(57)【要約】      （修正有）【課題】無線通信におけるデータストリーム処理方法を提供する。【解決手段】方法は、データストリームを送信する際、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームが並列に生成され、前記並列に生成されたデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行い、前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てることを含む。また、データストリーム処理方法およびその装置は、付加的なダイバーシチ利得を得、回転処理に参加する全てのデータストリームの信号対雑音比を平均化することができる。これにより、システムのビット誤り率性能を著しく向上させる。【選択図】図２
2009017550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信におけるデータストリーム処理方法であって、データストリームを送信する際、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームが並列に生成され、前記並列に生成されたデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行い、前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てることを含むことを特徴とするデータストリーム処理方法。
【請求項２】
前記２つ以上のデータストリームが、同じ変調符号化レベルを有することを特徴とする請求項１に記載のデータストリーム処理方法。
【請求項３】
前記回転変換は、回転行列と、前記２つ以上のデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列とを乗算し、ここで、前記回転行列の次元数が前記２つ以上のデータストリームの数と同じであることを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータストリーム処理方法。
【請求項４】
前記データストリーム行列の各行がそれぞれ前記２つ以上のデータストリームのうち１つに対応することを特徴とする請求項３に記載のデータストリーム処理方法。
【請求項５】
前記回転行列が高速フーリエ変換行列であることを特徴とする請求項３に記載のデータストリーム処理方法。
【請求項６】
前記２つ以上のデータストリームのうち、同じ時間−周波数資源を占用する２つ以上のデータストリームが存在する場合、前記回転変換を行う前に、同じ時間−周波数資源を占用するデータストリームに対して位置変換を行うことをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のデータストリーム処理方法。
【請求項７】
前記位置変換は、同じ時間−周波数資源を占用するデータストリーム内のシンボルに対して循環シフト処理を行うことを含むことを特徴とする請求項６に記載のデータストリーム処理方法。
【請求項８】
無線通信におけるデータストリーム処理装置であって、
送信待ちのデータストリームから、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームを並列に生成するデータストリーム生成手段と、
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行う回転変換手段と、
前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てる割当手段と、
を含むことを特徴とするデータストリーム処理装置。
【請求項９】
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームにおける対応位置のシンボルが異なる周波数または時間資源を占用するように、前記２つ以上のデータストリームにおけるシンボルの位置を変換し、次いで位置変換された前記２つ以上のデータストリームを前記回転変換手段に出力する位置変換手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のデータストリーム処理装置。
【請求項１０】
前記回転変換手段は、
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームの数と等しい次元数の回転行列を生成する回転行列生成モジュールと、
回転行列生成モジュールで生成された回転行列と、データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列とを乗算する乗算モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項８または９に記載のデータストリーム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信技術に関し、特に多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）−直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術に基づくマルチユーザ広帯域移動通信システムのブロードキャストチャネルにおけるデータストリーム送信への処理方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ技術に基づくマルチユーザ広帯域ＯＦＤＭ移動通信システム（以下、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムと略称）において、基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）の資源スケジューラ（Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ）は、各移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）によるそのチャネル品質関連のフィードバック情報に基づいて、各ユーザの送信待ちのデータストリームに対して空間−時間−周波数（ＳＴＦ：Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）資源を適応的に割り当て、即ち、ユーザ選択過程を完成することができる。