(57)【要約】【課題】マルチアンテナ信号処理システム及び方法を提供する。【解決手段】該システムは、離散フーリエ変換ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、逆高速フーリエ変換ＩＦＦＴ処理ユニットと、を含み、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し、プリマッピング処理後のデータストリームをＤＦＴ処理ユニットに出力するプリマッピング処理ユニットを更に含む。【選択図】図１
2012514914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散フーリエ変換ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、逆高速フーリエ変換ＩＦＦＴ処理ユニットと、を含むシステムであって、
現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し、プリマッピング処理後のデータストリームをＤＦＴ処理ユニットに出力するプリマッピング処理ユニットを更に含むことを特徴とするマルチアンテナ信号処理システム。
【請求項２】
前記プリマッピング処理ユニットが、更に、入力されたＮ個のデータストリームをＭルートにマッピングし、Ｍの値は現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいて確定されること、但し、ＮとＭはいずれも１以上の整数であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プリマッピング処理ユニットが、更に、異なるマッピング方式によってマッピングを実現し、前記マッピング方式は、循環遅延ダイバーシティＣＤＤ処理を行うマッピング方式と、循環位相加重処理を行うマッピング方式と、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式と、データストリームの一つ又は複数の変調符号を複数ルートに対応させて処理を行うマッピング方式と、データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式と、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式と、を含み、ここで、前記データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式と、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し；プリマッピング処理後のデータストリームを出力した後、ＤＦＴ処理を行うことを特徴とするマルチアンテナ信号処理方法。
【請求項５】
現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現するステップが、入力されたＮ個のデータストリームをＭルートにマッピングすることであり、前記Ｍの値は前記現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいて確定されること、但し、ＮとＭは１以上の整数であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マッピングを行う際のマッピング方式は、ＣＤＤ処理を行うマッピング方式と、循環位相加重処理を行うマッピング方式と、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式と、データストリームの一つ又は複数の変調符号を複数ルートに対応させて処理するマッピング方式と、データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式と、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式とを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームが複数存在する際に用いられるマッピング方式であって、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式と、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式は、少なくとも一つのデータ符号の間隔ごとにデータストリームの間の切替処理を行うことであって、
前記データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式は、インターリーブによって異なるデータストリームの間でインターリービング処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ダイバーシティの場合、前記データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式は、受信した一つのデータストリームのデータ符号に奇数位と偶数位のデータ符号に基づく直並列変換を行い、少なくとも二つのサブデータストリームを得て、前記少なくとも二つのサブデータストリームにそれぞれ前記ＤＦＴ処理を行った後、異なるアンテナで送信することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
多重化の場合、前記データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式であり、
前記データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式は、
受信した少なくとも二つの、独立したコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行って、第１のデータストリームにおける奇数位のデータ符号と他のデータストリームにおける奇数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と他のデータストリームにおける偶数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおける奇数位のデータ符号と他のデータストリームにおける偶数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と他のデータストリームにおける奇数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおけるＭ個のデータ符号の間隔ごとのデータ符号と第２のデータストリームにおけるＭ個のデータ符号の間隔ごとのデータ符号の位置交換を行うこと、但し、Ｍは１を超える整数であるを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナ信号処理技術に関し、特に、アップリンクのシングルキャリア周波数分割多重接続（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access、以下、ＳＣ−ＦＤＭＡと略称）におけるマルチアンテナ信号処理システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重化（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、以下、ＯＦＤＭと略称）システムにおいて、特に、アップリンクの場合、ピーク対平均値パワー比（Peak Average Power Ratio、以下ＰＡＰＲと略称）はシステムの機能を制限する重要な要素である。