JP2002330088A - Ｇｍｍｓｅタイプの等化方法および装置ならびに受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】複数のキャリア周波数上でＭＣ−ＣＤＭＡシン
ボルを伝送する電気通信システムのダウンリンクチャネ
ルのための等化方法。 【解決手段】複数の符号化された信号を伝送するため
に、送信機と複数の受信機との間に複数のリンクが確立
され、各リンクは、Ｎ個の取り得る符号の中で個別の接
続符号を使用し、その方法は、少なくとも１つの受信機
のために、種々のキャリア周波数上で受信機によって受
信される信号の成分を表すベクトル（Ｙ）が、観測可能
なベクトル（Ｚ、Ｚ’）を供給するために適合するフィ
ルタリングステップにかけられ、その観測可能なベクト
ルは、平均二乗誤差最小化判定基準にしたがって、伝送
されるシンボルの推定を行うために用いられることを実
現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＭＣ−ＣＤＭＡタ
イプの電気通信システムのダウンリンクチャネルのため
の等化方法および装置に関する。より詳細には、この発
明は、ＧＭＭＳＥタイプの等化方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マルチキャリア符号分割多元接続（ＭＣ
−ＣＤＭＡ）は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Div
ision Multiplex：直交周波数分割多重）変調と、ＣＤ
ＭＡ多元接続技術とを組み合わせたものである。この多
元接続技術は、ＰＩＭＲＣ’９３の会報に発表された論
文「Multicarrier CDMA in indoor wireless radio net
works」（Ｖｏｌ．１、１０９〜１１３ページ、１９９
３年）においてＮ．Ｙｅｅ他によって初めて提案され
た。この技術の開発は、ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ（１２６〜１３３ページ、
１９９７年１２月）に発表された論文「Overview of Mu
lticarriier CDMA」においてＨａｒａ他によって再検討
された。

【０００３】その周波数スペクトルを拡散するために、
各ユーザの信号が時間領域において多重化されるＤＳ−
ＣＤＭＡ（Direct Sequence Code Division Multiple A
ccess：直接拡散符号分割多元接続）方式とは異なり、
この方式では、シグネチャが周波数領域において信号を
多重化し、そのシグネチャの各要素が異なるサブキャリ
アの信号と乗算される。

【０００４】より正確には、図１は、所与のユーザｋの
ためのＭＣ−ＣＤＭＡ送信機の構成を示す。ｄ_ｋ（ｉ）
を、ユーザｋから送信されることになるｉ番目のシンボ
ルとする。ただしｄ_ｋ（ｉ）は変調アルファベットに属
する。シンボルｄ_ｋ（ｉ）は初めに、１１０において、
ｃ_ｋ（ｔ）で示され、Ｎ「チップ」からなる、拡散系列
またはユーザのシグネチャによって乗算される。ただし
各チップはＴ_ｃのチップ長を有し、拡散系列の全長はシ
ンボル周期Ｔに相当する。シンボルｄ_ｋ（ｉ）と種々の
「チップ」との乗算の結果は、シリアル／パラレル変換
器１２０によって、Ｌシンボルのブロックに変換され
る。ただしＬは一般にＮの倍数である。式を簡略化する
ために、Ｌ＝Ｎと見なされるであろう。その後、Ｌシン
ボルのブロックは、モジュール１３０において、逆高速
フーリエ変換（ＩＦＦＴ）にかけられ、その後、パラレ
ル／シリアル変換器１４０に送られる。シンボル間干渉
を防ぐために、伝送チャネルのパルスタイプの応答の時
間より長い時間長を有するガード区間が、ＭＣ−ＣＤＭ
Ａシンボルに付加される。この区間は、そのシンボルの
開始と同一になるように選択された接尾部を付加する
（図示せず）ことにより得られる。こうして得られたシ
ンボルは、１５０において、ユーザチャネル上で送信す
るために増幅される。したがって、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式
は、スペクトル領域において拡散され（ＩＦＦＴ前
に）、その後ＯＦＤＭ変調されるものと分析することが
できることは明らかである。