ここで、前記ＳＴＦ資源は、時間−周波数資源ブロック（ＲＢ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ、ＲＢごとに複数の隣接サブキャリアおよび複数の隣接サンプリング時間が含まれる）と、該ＲＢで使用されたアンテナまたはビームとを結び付けて表されるようにしてよい。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、より良いチャネル品質を有するユーザに対してより多くのＳＴＦ資源を割り当てることによって、マルチユーザダイバーシチを用いて、より高いシステム周波数利用効率を実現することが可能である。
【０００３】
統計により、従来のいかなるマルチユーザ選択技術を用いて複数のユーザ間でＳＴＦ資源の割当を行うにかかわらず、通常、１つまたは一部のユーザが同時に複数のＳＴＦ資源を占用して自身のデータストリームを送信する場合がある。また、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて、異なるＳＴＦ資源でそれぞれ送信されたのが同一ユーザの各データストリームであってもそれぞれ符号化、インタリーブおよび変調が行われたものであるため、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、異なるＳＴＦ資源間の周波数および／または時間ダイバーシチ特性を充分に利用することができない。
【０００４】
次に、図１を参照して従来のダウンリンクＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのシステムモデルを詳しく説明する。図１に示すように、ダウンリンクＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、主に、Ｍ本の送信アンテナを有するＢＳと、Ｋ個のそれぞれＮ本の受信アンテナを有するＭＳとを含む。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのユーザ選択はＢＳ内のＳｃｈｅｄｕｌｅｒによって行われる。該Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒは、各ＭＳからフィードバックされたチャネル品質情報に基づいてＳＴＦ資源スケジューリングを動的に行い、即ち、各ＳＴＦ資源をそれぞれ、チャネル品質の良いＭＳに動的に割り当てることにより、マルチユーザダイバーシチ技術を用いてより高いシステム周波数利用効率を実現する。
【０００５】
前に述べたように、ＳＴＦ資源はＲＢ、および該ＲＢで使用されたアンテナまたはビームによって表徴されるものである。従って、ＲＢごとにＣ個の隣接サブキャリアおよびＯ個の隣接サンプリング時間が含まれるとすれば、ＲＢごとにＣＯ個のシンボルを同時に伝送することができる。また、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでは、マルチアンテナまたはマルチビームを用いて異なるユーザを区分することもできるため、ＢＳは、ＲＢごとに、最大でＬ＝ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）個のデータストリームを同時に送信することができる。ここで、関数ｍｉｎ（  ）は最小値を求める演算を表す。説明すべきものとして、このＬ個のデータストリームは同一ユーザのＬ個のデータストリームであってもよく、異なるユーザのＬ個のデータストリームであってもよい。
【０００６】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのシステム帯域幅の中に、合わせてＲ個のＲＢがあり、ＲＢごとにＬ個のビームを用いてＬ個のデータストリームを同時に送信することを想定する。ここで、各データストリームはそれぞれＱ＝ＣＯ個のシンボルを含み、ｒ（ｒ＝１，…，Ｒ）番目のＲＢであるＲＢｒのｑ（ｑ＝１，…，Ｑ）番目のシンボルにおいて、ユーザｋ（ｋ＝１，…，Ｋ）の受信信号は次の数式１で表されることができる。
【数１】
2009017550.tif 000003
ここで、
【数２】
2009017550.tif 000004
はＲＢｒにおけるＢＳとユーザｋとの間のＮ×Ｍチャネル行列であり、
【数３】
2009017550.tif 000005
はＲＢｒで上記Ｌ個のシンボル
【数４】
2009017550.tif 000006
を伝送するＬ個のビームベクトルであり、ｎはゼロ平均と単位分散を有する加法的ガウス雑音である。
【０００７】
次に、Ｍ＝Ｎ＝Ｌ＝２、Ｒ＝１２、Ｋ＝１０を例として説明する。
【０００８】
下記の表１は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムでユーザ選択を行って得られた可能なＳＴＦ資源スケジューリング結果を示している。ここで、表１の１行目は資源ブロック番号を示し、２行目は各資源ブロックの第１ビームに対応するＳＴＦ資源を占用するユーザ番号を示し、３行目は各資源ブロックの第２ビームに対応するＳＴＦ資源を占用するユーザ番号を示している。
【表１】
2009017550.tif 000007
【０００９】
表１からわかるように、各ユーザのデータストリームは異なるＲＢで異なるビームを用いて伝送される。具体的に、ユーザＵｋのデータにＰ個のＲＢを割り当てた場合、ユーザＵｋがこのＰ個のＲＢで得た受信信号は次の数式２で表されることができる。