従って、ＬＴＥ等のシステムにおいて、アップリンクは多重化方式としていずれもＳＣ−ＦＤＭＡ方式を取ることによって、システム機能に対するＰＡＰＲの制限を緩和しているが、ＰＡＰＲは、依然としてシステムの機能を制限し、システムを設計する際に必ず考慮しなければならない要素となっている。従って、改善されるＬＴＥ−Ａなどのシステムにおける各種技術はいずれもＰＡＰＲに対する影響を考慮する必要がある。マルチアンテナ信号処理技術は新世代の通信システムにおけるメイン技術として、その実現形態が異なるによって異なるＰＡＰＲ特性を現すことになる。
【０００３】
具体的には、既存のＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおけるマルチアンテナ信号処理システムは、離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform、以下、ＤＦＴと略称）処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform、以下、ＩＦＦＴと略称）処理ユニットと、を含み、また、ＤＦＴ処理ユニットはマルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットに接続され、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットはＩＦＦＴ処理ユニットに接続される。該システムを分析した結果、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムは、信号を送信する処理において、ＰＡＰＲに対するマルチアンテナ処理の影響を考慮していない。それは、ＤＦＴ処理ユニットとＩＦＦＴ処理ユニットとの間においてデータに行う処理は通常データの線形を変更させていないが、該二つのユニットの間にマルチアンテナ処理に用いられるマルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットを追加した後、マルチアンテナ処理がデータに非線形処理を行うので、データの線形を壊してしまい、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおけるデータのＰＡＰＲ特性を変更させてしまうからである。
【０００４】
ダイバーシティ技術の場合、マルチアンテナのダイバーシティ技術は１種のマルチアンテナの実現モードであり、チャネル条件が悪い場合、又は制御シクナリング等の重要な情報を伝送する場合、現在のマルチアンテナ信号処理を実現する際に考慮しなければならないモードであり、最もよく使われているのはＡｌａｍｏｕｔｉダイバーシティ方案であり、簡単な２アンテナの時空間ブロックダイバーシティコーディング方式のダイバーシティ方案であって、ＰＡＰＲの問題を考慮しない場合、最大のダイバーシティゲインが得られるが、マルチアンテナ処理を行うのにおいてデータに非線形処理を行うため、ＰＡＰＲの特性に影響を与えることになる。多重化技術の場合、現在最もよく使われているのはプリコーディング方法であり、プリコーディング方法において、まず、周波数領域の異なるデータストリームのデータを加重値で足した後、ＩＦＦＴ処理を行う。つまり、ＤＦＴ処理後に出力されたデータについてマルチアンテナ処理中においても非線形の処理を行った後、ＩＦＦＴ処理を行うため、同様にＰＡＰＲの特性に影響を与えてしまう。総じて言えば、ダイバーシティ技術又は多重化技術を用いる場合、いずれもデータに非線形の処理を行い、即ち、ＤＦＴ処理とＩＦＦＴ処理との間にマルチアンテナ処理プロセスを追加した後、データの線形を壊してしまい、ＰＡＰＲの特性に影響を与えてしまう。
【０００５】
現在の解決方案としては、ＤＦＴ処理後のデータに線形処理を行って、線形処理に基づくマルチアンテナ処理を行う技術を用いているが、ダイバーシティ技術は、循環遅延ダイバーシティ（Cyclic Delay Diversity、以下、ＣＤＤと略称）のダイバーシティ技術と、周波数切替ダイバーシティ（Frequency switch transmit diversity、以下、ＦＳＴＤと略称）のダイバーシティ技術と、空間周波数ブロック符号変形（Space Frequency Block Code II、以下、ＳＦＢＣＩＩと略称）のダイバーシティ技術を含み、多重化技術は、異なるタイムスロット、異なるデータストリームでアンテナを切り替える多重化技術を含む。しかし、現在の解決方案によると、データの線形を壊すことによってＰＡＰＲの特性に影響を与えることはないが、ダイバーシティゲイン及び多重化ゲインに深刻な影響を与えてしまい、ダイバーシティゲイン及び多重化ゲインを低減してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、大きいダイバーシティゲイン及び多重化ゲインを実現できると共に、システムのアップリンクが低いＰＡＰＲを維持できるマルチアンテナ信号処理システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を実現するため、本発明による技術思想は以下のように実現できる。
【０００８】
離散フーリエ変換ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、逆高速フーリエ変換ＩＦＦＴ処理ユニットと、を含むシステムであって、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し、プリマッピング処理後のデータストリームをＤＦＴ処理ユニットに出力するプリマッピング処理ユニットを更に含むマルチアンテナ信号処理システムを提供する。
【０００９】