【０００５】実際には、基地局は、Ｉシンボルのフレー
ムの形で、ユーザｋのためのデータを送信し、各シンボ
ルｄ_ｋ（ｉ）は、

【数１４】 の場合に

【数１５】 になるように、シンボル周期Ｔに等しい時間長を有する
実際のシグネチャｃ_ｋ（ｔ）によって拡散される。その
際、ＭＣ−ＣＤＭＡシンボル間のガード区間を省略する
ものとすると、時間

【数１６】 において変調される信号は、以下のように書き表すこと
ができる。

【数１７】 ただし、ｖ_ｋは、送信ユニットのための定数である、ユ
ーザｋによって送信される信号の振幅である。

【０００６】所与のユーザｋのためのＭＣ−ＣＤＭＡ受
信機が、図２に概略的に示される。

【０００７】変調された受信信号は、「チップ」周波数
でサンプリングされ、ガード区間に属するサンプルは除
去される（除去については図示されない）。得られた信
号は以下のように書き表すことができる。

【数１８】 ただし、Ｋはユーザの数であり、

【数１９】 であり、また、

【数２０】 は、時間ｉ．Ｔにおいて送信されるＭＣ−ＣＤＭＡシン
ボルのサブキャリア

【数２１】 の周波数に対するユーザｋのチャネルの応答を表してお
り、ｂ（ｔ）は受信された雑音である。

【０００８】ダウンリンクチャネルについて考えてみる
と、伝送チャネルは同一の特性を有し、

【数２２】 と書き表すことができる。これ以降、本検討はダウンリ
ンクチャネルに限定されるであろう。

【０００９】「チップ」周波数でサンプリングすること
により得られるサンプルは、シリアル／パラレル変換器
２１０にパラレルに入力され、その後、モジュール２２
０においてＦＦＴが行われる。２２０から出力される、
周波数領域のサンプルは等化され、ユーザｋのシグネチ
ャによって逆拡散される。これを果たすために、周波数
領域のサンプルは、乗算器２３０_０、．．．、２３０
_Ｌ−１内の係数

【数２３】 によって乗算され、その後、シンボル

【数２４】 を出力として供給するために、ステップ２４０において
加算される。

【００１０】現在、当分野において種々の等化の実現可
能性が想定されている。ＭＲＣ（Maximum Ratio Combin
ing：最大比合成）は、係数

【数２５】 の使用によって規定される。ただし＊は共役複素数を示
す。ＥＧＣ（Equal Gain Combining：等利得合成）は、
係数

【数２６】 の使用によって規定される。ただし

【数２７】 である。ＺＦ（Zero forcing：ゼロフォーシング）で
は、

【数２８】 であり、閾値（Ｔｈ）を有し、

【数２９】 の場合には、

【数３０】 であり、そうでない場合には

【数３１】 （または

【数３２】 ）である。

【００１１】最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）アルゴリズ
ムは、各キャリア上の平均二乗誤差

【数３３】 を最小にする。ただし、σ^２は、キャリア上の雑音の分
散である。

【００１２】ＭＣ−ＣＤＭＡでは、ガード区間の存在に
よって、シンボル間干渉を無視できるようになる。した
がって、等化は、複素係数によって単に乗算することに
より、キャリア毎に行うことができる。

【００１３】図２に示される受信機は、他のユーザに起
因する干渉を考慮に入れることなく、ユーザｋのデータ
を復号化する。このため、それはシングルユーザまたは
ＳＵと呼ばれる。この理由により、それはシングルユー
ザまたはＳＵと呼ばれる。

【００１４】特にＣＤＭＡ電気通信システムでは、マル
チユーザ検出技術が知られている。それらの技術は、他
のユーザによって生成される干渉を考慮することに関す
る共通の特徴を有する。

【００１５】ＭＣ−ＣＤＭＡのためのマルチユーザ検出
またはＭＵＤ技術は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓに発表された、J-Y. Beaudais、J.F. Helardおよ
びJ.Citerneによる論文「A novel linear MMSE detecti
on technique for MC-CDMA」（Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ７、
６６５〜６６６ページ、２０００年３月３０日）におい
て提示された。提案された等化方式は、もはやキャリア
毎ではなく、全てのキャリアを考慮に入れて、ＭＣ−Ｃ
ＤＭＡシンボル毎に動作する。このため、それは、ＧＭ
ＭＳＥ（グローバル最小平均二乗誤差）等化、または同
じくＭ−ＭＭＳＥ（行列最小平均二乗誤差）等化とも呼
ばれる。その目的は、推定されたシンボル