【数５】
2009017550.tif 000008
ここで、ＲＢｐ（ｐ＝１，…Ｐ）はユーザＵｋのデータを伝送するＰ個のＲＢを表し、
【数６】
2009017550.tif 000009
はこのＰ個のＲＢで使用された２Ｐ個のビームベクトルを表し、
【数７】
2009017550.tif 000010
はこのＰ個のＲＢで伝送される２Ｐ個のデータストリームを表す。前記２Ｐ個のデータストリームの一部または全部はユーザＵｋに属する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
研究により、適切なユーザ選択方法、即ち資源スケジューリング方法を通じて、各ＲＢで伝送されるデータストリームの各々が最適な伝送性能を得ることができるが、上記方法では、同一ユーザの、異なるＳＴＦ資源を占用して同時に伝送されるデータストリーム間の連係が考慮されていないので、同一ユーザの、異なるＳＴＦ資源を占用して伝送されるデータストリーム間の周波数および／または時間ダイバーシチ特性を充分に利用することができない。従って、同一ユーザの、異なるＳＴＦ資源を占用して伝送されるデータストリーム間の周波数および／または時間ダイバーシチ特性を、如何に充分に利用してシステムの性能をさらに向上させることは、現段階で解決しようとする問題である。同一ユーザの、同じ変調符号化（ＭＣ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ  ＆  Ｃｏｄｉｎｇ）レベルを有する、異なるデータストリームに対して、ジョイント符号化（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｄｉｎｇ）／インタリーブを行って、付加利得を得ることができる。しかしながら、この方法はシステム内のチャネルエンコーダとインターリーバとの長さを変更する必要がある。従って、この方法は従来の固定長のチャネルエンコーダとインターリーバとを有するシステムに適合しない。
【００１１】
本発明は、ＭＩＭＯ技術に基づく広帯域ＯＦＤＭシステムの周波数選択特性を充分に利用して、さらに大きなダイバーシチ利得を実現することで、システムの性能を向上させることができる、無線通信におけるデータストリーム処理方法およびその装置を提供している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るデータストリーム処理方法は、データストリームを送信する際、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームが並列に生成され、前記並列に生成されたデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行い、前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てることを含む。
【００１３】
ここで、前記２つ以上のデータストリームは同じ変調符号化レベルを有する。
【００１４】
本発明において、前記回転変換は、回転行列と、前記２つ以上のデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列とを乗算し、ここで、前記回転行列の次元数が前記２つ以上のデータストリームの数と同じであることを含む。
【００１５】
好ましくは、前記データストリーム行列の各行がそれぞれ前記２つ以上のデータストリームのうち１つに対応する。
【００１６】
好ましくは、前記回転行列は高速フーリエ変換行列である。
【００１７】
前記２つ以上のデータストリームのうち、同じ時間−周波数資源を占用する２つ以上のデータストリームが存在する場合、前記回転変換を行う前に、同じ時間−周波数資源を占用するデータストリームに対して位置変換を行うことをさらに含む。
【００１８】
前記位置変換は、同じ時間−周波数資源を占用するデータストリーム内のシンボルに対して循環シフト処理を行うことを含む。
【００１９】
本発明に係るデータストリーム処理装置は、
送信待ちのデータストリームから、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームを並列に生成するデータストリーム生成手段と、
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行う回転変換手段と、
前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てる割当手段と、を含む。
【００２０】
本発明に係るデータストリーム処理装置は、データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームにおける対応位置のシンボルが異なる周波数または時間資源を占用するように、前記２つ以上のデータストリームにおけるシンボルの位置を変換し、次いで位置変換された前記２つ以上のデータストリームを前記回転変換手段に出力する位置変換手段をさらに含むようにしてもよい。
【００２１】
上記回転変換手段は、データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームの数と等しい次元数の回転行列を生成する回転行列生成モジュールと、回転行列生成モジュールで生成された回転行列と、データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列とを乗算する乗算モジュールと、を含む。
【発明の効果】
【００２２】