その中、上記のプリマッピング処理ユニットは、更に、入力されたＮ個のデータストリームをＭルートにマッピングし、Ｍの値は現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいて確定され、ＮとＭはいずれも１以上の整数である。
【００１０】
その中、上記のプリマッピング処理ユニットは、更に、異なるマッピング方式によってマッピングを実現し、マッピング方式は、循環遅延ダイバーシティＣＤＤ処理を行うマッピング方式と、循環位相加重処理を行うマッピング方式と、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式と、データストリームの一つ又は複数の変調符号を複数ルートに対応させて処理を行うマッピング方式と、データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式と、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式と、を含み、ここで、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式と、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式と、を含む。
【００１１】
現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し；プリマッピング処理後のデータストリームを出力した後、ＤＦＴ処理を行うマルチアンテナ信号処理方法を提供する。
【００１２】
その中、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行ってプリマッピング処理を実現するステップは具体的には、入力されたＮ個のデータストリームをＭルートにマッピングすることで、Ｍの値は現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいて確定され、ＮとＭはいずれも１以上の整数である。
【００１３】
その中、マッピングを行う際のマッピング方式は、ＣＤＤ処理を行うマッピング方式と、循環位相加重処理を行うマッピング方式と、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式と、データストリームの一つ又は複数の変調符号を複数ルートに対応させて処理するマッピング方式と、データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式と、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式を含む。
【００１４】
その中、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームが複数存在する場合に用いられるマッピング方式であって、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式と、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式と、を含む。
【００１５】
その中、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式は、具体的には、少なくとも一つのデータ符号の間隔をおいてデータストリームの間の切替処理を行うことであって、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式は、具体的には、インターリーブによって異なるデータストリームの間でインターリービング処理を行うことである。
【００１６】
その中、ダイバーシティの場合、上記のデータストリームにコーディング処理を行うマッピング方式は、具体的には、受信した一つのデータストリームのデータ符号に奇数位と偶数位のデータ符号に基づく直並列変換を行って、少なくとも二つのサブデータストリームを得て、上記の少なくとも二つのサブデータストリームにそれぞれＤＦＴ処理を行った後、異なるアンテナで送信することである。
【００１７】
その中、多重化の場合、上記のデータストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式であり、該データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式は、具体的には、受信した少なくとも二つの、独立したコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおける奇数位のデータ符号と他のデータストリームにおける奇数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と他のデータストリームにおける偶数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおける奇数位のデータ符号と他のデータストリームにおける偶数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と他のデータストリームにおける奇数位のデータ符号の位置交換を行い、又は、
第１のデータストリームにおけるＭ個のデータ符号の間隔ごとのデータ符号と第２のデータストリームにおけるＭ個のデータ符号の間隔ごとのデータ符号を区間的に位置交換を行うことであって、Ｍは１を超える整数である。
【００１８】
本発明のシステムによると、既存のシステムのＤＦＴ処理ユニットの前に、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し、プリマッピング処理後のデータストリームをＤＦＴ処理ユニットに出力するプリマッピング処理ユニットを追加している。
【００１９】
既存のシステムによると、ＤＦＴ処理ユニットとＩＦＦＴ処理ユニットとの間にマルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットを追加した後、マルチアンテナ処理中の、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットによりデータに行う非線形処理によって、データの線形を壊してしまい、ＰＡＰＲの特性に影響を与えることになる。しかし、本発明によると、予めプリマッピングユニットによって現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、現在のマルチアンテナ処理の処理モードが引き続きのマルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットにより行うマルチアンテナ処理プロセスに適合するため、データの線形を壊す程度を最低限に低減でき、ＰＡＰＲの特性に厳重な影響を与えることはない。