【数３４】 と送信されたシンボルｄ_ｋ（ｉ）との間の平均二乗誤差
を最小にすることである。

【００１６】ユーザｋのためのＧＭＭＳＥ等化（この場
合には、ユーザ毎のＭＭＳＥとも呼ばれる）を用いるＭ
Ｃ−ＣＤＭＡ受信機が図３に示されている。その受信機
は、等化が、種々のキャリアの信号の行列Ｑとの乗算３
３１によって達成される点で図２の受信機とは異なる。
３３２_０、．．．３３２_Ｌ−１においてユーザｋのシグ
ネチャで乗算により逆拡散し、３４０において加算した
後に、推定されたシンボル

【数３５】 を供給するために、得られた信号は、３６０において、
ユーザｋに関連する伝送レベルｖ_ｋによって乗算される
（時間の添え字ｉは、簡略化するために省略されるであ
ろう）。

【００１７】種々のユーザに伝送されるシンボルｄ_ｋを
推定する、ＧＭＭＳＥ等化を有するＭＣ−ＣＤＭＡ受信
機が図４に示されている。モジュール４１０、４２０お
よび４３１は、モジュール３１０、３２０および３３１
と同じである。逆拡散は、４３２において、行列Ｃ^Ｈに
よる乗算を用いて行われる。ただし、ＣはＮ個の取り得
る符号の行列である（

【数３６】 は共役転置行列である）。より正確には、行列Ｃは、そ
の列がＮ個の取り得る符号ｃ_ｋ（ｋ＝０，．．．，Ｎ−
１）からなる行列であり、各符号は、その成分が系列ｃ
_ｌｋを形成するベクトルである。４３２の出力ベクトル
は、４３３において、行列Ｖ^Ｈによる乗算にかけられ
る。ただし、

【数３７】 は、基地局によってＮ人の取り得るユーザに送信される
信号の振幅ｖ_ｋを表す直交行列である。基地局がＮ人の
ユーザより少ないユーザにサービスを提供するとき、言
い換えると、そのシステムが最大負荷で動作していない
とき、未使用の符号に対応する伝送レベルは０である。

【００１８】ＦＦＴステップ４２０から出力されるＭＣ
−ＣＤＭＡ信号は、その成分が種々のキャリアに対応す
る、大きさＮのベクトルＹの形で書き表すことができ
る。上記の表記法を用いると、Ｙは、種々のユーザに伝
送されるシンボルｄ_ｋのベクトルＤの関数として表すこ
とができる。

【数３８】 ただし、

【数３９】 であり、ｂは雑音成分のベクトルである。

【００１９】直交行列Ｈは、種々のサブキャリアに対す
るそのチャネルの周波数応答を表しており、すなわち

【数４０】 である。

【００２０】ウィーナーフィルタリングによってベクト
ルＤを推定することができるベクトルＹを観測すること
ができる。

【数４１】 が、ウィーナー・ホッフ方程式による、種々のユーザの
ための推定されたシンボルのベクトルである場合には、

【数４２】 ただし、Ｒ_ＤＹ、Ｒ_ＹＹ、Ｒ_ＤＤはそれぞれ、Ｙおよび
Ｄの共分散行列、Ｙの自己分散行列、Ｄの自己分散行列
である。伝送されたシンボルｄ_ｋの相関が元に戻される
ものと仮定される場合には、これは、Ｒ_ＤＤ＝Ｉ_Ｎを与
え、したがって、

【数４３】

【００２１】

【数４４】 であるため、（５）から、等化行列Ｑを以下の形にする
ことができるものと推定される。

【数４５】

【００２２】（６）によって示されるように、その等化
演算は、行列ＡＡ^Ｈと、行列

【数４６】 の逆行列との計算（または同じく、ランクＮの線形シス
テムの解）に依存する。これらの計算は、移動端末のリ
ソースを消費し、それらが頻繁に実行されなければなら
ない場合には、特に伝送チャネル上で急速に変動が生じ
る場合にはなおさら消費が激しくなる。しかしながら、
端末のリソースは、移動体電気通信システムのまさに決
定的な部分を構成することがわかっている。