ここからわかるように、本発明の実施例において、データストリームを送信する際、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームが並列に生成され、１つの回転行列を通じて、前記並列に生成されたデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行い、前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てる。このように、エンコーダとインターリーバとの長さを変更することなく、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに固有の周波数ダイバーシチまたは時間ダイバーシチ特性を充分に利用して、回転処理に参加する全てのデータストリームの信号対干渉電力と雑音比（ＳＩＮＲ）を平均化することができる。これにより、システムのビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）性能を著しく向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするように、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２４】
本発明の実施例は、マルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおけるデータストリーム処理方法を提供している。該方法は、行列の回転を通じて異なるＳＴＦ資源間の周波数および／または時間ダイバーシチを充分に利用し、主に、データストリームを送信する際、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームが並列に生成され、前記並列に生成されたデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行い、前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てることを含む。
【００２５】
次に、表１のＳＴＦ資源割当結果を例として、本発明の方法を具体的に説明する。
【００２６】
上記表１からわかるように、表１に示された１２個のＲＢのうち、一部のＲＢにおける２つのビームが、異なるユーザによって占用されているが（例えば、ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３およびＲＢ５など）、他のＲＢにおける２つのビームが同一ユーザによって占用されている（例えば、ＲＢ４とＲＢ６）。上記２つの場合について、異なる実施例を通じてそれぞれ詳述する。
【００２７】
（実施例１）
同一ユーザは、ＢＳによって該ユーザへ割り当てられた各ＲＢにおける１つのビームのみを占用する。表１に示すように、ユーザＵ１は、ＲＢ１のビーム１およびＲＢ３のビーム１を占用して自身のデータストリームを送信するため、本実施例の場合に該当する。
【００２８】
数式２によって、ユーザＵ１がＲＢ１とＲＢ３で受信した信号は次の数式３で表されることができる。
【数８】
2009017550.tif 000011
ここで、
【数９】
2009017550.tif 000012
はユーザＵ１のデータストリームであり、
【数１０】
2009017550.tif 000013
はユーザＵ３のデータストリームであり、
【数１１】
2009017550.tif 000014
はユーザＵ１０のデータストリームである。本実施例において、
【数１２】
2009017550.tif 000015
が同じＭＣレベルを有する場合、上記データストリームを送信する前に、まず、
【数１３】
2009017550.tif 000016
に対して回転変換を行う必要がある。
【００２９】
具体的に、前記回転変換は、即ち、回転行列Ｍと、回転変換を要するデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列とを乗算することである。ここで、回転行列Ｍは、回転変換を要するデータストリームの数と同じ次元数のユニタリ行列である。実際の応用において、ＴＡＳＴ（Ｔｈｒｅａｄ  Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ）符号化で使用された回転行列、または、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）行列を、本実施例の前記回転行列Ｍとしてもよい。本実施例において、使用された回転行列は２×２の回転行列
【数１４】
2009017550.tif 000017
であり、具体的な回転変換過程は次の数式４に示す通りである。
【数１５】
2009017550.tif 000018
説明すべきものとして、上記の数式４に示された回転行
【数１６】
2009017550.tif 000019
は、２×２の回転行列の一例のみである。他の２×２の回転行列を用いてデータストリーム
【数１７】
2009017550.tif 000020
に対して上記回転変換処理を行うようにしてもよい。
【００３０】
上記の数式４を用いてデータストリーム
【数１８】
2009017550.tif 000021
に対して回転処理を行った後、数式３の
【数１９】
2009017550.tif 000022
の替わりに、回転後のデータストリームを用いて、次いで後続の処理を行う。このとき、ユーザＵ１によって受信される信号は次の数式５に示す通りである。
【数２０】
2009017550.tif 000023
上記回転変換を行った後、もともとＲＢ１のビーム１とＲＢ３のビーム１でそれぞれ送信される
【数２１】
2009017550.tif 000024
は、
【数２２】
2009017550.tif 000025
に変わる。このようにして、ＲＢ１のビーム１で
【数２３】
2009017550.tif 000026
を同時に送信し、ＲＢ３のビーム１でも
【数２４】
2009017550.tif 000027
を同時に送信するようになる。つまり、
【数２５】
2009017550.tif 000028
