Division Multiple Access、ＦＤＭＡ）、時分割多重アクセス（Time Division Multiple Access、ＴＤＭＡ ）、移動通信用グローバルシステム（Global System for Mobile communications、ＧＳＭ）を含む、伝送標準に適合することができる。そのため、多入力／多出力無線通信システム１００は、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＧＳＭシステムを含む、あらゆる種類のシステムでよく、このことは、本発明のシステムは特定の標準に適合することができることを意味する。
【００８９】
上記の標準の大部分は、ワイド周波数バンドとナロー周波数バンド（以下、ワイドバンド、ナローバンドと称する）に用いることができる。しかし一部の標準、例えばＣＤＭＡは、通常のアプリケーションに際しては、信号を送信するのにワイドバンドを必要とする。バンド幅がワイドバンドの場合には、シンボル間、およびチップ間の結合を考慮に入れる必要がある。ナローバンドは、周波数の平坦なチャネルを有し（その複素信号振幅は、周波数バンドにわたって変動しない）、このチャネルは平坦な特性を有するチャネルと称する。周波数の平坦なチャネルを介して送信される信号は、通常、結合しない。しかしワイドバンドは周波数が平坦なチャネルを有さず、および周波数が平坦でないチャネルを介して送信される信号は互いに、あるいは自分自身と結合することがある。このことはこれらの信号のシンボル間に、シンボル間干渉が存在することを意味する。シンボル間干渉により、これらのシンボルにより表されるデータストリームを復号化することが、より困難となる。さらにシンボルが拡散符号、例えば、いわゆるチップを有する、ＣＤＭＡシステムで用いれらるウォルシュ符号を用いて符号化される場合は、信号結合はシンボル間干渉を引き起こすチップ間干渉が存在することを意味する。
【００９０】
結合（coupling）は、受信用アンテナが受信した信号のシンボルにより表されるビットが復号化できるような、いかなる方法でも処理することができる。結合を処理する一つの方法は、上記の信号を送信し、受信機で信号を等価化する、公知のプロセスを用いることである。例えば、各受信アンテナ信号は、必要によっては、脱拡散（拡散したものを戻す）され、その後等価器内で等価化される。等価器は例えば、過去の入力を記憶し、これらの過去の入力を、受信アンテナ信号のシンボルを復号化するのに最適化された重み係数で線形に組み合わせるものである。等価に関するより詳細な情報は、例えば、A.J.Paulraj and C.B.Papadias著の、"Space-Time Processing for Wireless Communications", IEEE Signal Processing Magazine , November 1997, 1053-5888, IEEE, 1997, pp.49-83 を参照のこと。
【００９１】
結合を処理する別の方法は、公知のＯＦＤＭ技術に従ってプライマリデータストリームを、最初に複数のサブプライマリデータストリームに分割し、各サブプライマリデータストリームは異なる周波数バンドで変調することである。そしてプライマリデータストリームのサブデータストリームの各々に対し、上記の各サブプライマリデータストリームのサブストリームを層状化する。異なるサブプライマリデータストリームのサブストリームを表す、その結果得られた処理されたサブストリームは、変調されて別のより狭い周波数バンドになる。この受信アンテナ信号は、異なる周波数バンドの信号を含む。各周波数バンドの信号は、上記の方法で処理されて、各バンドで送信された信号により表される、サブプライマリデータストリームを得る。これらのサブプライマリデータストリームの各々は、その後公知のＯＦＤＭ技術を用いて組み合わされて、プライマリデータストリームを得る。
【００９２】
上記は、単なる一実施例であり、様々な変型例を次に議論する。例えばサブストリーム成分の処理は、以下のものの組み合わせを含む。すなわちサブストリーム成分の符号化、変調、拡散である。サブストリーム成分の符号化は、各サブストリーム成分用に、同一あるいは異なる符合を用いることを含む。変調は、同一あるいは異なる変調型または、同一または異なる周波数バンドを用いることを含む。同様に拡散は、同一または異なる拡散符号を用いることを含む。
【００９３】
本発明の一実施例においては、層化器は各サブストリーム成分に対し、エンコーダ／モジュレータを含む。他の実施例においては、層化器に対するエンコーダ／モジュレータは、複数のサブストリーム成分に対するエンコーダ／モジュレータを含む単一回路あるいは複数の回路のいずれかとして実行できる。さらにまた、すべての層化器に対するエンコーダ／モジュレータは、一つあるいは複数の層化器に対するエンコーダ／モジュレータを含む単一回路あるいは複数の回路のいずれかとして実行できる。さらにまた、エンコーダ／モジュレータのすべてあるいはいくつかが、ソフトウェアで実現でき、さらに層化器全体がソフトウェアでも実現できる。
【００９４】
同様に、プロセッサは単一回路または複数の回路で実現可能である。さらにプロセッサまたはその一部は、ソフトウェアで実現できる。