【００２３】この発明の根底をなす課題は、著しい計算
リソースを使用しない、ＭＣ−ＣＤＭＡ電気通信システ
ムのダウンリンクチャネルのためのＧＭＭＳＥ等化方法
を提案することである。

【００２４】この課題は、複数のキャリア周波数上でＭ
Ｃ−ＣＤＭＡシンボルを伝送する電気通信システムのダ
ウンリンクチャネルのための等化方法として特徴付けら
れるこの発明によって解決され、その方法では、複数の
符号化された信号を伝送するために、送信機と複数の受
信機との間に複数のリンクが確立され、各リンクは、Ｎ
個の取り得る符号の中で個別の接続符号を使用し、その
方法では、少なくとも１つの受信機のために、種々のキ
ャリア周波数上で受信機によって受信される信号の成分
を表すベクトル（Ｙ）が、観測可能なベクトル（Ｚ、
Ｚ’）を供給するために適合するフィルタリングステッ
プにかけられ、その観測可能なベクトルは、平均二乗誤
差最小化判定基準にしたがって、伝送されるシンボルの
推定を行うために用いられる。

【００２５】その推定は、行列

【数４７】 の計算を含むことが有利である。ただし、

【数４８】 であり、Ｈは、種々のサブキャリア周波数における伝送
チャネルの特性を与える行列あり、Ｃは、取り得る符号
の行列であり、Ｖは、Ｎ個の取り得る符号を用いて符号
化された信号の伝送レベルを与える直交行列であり、

【数４９】 は雑音の分散であり、Ｉ_Ｎは大きさＮ×Ｎの単位行列で
ある。その推定は、線形方程式

【数５０】 のシステムの解を求めるステップを含むことができる。
ただし、

【数５１】 であり、Ｚは観測可能なベクトルであり、

【数５２】 は、種々のリンクのために推定されるシンボルのベクト
ルである。

【００２６】実施の形態１によれば、行列

【数５３】 が計算される。ただし、Ｃは取り得る符号の行列であ
り、Ｈは、種々のキャリア周波数における伝送チャネル
の特性を与える行列である。

【００２７】Ｎ個の取り得る符号を用いて符号化される
信号の実際の、または推定された伝送レベルから、Ｎ個
の取り得る符号の中の符号の１つのサブセットを選択す
ることができる。この場合に、行列Ｂは、選択された符
号に対応するＰ行およびＰ列のみを保持することによ
り、大きさＰ×Ｐの行列Ｂ’まで短縮され、取り得る符
号の行列Ｃは、選択された符号に対応するＰ列のみを保
持することにより、大きさＮ×Ｐの行列Ｃ’まで短縮さ
れ得ることが有利である。その際、その行列は、

【数５４】 の形で計算されることができる。ただし、Ｈは種々のキ
ャリア周波数の伝送チャネルの特性を与える行列であ
る。

【００２８】Ｎ個の中のＰ個の符号が選択される場合に
は、行列

【数５５】 （ただしｖ_ｉ値は実際の、または推定された値である）
は、この時点で、選択された符号に関連するレベルのみ
を含む、大きさＰ×Ｐの行列Ｖ’まで短縮することがで
き、その推定は、行列

【数５６】 を計算するステップを含み、

【数５７】 は各キャリア上の雑音の分散であり、Ｉ_Ｐは大きさＰ×
Ｐの単位行列である。この場合に、その推定は、線形方
程式

【数５８】 のシステムの解を求めるステップを含むことができる。
ただし、Ｚ’は、選択された符号に対応するＰ個の成分
まで、観測可能なベクトルＺを短縮したものであり、

【数５９】 は、選択された符号を用いて種々のリンク上で推定され
るシンボルのベクトルである。

【００２９】またこの発明は、先に開示されたような等
化方法を実施するための手段を含む、ＭＣ−ＣＤＭＡタ
イプの電気通信システム受信機のための等化装置によっ
ても特徴付けられる。最後に、この発明は、そのような
等化装置を含むＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信システ
ムのための受信機に関する。