はそれぞれ、ＲＢ１のビーム１とＲＢ３のビーム１とを同時に占用し、即ち、異なるＲＢを占用して伝送を行う。また、
【数２６】
2009017550.tif 000029
との間に一定の線形関係が存在しているため、受信側は簡単な計算で
【数２７】
2009017550.tif 000030
をそれぞれ復調することができる。異なるＲＢが異なる周波数資源を占用して、周波数選択特性を有しているため、上記回転変換処理によって、ユーザＵ１は付加的な周波数ダイバーシチ利得を得ることができる、ということが当業者にとって理解できる。
【００３１】
次に、各ユーザに対応して、同じ方法を通じて、異なるＲＢを占用して伝送されるデータストリームに対してそれぞれ回転処理を行う。つまり、同一ユーザが異なるＲＢを占用して伝送されるＰ個のデータストリームが同じＭＣレベルを有する場合、１つのＰ×Ｐの回転行列
【数２８】
2009017550.tif 000031
と、このＰ個のデータストリームを行ベクトルとする行列とを乗算し、即ち、このＰ個のデータストリームに対して回転変換を行う。
【００３２】
（実施例２）
同一ユーザは、ＢＳによって該ユーザへ割り当てられたＲＢの一部における２つ以上のビームを占用して、自身のデータストリームを送信する。表１に示すように、ユーザＵ２は、ＲＢ４の２つのビームであるビーム１とビーム２、ＲＢ７のビーム１、およびＲＢ９のビーム１を占用して、自身のデータストリームを送信する。ユーザＵ２が本実施例の場合に該当する。
【００３３】
数式２によって、ユーザＵ２のＲＢ４、ＲＢ７およびＲＢ９における受信信号は次の数式６で表されることができる。
【数２９】
2009017550.tif 000032
ここで、
【数３０】
2009017550.tif 000033
は全部ユーザＵ２に属し、
【数３１】
2009017550.tif 000034
はユーザＵ９に属し、
【数３２】
2009017550.tif 000035
はユーザＵ６に属する。この６つのデータストリームのそれぞれが、Ｃ個の隣接サブキャリアとＯ個の隣接サンプリング時間で送信されるＱ＝ＣＯ個のシンボルを含むため、これらのデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列は次の数式７で表されることができる。
【数３３】
2009017550.tif 000036
この場合、引き続き実施例１の方法に従い、即ち４×４の回転行列
【数３４】
2009017550.tif 000037
を直接用いて、
【数３５】
2009017550.tif 000038
に対して回転変換を行うと、３つのＲＢでの周波数ダイバーシチしか得られないが、
【数３６】
2009017550.tif 000039
によって占用された異なる空間のビームの空間ダイバーシチは利用することができない。原因として、
【数３７】
2009017550.tif 000040
はそれぞれＲＢ１のビーム１とビーム２を占用しているが、
【数３８】
2009017550.tif 000041
における対応シンボルに使用されたサブキャリアおよびサンプリング時間はそれぞれ同じであり、即ち、
【数３９】
2009017550.tif 000042
における
【数４０】
2009017550.tif 000043
に使用されたのは同じサブキャリアおよびサンプリング時間であり、
【数４１】
2009017550.tif 000044
に使用されたのは同じサブキャリアおよびサンプリング時間であり、…。このように、
【数４２】
2009017550.tif 000045
における対応の各シンボルに対して、受信機は同時に同じ周波数で受信し、
【数４３】
2009017550.tif 000046
に対して回転変換を行っても各シンボルの受信回数を増加することができず、余分な空間ダイバーシチ利得を得ることができないからである。従って、本実施例において、実施例１の方法をさらに改善する。
【００３４】
本実施例において、同一ユーザは１つのＲＢにおける２つ以上のビームを同時に占用し、例えば、表１に示すように、ユーザＵ２がＲＢ１でビーム１とビーム２を占用している場合、まず、前記２つ以上のビームで送信されるデータストリームに含まれるシンボルの位置に対して、例えば循環シフトなどの変換を行う必要がある。これにより、変換後の各データストリームにおける対応シンボルは、異なるサブキャリアまたは異なるサンプリング時間を占用するようになる。上記位置変換を行った後、各データストリームに対して回転変換を行って、余分なダイバーシチ利得を得る。
【００３５】
具体的に、前の例において、
【数４４】
2009017550.tif 000047
における対応シンボルに使用されるサブキャリアおよびサンプリング時間がそれぞれ同じであるため、位置変換後の
【数４５】
2009017550.tif 000048
の同じ列にあるシンボルが、異なるサブキャリアまたは異なるサンプリング時間を使用するように、
【数４６】
2009017550.tif 000049
におけるシンボルの位置を変換する必要がある。
【００３６】
例えば、数式７に示されたデータストリーム行列
【数４７】
2009017550.tif 000050
の１行目もしくは２行目の要素を右（または左）へｉ（ｉ＝１，…，Ｑ−１）回循環シフトし、または、その１行目もしくは２行目の要素を任意に位置変換するようにしてもよい。例えば、２行目の要素を左へ１回シフトする場合、新たなデータストリーム行列
【数４８】
2009017550.tif 000051
を得ることができる。
【００３７】
上記位置変換を行った後、実施例１の方法に従って、４×４の回転行列
【数４９】
2009017550.tif 000052
を用いて、上記変換後の４つのデータストリームに対して回転変換を行う。上記データストリームの１列目に示されたシンボルを例とする。回転変換を行った後、得られた４つのデータストリームにおける１番目のシンボルは次の数式８で表されることができる。