【００９５】
実施例の送信機と受信機は、無線通信システムの送信機、あるいは受信機である。例えば本発明の一実施例においては、送信機は基地局の一部で、受信機は移動端末の一部であるか、あるいはその逆、すなわち送信機は移動端末の一部で、受信機は基地局の一部である。本発明の他の実施例においては、送信機は無線ローカルエリアネットワークのワイヤレスハブの一部であり、受信機は無線ローカルエリアネットワークの端末の一部、例えばラップトップであるか、あるいはその逆である。本発明のさらに別の実施例においては、送信機と受信機は、固定無線ネットワークの一部であり、例えば送信機と受信機は、二つのビル（建物）の通信用に設定された、固定無線システムの一部でもよい。
【００９６】
本発明の一実施例においては、サブストリーム成分が符号化され、変調され、その後組み合わされる。他の実施例においては、符号化、変調、組み合わせが、一緒に実行される。
【００９７】
本発明の一実施例においては、各サブストリームは同一数のサブストリーム成分に分割される。他の実施例においては、各サブストリーム成分は、いかなる数のサブストリーム成分にも、また別のサブストリームのサブストリーム成分の数とは異なる1個のサブストリームのサブストリーム成分の数に 分割される。
【００９８】
本発明の一実施例においては、受信アンテナ信号は重みづけされて、特定のタイムインターバルで、特定の層の信号対ノイズ比を最大にしている。他の実施例においては、粗い重みづけが用いられるか、あるいは重みづけステップを除いてもよい。例えば、受信アンテナ信号を組み合わせ、その後処理して、サブストリーム成分を復号化してもよい。
【００９９】
本発明の一実施例においては、再度符号化された層が受信アンテナ信号から除去されるか、あるいは残余の受信アンテナ信号から取り除かれる。本発明の他の実施例においては、符号化された層は受信アンテナ信号から取り除かれずに、受信アンテナ信号を用いてこのような層を得ることもできる。
【０１００】
実施例に示したブロック図は、本発明を実現する回路の概念をあらわすものであり、ブロック図により表される機能、および回路は、上記の機能の記載要件にアクセスするして、当業者によりソフトウェアで実現することもできる。
【０１０１】
本発明は好ましい実施例を例に説明したものであり、当業者は、本発明の記載に基づいて様々な変型例を実現することが可能であるが、これらは本発明の技術範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多入力／多出力無線通信システムの一部を表す図。
【図２】図１の多入力／多出力無線通信システムで用いられる送信機の詳細図。
【図３】図２の送信機を用いて、図１のシステムの送信用アンテナで送信される信号を表す図。
【図４】図２の送信機を用いて、図１のシステムの複数の受信用アンテナのうちのそれぞれのアンテナ上で受信される受信アンテナ信号を表す図。
【図５】図４の受信アンテナ信号を重みづけし、組み合わせた、特定の組み合わされた―重みづけされた―（残余の）−受信―信号を表す図。
【図６】図１の多入力／多出力システムで用いられる、本発明の一実施例による送信機を表す図。
【図７】本発明の一実施例による、層状化器の詳細図であり、この層状化器が互いに異なるビットレートを有する層を有する処理されたサブストリームを生成する。
【図８】図６の送信機を用いて、図１のシステムの送信用アンテナで送信される信号を表す図。
【図９】図６の送信機を用いて、図１のシステムの複数の受信用アンテナのうちのそれぞれのアンテナ上で受信される受信アンテナ信号を表す図。
【図１０】図１の多入力／多出力システムで用いられる、本発明の一実施例による受信機を表す図。
【図１１】本発明の一実施例による、層状化器の詳細図であり、この層状化器が互いに異なるパワーレベルを有する層を有する処理されたサブストリームを生成する。
【符号の説明】
１００  多入力／多出力無線通信システム
１０５  送信用アンテナ
１１０  受信用アンテナ
１１５  プリミティブデータストリーム
１１７  送信機
１２０  デマルチプレクサ
１２５  サブストリーム
１３０  エンコーダ／モジュレータ
１３５  信号
１４０  コミュテータ
１４５  送信信号
１５０  受信信号
１５５  受信機
５１０  受信アンテナ信号
５２０  重みつき組み合わせ受信信号
６１０  層化器
６１７  送信機
６２０  デマルチプレクサ
６２５  サブストリーム成分
６３０  エンコーダ／モジュレータ
６３２  層
６３４  コンバイナ
６３５  処理されたサブストリーム
６４５  送信信号
６５０  受信信号
１１５５  受信機
１１２０  プロセッサ
１１２５  層プロセッサ
１１２７  デコーダ
１１３０  エンコーダ／モジュレータ
１１６４  マルチプレクサ
１１７０  マルチプレクサ
１２１０  エンコーダ／モジュレータ
１２１２  マルチプライヤ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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