【００３０】上記のこの発明の特徴、および他の特徴
は、添付の図面に関連して与えられる以下に記載される
説明を読むことにより、さらに明らかになるであろう。

【００３１】

【発明の実施の形態】等化動作を簡略化するための第１
の概念は、そのシステムが全般的に最大負荷で動作しな
いという事実を利用することである。実際に存在するユ
ーザの数Ｐが、取り得る符号の数Ｎより小さいとき、行
列Ｖから未使用の符号に関連する要素を削除することに
より得られる、大きさＰ×Ｐの行列Ｖ’が構成される。
一般性を失うことなく、これらの符号が添え字
０，．．．，Ｐ−１を有し、したがって

【数６０】 であるものと仮定することができる。また、行列Ｃも、
用いられる符号に対応する列のみを含む大きさＮ×Ｐの
行列Ｃ’まで短縮することができる。その際、行列Ｈ、
ＣおよびＶの積である行列Ａも、大きさＮ×Ｐの行列
Ａ’（ここで

【数６１】 ）まで短縮され、ベクトルＹは、

【数６２】 と書き表される。ただしＤ’は、存在するＰ人のユーザ
に対応する成分まで短縮されたベクトルＤである。

【００３２】その際、式（５）は以下に形にすることが
できる。

【数６３】

【００３３】しかしながら、問題なのは、式（７）は、
Ａ’は短縮された大きさＮ×Ｐからなるが、依然として
大きさＮ×Ｎからなる、行列Ａ’Ａ’^Ｈを含むため、そ
の計算が実質的な簡略化をもたらさないことである。し
たがって、逆行列の大きさ（または同様に、解を求めら
れる線形方程式のシステムのランク）は依然として、取
り得る符号の数Ｎの関数であり、すなわち、そのシステ
ムが収容することができるユーザの最大数の関数であ
る。

【００３４】ここまで、１人のユーザが１つの符号のみ
を用いるものと仮定した。より一般的には、１つの送信
機と１人のユーザとの間に複数のリンクが確立され、各
リンクが個別の符号を用いるものと仮定されるであろ
う。この定義によれば、１つの送信機と１人のユーザと
の間の伝送チャネルはいくつかのリンクを収容すること
ができる。したがって、Ｎは、そのシステムによって許
可されることができるリンクの最大数になり、Ｐは実際
に確立されるリンクの数である。

【００３５】この発明の根底をなす一般的な概念は、リ
ンク（用いられる符号）の数Ｐが最大数Ｎより小さいと
きに、簡略化することができる等化動作の式を求めるこ
とである。

【００３６】ＦＦＴから出力されるベクトルＹについて
考えてみると、

【数６４】 （ただし、Ｄは推定されることになるシンボルのベクト
ルである）が成り立っていることがわかっている。

【数６５】 を、Ｙのマッチドフィルタリングの結果であるとする。
Ｚは、Ｙの網羅的な要約であることが知られている。ベ
クトルＹの代わりにベクトルＺを観測可能なものとして
取得し、ウィーナーフィルタリングを用いて、この観測
可能なものからベクトルＤを推定することができる。そ
の際、推定されたベクトル

【数６６】 は以下のように書き表される。

【数６７】

【００３７】しかしながら、

【数６８】 であり、同様に

【数６９】 であり、その式から、

【数７０】 である。

【００３８】システムが最大負荷で動作していないと
き、行列Ａを行列Ａ’まで短縮することができ、式
（９）を短縮された形に書き直すことができる。

【数７１】 ただし、Ｉ_Ｐは大きさＰ×Ｐの単位行列である。

【００３９】ここで、この新しい推定式は、上記のよう
な大きさＮ×Ｎの行列の代わりに、大きさＰ×Ｐの行列
の逆行列（または同様に、Ｐ個の未知数を有するＰ個の
方程式の線形システムの解）のみを必要とすることに留
意されたい。それによりシンボルの推定は著しく簡略化
され、システムの負荷が、より小さい場合には一層簡略
化される。

【００４０】ここで、この発明の実施の形態１によれ
ば、式（１０）に現れる行列Ａ’^ＨＡ’の計算は、符号
Ｃの行列がある一定の特性を有するときにさらに簡略化
できることがわかるであろう。実際には、まず初めに、
行列Ａ^ＨＡについて考える。これは、以下のように表す
こともできる。

【数７２】 ただし、

【数７３】 である。

【００４１】初めに、用いられる符号がウォルシュ−ア
ダマール（ＷＨ）符号であるものと仮定する。ＷＨ符号
は、再帰によって得られる行列Ｃ_２ｐの列のように生成
することができることを思い出されるであろう。