【発明の効果】
【００２０】
具体的には、ＩＦＦＴ処理を行う場合、ＩＦＦＴ処理ユニットに入力される各アンテナのデータはいずれもＤＦＴ処理ユニットに処理され出力された後の線形を維持し、つまり、ＤＦＴ処理ユニットとＩＦＦＴ処理ユニットとの間においてデータに行う処理がデータの線形を変更しないため、ＩＦＦＴ処理ユニットの処理後、ＤＦＴ処理前のデータのＰＡＰＲ特性を維持することができる。本発明によると、ＤＦＴ処理を行う前、まずプリマッピング処理を行い、その後マルチアンテナ処理とＩＦＦＴ処理を行う。プリマッピング処理を行うことによって、一部のダイバーシティゲインを取得でき、ダイバーシティゲインに重大な影響を与えない一方、プリマッピング処理は現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じて行うプリマッピング処理であるため、引き続きのマルチアンテナ処理においてデータの線形を壊すことがなく、ＰＡＰＲにもたらす影響も低減できる。
【００２１】
また、多重化モードの場合、複数のデータストリームに交換処理を行うプリマッピング処理を行うことによって、複数のデータストリームが類似するチャネル衰退特性を経て、チャネルの深度衰退による影響を防止することができ、最終的なシミュレーション結果から見ると、交換処理を行った後、大きい多重化ゲインを得ることができる。以上のように、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおいて、本発明によると、大きいダイバーシティゲイン及び多重化ゲインを取得できると共に、システムが低いＰＡＰＲを具備し、パワーアンプ要求を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
ここで説明する図面は本発明を理解するためのものであり、本発明の一部を構成し、本発明における実施例と共に本発明を解釈し、本発明を不当に限定するものではない。
【図１】図１は、本発明の実施例に係わるマルチアンテナ信号処理システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係わるマルチアンテナ信号処理システムの送信端末にて送信処理を行う構成を示す図である。
【図３】図３は、図２に対応する本発明の実施例に係わるマルチアンテナ信号処理システムの受信端末にて受信処理を行う構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に係わるマルチアンテナ信号処理方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例に係わる多重化の場合、マルチアンテナ信号処理方法を採用する際のシステムの構成を示す図である。
【図６】図６は、図５に対応する本発明の実施例に係わるプリマッピング処理前後の信号比較結果を示すである。
【図７】図７は、本発明の実施例に係わるダイバーシティの場合、マルチアンテナ信号処理方法を採用する際のシステムの構成を示す図である。
【図８】図８は、図７に対応する本発明の実施例に係わるプリマッピング処理前後の信号比較結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現し、プリマッピング処理後のデータストリームをＤＦＴ処理ユニットに送信し、上記の処理を経て、大きいダイバーシティゲイン及び多重化ゲインを取得できると共に、システムが低いＰＡＰＲを具備し、パワーアンプの要求を満たすことができる。
【００２４】
以下、図面にあわせ本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係わるマルチアンテナ処理システムの構成を示す図である。図１に示すように、マルチアンテナ信号処理システムは、プリマッピング処理ユニットと、ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、ＩＦＦＴ処理ユニットを含む。その中、ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、ＩＦＦＴ処理ユニットは既存のものであるため、ここで詳しい説明を省略する。以下、プリマッピング処理ユニットの機能を詳しく説明する。プリマッピング処理ユニットは、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピングを実現し、プリマッピング処理後のデータストリームをＤＦＴ処理ユニットに出力し、ＤＦＴ処理を行わせる。
【００２６】
ここで、プリマッピング処理ユニットは、さらに、入力されたＮ個のデータストリームをＭルートにマッピングし、その中、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいてＭの値が決定され、ＮとＭはいずれも１以上の整数である。現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいて幾つのルートにマッピングするかが確定され、現在のマルチアンテナ処理の処理モードはアンテナの数に関連つけられている。
【００２７】
その中、マルチアンテナ処理の処理モードは、ダイバーシティと多重化との二つに分けられる。ダイバーシティの場合、Ｎ＝１であって、常用されるダイバーシティモードは、ＦＳＴＤモードと、空間周波数ブロック符号化（ＳＦＢＣ）モード/時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）モードと、ＣＤＤモードと、位相偏移ダイバシティ（ＰＳＤ）モードなどを含む。例えば、ＣＤＤモードの場合、ＣＤＤモードはＰＡＰＲに影響を与えないため、ＤＦＴ処理を行う前にプリマッピング処理を行う必要がなく、つまりアンテナが幾つ存在してもＭは直接１に等しい。しかし、ＦＳＴＤモードの場合、ＤＦＴ処理後に操作を行うと、ＰＡＰＲに影響を与えてしまうので、ＤＦＴ処理を行う前にプリマッピング処理を行わなければならず、この時、Ｍはアンテナの数であり、元のデータストリームをＭルートに直並列変換した後、それぞれＤＦＴ処理を行い、その後、各ＤＦＴ処理後の出力に０を挿入して異なるアンテナにマッピングして伝送するが、後述の実施例３を参照することができる。複数のデータストリームの多重化の場合、Ｎ＞１であって、更に大きいダイバーシティゲインを得るため、一定の処理を行うことができるが、送信アンテナの数と伝送しようとするデータストリームの数が同じであると、後述の実施例１を参照することができるが、この際、Ｎ=Ｍであって、ＤＦＴ処理を行う前にプリマッピング処理を行うので、空間ダイバーシティゲインが得られる。データストリームの数がアンテナの数未満であると、ダイバーシティと多重化を結合でき、この際、ＮとＭが同じであるか否かはダイバーシティに用いられるモードによって決まる。多重化の場合、プリコーディングの方式を更に含み、プリコーディングの特性を保つと共に、ＰＡＰＲへの影響を防ぐ。