【数５０】
2009017550.tif 000053
ここで、
【数５１】
2009017550.tif 000054
である。説明すべきものとして、上記の数式８に示された回転行列
【数５２】
2009017550.tif 000055
は、４×４の回転行列の一例のみである。他の４×４の回転行列を用いてデータストリーム
【数５３】
2009017550.tif 000056
に対して上記回転変換処理を行うようにしてもよい。例えば、４×４のＦＦＴ行列を用い、即ち
【数５４】
2009017550.tif 000057
にしてもよい。それは、線形受信機の性能に影響を与えない。
【００３８】
上記の数式８に示されたのと同じ方法を用いて、
【数５５】
2009017550.tif 000058
における他のシンボルに対して全部回転変換を行った後、数式６の
【数５６】
2009017550.tif 000059
の替わりに、回転変換されたデータストリームを用いて、次いで後続の処理を行う。
【００３９】
このとき、ユーザＵ２が受信した信号は次の数式９に示す通りである。
【数５７】
2009017550.tif 000060
実施例１と類似して、上記回転変換を行った後、もともとＲＢ４のビーム１とビーム２、ＲＢ７のビーム１、およびＲＢ９のビーム１でそれぞれ送信される
【数５８】
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はそれぞれ、ＲＢ４のビーム１とビーム２、ＲＢ７のビーム１、およびＲＢ９のビーム１で同時に送信されるようになる。かつ、上記位置変換を通じて、ＲＢ４のビーム１とビーム２で同時に送信されるシンボルは、異なるサブキャリアおよび／またはサンプリング時間を占用するようになる。これにより、ユーザＵ２が付加的な空間ダイバーシチ、周波数ダイバーシチ利得および／または時間ダイバーシチ利得を得ることができ、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの伝送性能をさらに向上させる。
【００４０】
実施例１と実施例２は両方とも表１に示されたＳＴＦ資源割当結果を例として説明したものであるが、本発明に係るデータストリーム処理方法は上記表１に示されたＳＴＦ資源割当結果に限られない。Ｍ、ＮおよびＬの値に関係なく、同一ユーザの複数のデータストリームが異なるＳＴＦ資源を占用して伝送される場合さえ存在すれば、本発明の実施例１または実施例２に係るデータストリーム処理方法を適用することができる。これにより、付加的なダイバーシチ利得を得、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの伝送性能を向上させる。
【００４１】
（実施例３）
また、上記実施例１に係るデータストリーム処理方法に対応して、本発明の実施例３はデータストリーム処理装置を提供している。図２に示すように、該装置は、主に、
送信待ちのデータストリームから、同一ユーザに２つ以上の異なる空間−時間−周波数資源が割り当てられ、前記割り当てられた資源の個数と同数のデータストリームを並列に生成するデータストリーム生成手段と、
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームの各々のシンボルを成分とするデータストリーム行列に対して回転変換を行う回転変換手段と、
前記回転変換後のデータストリーム行列の各成分の各々を前記異なる空間−時間−周波数資源に割り当てる割当手段と、を含む。
【００４２】
具体的に、上記回転変換手段は、
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームの数と等しい次元数の回転行列を生成する回転行列生成モジュールと、
回転行列生成モジュールで生成された回転行列と、データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリーム内のシンボルを成分とするデータストリーム行列とを乗算する乗算モジュールと、を含む。
【００４３】
前に述べたように、本実施例に係るデータストリーム処理装置は、同一ユーザが、ＢＳによって該ユーザへ割り当てられたＲＢにおける１つのビームのみを占用する場合に適用される。
【００４４】
（実施例４）
また、上記実施例２に係るデータストリーム処理方法に対応して、本発明の実施例４はもう１つのデータストリーム処理装置を提供している。その内部構成は図３に示す通りである。該データストリーム処理装置も、実施例３に係るデータストリーム生成手段、回転変換手段、および割当手段を含み、かつ、回転変換手段の構成も実施例３に係る回転変換手段と同じである。本実施例に係るデータストリーム処理装置は、実施例３に係るデータストリーム処理装置において、
データストリーム生成手段で生成された並列する２つ以上のデータストリームにおける対応位置のシンボルが、異なる周波数または時間資源を占用するように、前記２つ以上のデータストリームにおけるシンボルの位置を変換し、次いで位置変換された前記２つ以上のデータストリームを前記回転変換手段に出力する位置変換手段をさらに含む。
【００４５】
上記実施例の説明からわかるように、本発明の実施例に係るデータストリーム処理方法は、従来方法のいかなる性能利得も失うことはない。さらに、このような回転変換は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに固有の空間、周波数または時間ダイバーシチ特性を一層よく利用することができる。
【００４６】