【数７４】

【００４２】その行列は、実数で、対称で、かつ自らの
逆行列に等しい。さらに、その系列は直交する。

【００４３】Ｃの要素は、

【数７５】 の形で表すことができる。ただし、＜ｉ，ｊ＞は、ｉお
よびｊの２値式のスカラー積であり、

【数７６】 である。

【００４４】そこから以下の特性が導出される。

【数７７】 ただし

【数７８】 は整数ｉおよびｊのビット単位の加算を表す。この理由
は、

【数７９】 であり、したがって

【数８０】 である。（１３）の結果として、２つのＷＨ符号の共役
積は依然としてＷＨ符号である。

【００４５】ここで、用いられる符号が、

【数８１】 によって定義されるフーリエ符号であるものと仮定す
る。符号の行列は対称である。

【数８２】 ただし、「ｊ−ｉ」は、ここでは減算モジュロＮを示
す。

【００４６】またここでの結果として、２つのフーリエ
符号の組み合わせた積が依然としてフーリエ符号にな
る。

【００４７】この特性は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｗｉ
ｒｅｌｅｓｓ２０００会報（Ｄｒｅｓｄｅｎ、Ｇｅｒｍ
ａｎｙ）において発表されたＡ．Ｂｕｒｙ等による論文
「Diversity comparison of spreading transforms for
multi-carrier spread spectrum transmission method
s」において提示されるような、以前の符号の「回転」
によって得られる符号のファミリ（このため、回転符号
と呼ばれる）に拡張することができる。回転符号の行列
は、以下の式によって定義される。

【数８３】 ただし、Ｄは、ベクトル

【数８４】 によって定義される直交行列、すなわち

【数８５】 である。ただし、

【数８６】 である。

【００４８】回転符号の行列を用いてＮ人のユーザのた
めに意図されたＮ個のシンボルを符号化することは、角
度

【数８７】 を介してこれらの各シンボルの回転を行い、その後初期
の符号の行列を適用することと等価であることに留意す
ることが重要である。換言すると、初期の符号の回転さ
れた符号は結局、各ユーザのためのコンスタレーション
の回転を犠牲にした初期の符号になる。

【００４９】初期の符号の行列Ｃがフーリエ符号に関連
する場合には、回転されたフーリエ符号に対して、以下
の式が成り立つ。

【数８８】 ただし、

【数８９】 である。

【００５０】同様に、回転されたアダマール符号に対し
て、以下の式が成り立つ。

【数９０】 ただし、

【数９１】 である。

【００５１】次に、以下の特性を満足する符号が考慮さ
れるであろう。

【数９２】 ただし、ｆ（ｉ，ｊ）は一般にｉおよびｊに依存し、ｉ
が一定またはｊが一定の場合に０〜Ｎ−１を示す添え字
であり、λ_ｉｊは、一般に添え字ｉおよびｊに依存する
複素数である。

【００５２】この場合に、行列

【数９３】 の係数ｂ_ｉｊは、以下のように表すことができる。

【数９４】

【００５３】たとえば、まず初めに、行列Ｂの最初の
行、すなわち係数ｂ_０ｊが計算され、その後、他の行
は、置換および乗算によってそこから導出される。

【数９５】

【００５４】

【数９６】 のテーブル、かつ適用可能な場合に

【数９７】 のテーブルが利用可能な場合には、行列Ｂを計算するの
に、その行のうちの１つだけしか計算する必要がない。
一例として、式（２０）は、ＷＨ符号の場合には、

【数９８】 と書き表される。

【００５５】たとえば、ＷＨ符号、回転ＷＨ符号、フー
リエ符号または回転フーリエ符号が用いられる場合に
は、行列Ｂの最初の行は、ベクトル

【数９９】 の簡単な変換により得られることが有利であろう。

【００５６】これは、ＷＨ符号の場合に、最初の行がρ
のアダマール変換、

【数１００】 によって得られ、フーリエ符号の場合に、最初の行がρ
のフーリエ変換、

【数１０１】 によって得られるためである。フーリエ変換はＦＦＴに
よって行われることが有利であろう。

【００５７】これらの符号の回転バージョンが用いられ
る場合には、Ｂの最初の行の係数は、複素係数による簡
単な乗算を用いて、（２１）および（２２）から導出さ
れる。