【００２８】
ここで、プリマッピング処理ユニットは、更に、異なるマッピング方式によってマッピング処理を行う。マッピング方式は、ＣＤＤ処理を行うマッピング方式と、循環位相加重処理を行うマッピング方式と、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式と、データストリームの一つ又は複数の変調符号を複数ルートに対応させて処理するマッピング方式と、データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式と、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式を含む。
【００２９】
その中、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームの間でスイッチング処理を行うマッピング方式と、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式を含む。
【００３０】
ここで、システムの送信端末におけるプリマッピング処理ユニットに対応し、受信端末において、該システムは、デプリマッピング処理ユニットを備える。デプリマッピング処理ユニットは、デプリマッピング処理を行うが、デプリマッピング処理のプロセスは、システムの送信端末にて行うプリマッピング処理の逆プロセスである。
【００３１】
図２は、本発明の実施例に係わるマルチアンテナ信号処理システムの送信端末にて送信処理を行う構成を示す図である。図２に示すように、該システムは、プリマッピング処理ユニットと、ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、ＩＦＦＴ処理ユニットと、を含み、プリマッピング処理ユニットは、入力されたデータストリームＳ１、…、ＳＮにプリマッピング処理を行い、プリマッピング処理後に得たデータストリームＸ１、…、ＸＮをＤＦＴ処理ユニットに出力し、ＤＦＴ処理ユニットによりデータストリームＣ１、…、ＣＮが出力され、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットの処理を経たデータストリームはそれぞれアンテナポート１、…、アンテナポートＮに対応され、且つＩＦＦＴ処理ユニットに入力される。
【００３２】
図３は、図２に対応する本発明の実施例に係わるマルチアンテナ信号処理システムの受信端末における受信処理構成を示す図である。図３に示すように、該システムは、デプリマッピング処理ユニットと、逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier transform、以下、IＤＦＴと略称）処理ユニットと、デマルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットと、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、以下、ＦＦＴと略称）処理ユニットと、を含み、受信端末のＦＦＴ処理ユニットは送信端末からデータストリームを受信し、ＩＦＦＴ処理ユニットに対応する逆プロセスを行った後、それぞれアンテナポート１、…、アンテナポートＮに送信し、デマルチアンテナ処理及びデリソース要素マッピングユニットは、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングユニットに対応する逆プロセスを行った後、データストリーム
【００３３】
【数１】
2012514914.tif 000003
をIＤＦＴ処理ユニットに送信し、IＤＦＴ処理ユニットはＤＦＴ処理ユニットに対応する逆プロセスを行った後、データストリーム
【００３４】
【数２】
2012514914.tif 000004
をデプリマッピング処理ユニットに送信し、デプリマッピング処理ユニットはプリマッピング処理ユニットに対応する逆プロセスを行った後、データストリーム
【００３５】
【数３】
2012514914.tif 000005
を出力する。
【００３６】
図４に示すように、本発明の実施例によるとマルチアンテナ信号処理方法を提供し、図４に示すように該方法は以下のステップを含む。
【００３７】
変調後のデータストリームをプリマッピング処理ユニットに入力する（ステップ１０１）。
【００３８】
プリマッピング処理ユニットにおいて、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行い、プリマッピング処理を実現する（ステップ１０２）。
【００３９】
ここで、ステップ１０２は具体的には、入力されたＮ個のデータストリームをＭルートにマッピングし、Ｍの値は現在のマルチアンテナ処理の処理モードに基づいて確定され、ＮとＭはいずれも１以上の整数である。
【００４０】
ここで、プリマッピング処理ユニットにおいてマッピング処理を行う際のマッピング方式は、ＣＤＤ処理を行うマッピング方式と、循環位相加重処理を行うマッピング方式と、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式と、データストリームの一つ又は複数の変調符号を複数ルートに対応させて処理するマッピング方式と、データストリームにコーディングを行うマッピング方式と、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式と、を含む。その中、データストリームの間で交換処理を行うマッピング方式は、データストリームが複数存在する場合に用いられるマッピング方式であり、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式と、データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式と、を含む。
【００４１】
データストリーム間で切替処理を行うマッピング方式は、具体的には、少なくとも一つのデータ符号の間隔をおいて１回のデータストリーム間での切替処理を行うことである。
【００４２】
データストリームの間でインターリービング処理を行うマッピング方式は、具体的には、インターリーブを介して異なるデータストリームの間のインターリービング処理を行うことである。
【００４３】