他の角度からみれば、異なるＳＴＦでのＳＩＮＲが異なっていることが既知であり、同一ユーザのデータストリームにとって、これらのデータストリームに使用されたＭＣレベルが同じである場合、システムのＢＥＲ性能は、主に、最低ＳＩＮＲを有するデータストリームによって決定される。回転変換を通じて、同一ユーザの、異なるＳＴＦ資源を占用して伝送された各データストリームのＳＩＮＲは平均化され、即ち、最低ＳＩＮＲは向上した。これにより、システムのＢＥＲ性能を向上させた。図４は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて、チャネルのＳＩＮＲと、該チャネルで伝送されたデータストリームのＢＥＲとの間の関係を示す。図４からわかるように、同一ユーザの２つのデータストリームに占用されたＳＴＦ資源間のＳＩＮＲが異なって、それぞれＳＩＮＲ１とＳＩＮＲ２である場合、２つのデータストリームの平均ＢＥＲ性能は、主に数値が比較的低いＳＩＮＲ１によって決定される。図４において左上にある三角印の位置に示すように、このとき、ＳＩＮＲ１が比較的低いため、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのＢＥＲ性能は比較的悪い。本発明に係るデータストリーム処理方法の処理を行った後、この２つのデータストリームのＳＩＮＲは、ＳＩＮＲ１より高くてＳＩＮＲ２より低いＳＩＮＲ３に平均化される。このとき、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの平均ＢＥＲ性能は、主にＳＩＮＲ３によって決定される。図４において右下にある三角印の位置に示すように、処理前の状況より低いことが明らかであり、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの平均ＢＥＲ性能は向上した。また、システムのＢＥＲ性能の改善に伴って、同じシンボルレートで、受信側で正確に受信可能なシンボルが増えてくるため、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのスループットがさらに向上する、ということは当業者にとって理解できる。
【００４７】
図５は、マルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて、システムＢＥＲと各ユーザの平均信号対雑音比（ＳＮＲ）との関係曲線を示す。図５において、横軸は各ユーザの平均ＳＮＲを表し、縦軸はシステムのＢＥＲを表す。図５に示された曲線は、Ｎ＝Ｍ＝２、１０個のユーザ、１２個のＲＢ、ＲＢごとに２５個のサブキャリアが含まれ、１４個のシンボル間隔、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信機を用いた条件で、シミュレーションによって得られたものである。ここで、図５に示された星印付きの実線および点線はそれぞれ、従来のデータストリーム処理方法を用いた場合に、変調符号化レベルがＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭであり、符号化方式が１／２Ｔｕｒｂｏ符号化であるとき、システムＢＥＲと各ユーザの平均ＳＮＲとの関係を代表している。一方、図５に示された丸付きの実線および点線はそれぞれ、本発明の実施例に係るデータストリーム処理方法を用いた場合に、変調符号化レベルがＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭであり、符号化方式が１／２Ｔｕｒｂｏ符号化であるとき、システムＢＥＲと各ユーザの平均ＳＮＲとの関係を代表している。図５からわかるように、同じＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて、同じＳＮＲの条件で、従来のデータストリーム処理方法に比べて、本発明の実施例に係るデータストリーム処理方法のみを用いることによって、システムのＢＥＲを著しく低下させることが可能である。
【００４８】
また、同じＭＣレベルのデータストリームに対してジョイント符号化／インタリーブを行う従来の技術案に比べて、本発明の方法で、システムのチャネルエンコーダとインターリーバの長さの変更は不要である。
【００４９】
説明すべきものとして、上記本発明の実施例に係るデータストリーム処理方法およびその装置は、ダウンリンクＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの受信機に対して特殊な要求がない。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの移動端末については、やはり従来の受信機、例えば線形ＭＭＳＥ受信機を用いて、上記データストリーム処理方法で処理されたデータストリームを受信するようにしてもよい。また、受信機の複雑度は著しく増加していない。
【００５０】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等切替、改良などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来のダウンリンクＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムモデルを示す図である。
【図２】本発明の実施例３に係るデータストリーム処理装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例４に係るデータストリーム処理装置の構成を示す図である。
【図４】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいてチャネルＳＩＮＲと該チャネルで伝送されたデータストリームのＢＥＲとの関係を示すグラフである。
【図５】マルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいてシステムＢＥＲと各ユーザの平均信号対雑音比（ＳＮＲ）との関係を示すグラフである。
【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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