その中、インターリーブは、その設計の違いによってインターリービング処理形態が異なる。上述したデータストリームの間での切替処理を最も簡単なインターリービング処理と理解することもできる。例えば、インターリービング処理は、データストリームに直並列変換を行った後、インターリーブに入力しインターリービングを行い、インターリービング後のデータを二つの部分に分けて処理を行うか、又は、二つのデータストリームをインターリービング・マトリックスの左上角と右下角から充填し、充填満了後、それぞれ左右の両側から取り出すことを含む。
【００４４】
ここで、ダイバーシティの場合と多重化の場合において、通常、異なるマッピング方式でプリマッピング処理を行う。ダイバーシティの場合、データストリームにコーディングを行うマッピング方式を採用する。該マッピング方式は、具体的には、受信した一つのデータストリームのデータ符号に奇数位と偶数位のデータ符号に基づく直並列変換を行い、二つ又は複数のサブデータストリームを取得し、二つ又は複数のデータストリームにそれぞれＤＦＴ処理を行った後、異なるリソース要素にマッピングし、それぞれ異なるアンテナで送信する。
【００４５】
多重化の場合、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式を採用する。該マッピング方式の第１の実現形態は、具体的には、受信した二つ又は複数の独立してコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおける奇数位のデータ符号と他のデータストリームにおける奇数位のデータ符号との位置交換を行う。上記マッピング方式の第２の実現形態は、具体的には、受信した二つ又は複数の独立してコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と他のデータストリームにおける偶数位のデータ符号との位置交換を行う。第３の実現形態は、具体的には、受信した二つ又は複数の独立してコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおける奇数位のデータ符号と他のデータストリームにおける偶数位のデータ符号との位置交換を行う。第４の実現形態は、具体的には、受信した二つ又は複数の独立してコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と他のデータストリームにおける奇数位のデータ符号との位置交換を行う。
【００４６】
以上の四つの実現形態はデータ符号を離散させる方式で交換を行っている。マッピング方式の実現形態がさらに、連続するデータ符号の交換を行う形態を含むことができ、具体的には、受信した二つ又は複数の独立してコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおけるＭ個のデータ符号の間隔ごとのデータ符号と第２のデータストリームにおけるＭ個のデータ符号の間隔ごとのデータ符号との区間的位置交換を行うことである、ただし、Ｍは１を越える整数である。
【００４７】
プリマッピング処理後のデータストリームを出力した後、ＤＦＴ処理と、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングと、ＩＦＦＴ処理を行い、ＣＰを付加した後データストリームを出力する（ステップ１０３）。
【００４８】
ここで、上記方法は、更に、送信端末のプリマッピング処理に対応し、受信端末においてデプリマッピング処理を行い、該デプリマッピング処理は、送信端末において行う処理の逆プロセスである。
【００４９】
システムの送信端末において行うマルチアンテナ信号処理方法は、以下のステップを含むことができる。
【００５０】
送信側が、まず、異なるデータストリームのデータについて、既存の処理方式に応じ、フィードバックしたチャネル情報に基づいてエンコディングレート及び変調方式を選択し、それぞれチャネルのコーディング及び変調処理を行う（２０１）。
【００５１】
異なるデータストリームのデータについて、プリマッピング処理ユニットにおいて、現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じ、入力されたデータストリームにマッピングを行ってプリマッピング処理を実現し、その後ＤＦＴ処理を行う（ステップ２０２）。
【００５２】
プリマッピング処理ユニットの処理方式に応じ、現在の処理方式でマルチアンテナ処理を行い、データストリームをそれぞれ対応するリソース要素にマッピングし、ＩＦＦＴ処理を行ってＣＰを付加した後、異なるアンテナでデータストリームを受信端末に送信する（ステップ２０３）。
【００５３】
システムの受信端末において行うマルチアンテナ信号処理方法は、送信端末に対応する逆プロセスであり、以下のステップを含む。
【００５４】
受信側は、まず、現在の処理方式でＦＦＴ処理、ＣＰ除去、デリソース要素マッピング及びデマルチアンテナ処理を行った後、IＤＦＴ処理を行う（ステップ３０１）
デプリマッピング処理を行うが（ステップ３０２）、該デプリマッピング処理は送信端末において行うプリマッピング処理の逆プロセスである。
【００５５】
現在の処理方式に応じて復調及びチャネルの復号化を行い、送信データを回復する（ステップ３０３）。
【００５６】
以下、具体的な実施例によってステップ１０２に係わるマッピング方式を詳しく説明する。
【００５７】
実施例１：多重化の場合、本発明の実施例に係わる方法にて採用したマッピング方式を適用する。図５に示すシステムを採用し、該図において、ｌ＝２である。図５は、コーディング及び変調ユニットと、プリマッピング処理ユニットと、ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ及びリソース要素マッピングユニットと、ＩＦＦＴ処理ユニットと、を含む。その中、点線の部分はコーディング及び変調ユニットであり、チャネルコーディングブロックと、コンステレーション変調ブロックと、を含み、チャネル品質インジケータ（Channel Quality Indication、以下、ＣＱＩと略称）によってコーディング及び変調ユニットのコーディングレート及び変調方式が決まる。
【００５８】
本実施例において採用されたマッピング方式は、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式である。本実施例において、二つのデータストリームの多重化の場合、双符号語を例とし、送信端末において送信しようとする二つのデータストリームの信号を
【００５９】
【数４】
2012514914.tif 000006
と表し、その後、該二つのデータストリームにデータストリームの間で切替処理を行うマッピング方式を用いてマッピングを行い、即ち、該二つのデータストリームに位置の切替処理を行い、処理後の信号を
【００６０】
【数５】
2012514914.tif 000007
と表し、その後、Ｘ１とＸ２にそれぞれＤＦＴ処理を行って得た信号を
【００６１】
【数６】
2012514914.tif 000008
と表し、最後に、多重化処理及びリソース要素マッピングを行い、Ｃ１とＣ２をそれぞれ対応するリソース要素にマッピングし、ＩＦＦＴ処理を行ってからＣＰを付加して異なるアンテナで送信する。
その中、
【００６２】
【数７】
2012514914.tif 000009
【００６３】
であるため、データストリームの間で切替処理を行うマッピング方式を採用してプリマッピング処理を行った後、二つのデータストリームのデータはそれぞれ異なるＤＦＴ処理ユニットの対応するデータストリームに割り当てられる。該マッピング方式の実現形態は、受信した二つの独立してコーディング及び変調を行ったデータストリームに交互の切替処理を行い、第１のデータストリームにおける偶数位のデータ符号と第２のデータストリームにおける偶数位のデータ符号の位置交換を行うことである。そうすると、対応する受信端末において行う逆プロセスは、受信端末がＣＰ除去と、ＦＦＴ処理と、デリソース要素マッピング及びデマルチアンテナ処理と、ＤＦＴ処理とを行って、デＤＦＴ処理を行った後、
【００６４】
【数８】
2012514914.tif 000010
を回復し、その後、デプリマッピング処理を行って
【００６５】
【数９】
2012514914.tif 000011
を得る。
【００６６】
図５に対応するプリマッピング処理前後の信号を比較した結果は図６に示すとおりである。図６において、第１のデータストリームのデータは斜線で表し、第２のデータストリームのデータは点で表する。図６に示すように、二つのデータストリームにおける各データが異なるアンテナに均一に割り当てられて伝送されるため、空間ダイバーシティゲインが得られ、一方、ＰＡＰＲが二つのデータストリームのＰＡＰＲの間であるので、具体的には、二つのデータストリームの変調方式が異なる場合、プリマッピング処理を行わないと、二つのデータストリームのＰＡＰＲは各自の変調方式に対応し、プリマッピング処理を行うと、二つのデータストリームの間でのインターリービング処理を介してＰＡＰＲが合致し、元の二つのデータストリームのＰＡＰＲの間になり、上記の内容に基づいて、本実施例によると、パワーアンプを統一させることができる。
【００６７】
本実施例においては伝送アンテナの数とデータストリームの数が同等であるとしているが、実際応用上、アンテナの数がデータストリームの数より多くてもよい。
【００６８】
実施例２：データストリームが一つである場合、データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式を採用する。送信しようとするデータストリームの信号を
【００６９】
【数１０】
2012514914.tif 000012
と表し、Ｓに直並列変換を行って二つのサブデータストリーム
【００７０】
【数１１】
2012514914.tif 000013
を得る。Ｎ値が奇数である場合、拡張又は０を追加して偶数個にし、その後、ＤＦＴ処理と、多重化処理と、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングと、ＩＦＦＴ処理とＣＰ付加処理を行った後、異なるアンテナで送信する。
【００７１】
実施例１と実施例２における多重化処理はマルチアンテナ処理の多重化処理であり、例えば、ＢＬＡＳＴ（Bell Labs Layered Space-Time）多重化処理を行うことができ、又はアンテナの数が多い際に、多重化処理と線形関係に影響しないダイバーシティ処理（例えば、ＣＤＤ方式）を結合することができる。ここで、アンテナポートの数がプリマッピング処理後のサブデータストリームの数を越える場合、上記のデータストリームにＣＰを付加する前、ＣＤＤ方式によって、又は異なるＯＦＤＭ符号の時間におけるアンテナ切替の方式（例えば、ＯＦＤＭ符号の整数倍の時間におけるアンテナ切替方式）によって、データストリームを異なるアンテナポートに対応させる。つまり、ＣＤＤ方式に基づく処理は、ＩＦＦＴ処理を行った後、ＣＰを付加する前に行う。アンテナの数がデータストリームの数を超える場合、多重化処理と線形関係に影響しないダイバーシティ処理（例えば、ＣＤＤ方式）を結合することができる。その中、ＣＤＤ方式、又は異なるＯＦＤＭ符号の時間におけるアンテナ切替方式（例えば、ＯＦＤＭ符号の整数倍の時間におけるアンテナ切替方式）はいずれも線形関係に影響しない処理方式である。
【００７２】
実施例３：ダイバーシティの場合、本発明の実施例により提供される方法に用いられるマッピング方式を取る。実施例２に類似するが、両方を比較して見ると、実施例２は多重化処理の方式であり、一つのプロセスのみが存在し又は二つのサブデータストリームが同一のエンコーダから出力されるが、各時間周波数リソースにおいて二つ又は複数の変調データを伝送し、例えば、実施例２においては二つの変調データを伝送するに対し、本実施例は、ダイバーシティの処理方式であり、一つのプロセスのみではなく、又はエンコーダの出力を二つのサブデータストリームに分けて伝送するのではなく、各時間周波数リソースで一つの変調データのみを伝送する。
【００７３】
本実施例は図７に示すシステムを用いている。図７に示すように、コーディング及び変調ユニットと、プリマッピング処理ユニットと、ＤＦＴ処理ユニットと、マルチアンテナ及びリソース要素マッピングユニットと、ＩＦＦＴ処理ユニットと、を含む。その中、点線の部分はコーディング及び変調ユニットであり、チャネルコーディングブロックと、コンステレーション変調ブロックと、を含み、プリマッピング処理ユニットは、直並列変換によってプリマッピング処理を行う。
【００７４】
本実施例におけるマッピング方式は、データストリームにコーディング処理、即ち、直並列変換を行うマッピング方式である。本実施例において、一つのデータストリームの場合、単一符号語を例として、送信端末において送信しようとするデータストリームの信号を
【００７５】
【数１２】
2012514914.tif 000014
と表し、その後、該データストリームにコーディング処理を行うマッピング方式によって処理後の信号フォーマットを
【００７６】
【数１３】
2012514914.tif 000015
と表し、その後、Ｘ１とＸ２にそれぞれＤＦＴ処理を行って得た信号を
【００７７】
【数１４】
2012514914.tif 000016
【００７８】
と表し、その後、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピング処理を行ってＣ１とＣ２をそれぞれ対応するリソース要素にマッピングし、マッピングする場合、異なるＤＦＴ処理ユニットの出力を異なるサブリソース要素にマッピングすると共に、他のＤＦＴ処理ユニットの出力がマッピングされるサブリソース要素に対応してサブリソース要素に０を付加し、最後に、ＩＦＦＴ処理とＣＰ付加処理を行ってから異なるアンテナで送信する。ここで、アンテナポートの数がサブデータストリームの数を超える場合、さらに、上記のデータにＣＰを付加する前に、ＣＤＤ方式によってデータを異なるアンテナポートに対応させる。
その中、
【００７９】
【数１５】
2012514914.tif 000017
【００８０】
であって、即ち、プリマッピング処理後、一つのＤＦＴに対応するデータを二つのＤＦＴ処理ユニットに対応するデータストリームに交互に割り当てる。ここで、該マッピング方式の実現形態は、受信した一つのデータストリームのデータ符号に奇数位と偶数位のデータ符号に基づく直並列変換を行って二つのサブデータストリームを得て、二つのサブデータストリームにそれぞれＤＦＴ処理を行った後、それぞれ異なるアンテナで送信する。
【００８１】
図７に対応するプリマッピング処理前後の信号を比較した結果は図８に示すとおりである。図８において、第１のレイヤーのデータは斜線で表され、第２のレイヤーのデータは点で表されている。図７及び図８に示すように、隣り合うデータを異なるアンテナで送信することによって、ゲインを得る事ができる。データストリームにおける各データは異なるアンテナに均一に割り当てられて伝送され、空間ダイバーシティゲインを得ることができる。
【００８２】
実施例４：本発明の実施例により提供される方法に用いられる、異なるデータストリームに標準化加重値加重処理を行うマッピング方式を採用する。
データストリームが二つの場合を例に、送信しようとする二つのデータストリームの信号を
【００８３】
【数１６】
2012514914.tif 000018
と表し、それぞれプリコーディング加重値ベクトルを用いてＳ1とＳ2に加重処理を行い、加重処理に用いられる加重値を
【００８４】
【数１７】
2012514914.tif 000019
とすると、
【００８５】
【数１８】
2012514914.tif 000020
であって、その後、Ｘ１とＸ２にそれぞれＤＦＴ処理と、多重化処理と、マルチアンテナ処理及びリソース要素マッピングと、ＩＦＦＴ処理とＣＰ付加処理を行った後、異なるアンテナで送信する。
【００８６】
実施例５：本発明の実施例により提供される方法では、異なるデータストリームのデータにＣＤＤインターリービング処理を行うマッピング方式を採用する。
【００８７】
送信しようとするデータストリーム信号を
【００８８】
【数１９】
2012514914.tif 000021
と表し、Ｓ１とＳ２の実部と虚部に異なるＣＤＤを行って、
【００８９】
【数２０】
2012514914.tif 000022
【００９０】
とし、その中、ＣＤＤｎ（ｘ）はｘに異なるＣＤＤ処理を行うことを表す。Ｒｅ（ａ）とＩｍ（ａ）はそれぞれａの実部と虚部を取ることを示す。処理後、ＤＦＴを行って、このようにすると、各データストリームの実部と虚部はそれぞれ異なるアンテナで伝送され、異なる衰退を経過する。従って、二つのデータストリームが同一のチャネル特性を経過し、ダイバーシティ効果を得られると共に、統一した方式で二つのデータストリームのチャネル特性をフィードバックでき、フィードバックのオーバーへットを低減することができる。
【００９１】
本発明の実施例によると、コンピュータが実行可能な命令が記憶されたコンピュータ読取可能な媒体を提供し、コンピュータ又はプロセッサが該命令を実行することによって、コンピュータ又はプロセッサが図４に示すステップ１０１〜ステップ１０３を行う。上記の実施例１〜実施例５の中の一つ又は複数を行うことが好ましい。
【００９２】
上述のように、既存技術によると、ＤＦＴ処理後のデータに線形処理を行うと、データの線形を壊すことはないが、ＰＡＰＲに影響を与え、また多くのダイバーシティ方式は制限され、ダイバーシティゲインも制限される。これに対し、本願の実施例によると、ＤＦＴ処理を行う前にプリマッピング処理を行うので、様々のダイバーシティ方式に適合して更なるダイバーシティゲインを取得できる一方、プリマッピング処理が現在のマルチアンテナ処理の処理モードに応じて行うプリマッピング処理であるため、引き続きのマルチアンテナ処理中にデータの線形を壊すことがなく、ＰＡＰＲに対する影響が低減できる。その中、プリマッピング処理によって得られた一部のダイバーシティゲインについて、既存技術において、ＤＦＴ処理後にマルチアンテナのダイバーシティ処理、例えば、ＦＳＴＤダイバーシティ処理を行うと、データの線形関係が壊れ、ＰＡＰＲに影響を与えることになる。他のダイバーシティ方式、例えばＣＤＤ方式を取ると、線形関係を壊すことはないが、ＣＤＤ方式によるとデータのドリリング現象が発生し、つまり、ＣＤＤ処理後に一部のリソース要素上の２ルートのデータの位相が相反し、互いに取り消され、性能に影響を与えることになる。しかし、本発明の実施例により提供された技術思想によると、適切なプリマッピング処理を選択し、上記の実施例１を参照すると、二つのデータストリームの一部のデータを交換し、ＤＦＴ処理を行って、二つのデータストリームの中のいずれのデータストリームも二つのアンテナで伝送され、これにより空間ダイバーシティゲインを得ることができる。また、上記の実施例３のように、ＤＦＴ処理を行う前に交換/インターリービング/循環位相のかけなどの操作はＰＡＰＲを影響しないため、ＤＦＴ処理を行う前に、データストリームにおけるデータに直並列変換を行うことによって、データストリームにおけるデータを二つのアンテナで伝送し、ＰＡＰＲに影響を与えない。ＤＦＴ処理後に行う線形処理は個別の方式においてダイバーシティゲインを得る事ができるが、システム設計が制限されるので、ダイバーシティゲインも制限される。特に、本発明の実施例によると、主に、ダイバーシティゲインが増加できる。
【００９３】
そして、本発明の実現はシステムの構造及び既存の処理プロセスに補正を行わず、一つのブロックを追加したのみであり、実現しやすく、本分野における普及も簡単であり、産業利用性に優れている。
【００９４】
以上の内容は本発明の好適な実施例であり、本発明の保護範囲を不当に限定するものではない。
【図１】
2012514914.tif 000023
【図２】
2012514914.tif 000024
【図３】
2012514914.tif 000025
【図４】
2012514914.tif 000026
【図５】
2012514914.tif 000027
【図７】
2012514914.tif 000028
【図６】
2012514914.tif 000029
【図８】
2012514914.tif 000030
【国際調査報告】
2012514914.tif 000031
2012514914.tif 000032
2012514914.tif 000033
2012514914.tif 000034