【００５８】一般に、用いられる符号が特性（１８）を
満足する場合、特にアダマール、回転アダマール、フー
リエまたは回転フーリエ符号の場合には、行列Ｂの１つ
の行（またはそれがエルミート行列であるため、列）が
計算され、他の行（またはそれぞれ他の列）は、置換、
および必要なら乗算演算を用いてそこから導出されるで
あろう。

【００５９】ここで、式（１０）に現れる行列Ａ’
^ＨＡ’について考えてみる。行列Ａ’は、

【数１０２】 と書き表すこともできる。ただし、（ＨＣ）’は、行列
ＨＣをその最初のＰ個の列まで短縮したものである。
Ａ’^ＨＡ’の第１の表現は、そこから推定される。

【数１０３】 この変形形態によれば、まず初めに、上述の簡略化され
た方法を用いて、行列

【数１０４】 が計算され、その後、大きさの短縮が実行される。

【００６０】別法では、行列Ａ’^ＨＡ’は、

【数１０５】 から直接得ることができる。Ａ’^ＨＡ’の第２の表現
は、そこから導出される。

【数１０６】 この変形形態によれば、まず初めに符号Ｃの行列が短縮
され、その後、行列

【数１０７】 が計算される。

【００６１】符号の数Ｐが小さいとき、式（２４）によ
るＡ’^ＨＡ’の計算が選択されるであろう。この計算結
果は、近似的に

【数１０８】 の演算になる。

【００６２】一方、符号の数の短縮があまり大きくない
場合には、変換Ｃを適用するための高速アルゴリズムが
存在する限り、式（２３）による計算が選択されるであ
ろう。大部分の場合に、行列Ｃの符号が特性（１８）を
満足するため、この計算は一層簡単になる。たとえば、
ＷＨ符号が用いられる場合には、行列Ｂの第１の行は、
Ｎｌｏｇ_２（Ｎ）の演算を必要とする、ベクトル

【数１０９】 のアダマール変換によって得られる。Ａ’^ＨＡ’の完全
な計算は、｛Ｎｌｏｇ_２（Ｎ）＋２Ｐ^２｝の演算を必要
とする。したがって、この演算は、ｌｏｇ_２（Ｎ）がＰ
^２より小さくなる場合には、より有効になるであろう。
この結論は、用いられる符号がフーリエ符号である場合
にも当てはまる。

【００６３】有利には、Ｐの値に応じて、（２３）によ
るＡ’^ＨＡ’の計算から、（２４）による計算に、およ
びその逆に動的に移行することができる。

【００６４】これまで、行列の短縮が、用いられる符号
に関連する成分に限定されることからなるものと仮定さ
れた。実際には、以下の判定基準のうちの１つに基づい
て、さらに拡張された短縮を得ることができる。 （Ｉ）最も高いレベルｖ_ｍに関連するｃ_ｋとは異なる、
Ｐ−１（Ｐは、Ｐ＜Ｎであるような所与の整数）個の符
号ｃ_ｍが選択される。これは、高い伝送レベルの信号
が、他の符号より妨害する可能性が高いためである。 （ＩＩ）レベルｖ_ｍ＞Ｔｈ（ただしＴｈは、所定の閾値
である）に関連するｃ_ｋとは異なる符号ｃ_ｍが選択され
る。閾値Ｔｈは適応的であり、当該ユーザのための伝送
レベルに依存することが有利であろう。その際、符号ｃ
_ｍは、たとえば、０＜μ＜１の場合に、

【数１１０】 のように選択されるであろう。ユーザｋの受信機が、添
え字

【数１１１】 のいくつかの符号を用いる場合、すなわちユーザが基地
局との間でいくつかのリンクを確立している場合には
（その際、あるユーザのチャネルはいくつかのリンクか
らなる）、最も低いレベル

【数１１２】 に関連する添え字

【数１１３】 の符号が考慮され、符号ｃ_ｍは、

【数１１４】 のように選択されるであろう。

【００６５】当然、上記の判定基準の組み合わせを想定
することもできる。さらに、伝送レベルからの選択に加
えて、この判定基準にしたがって採用される符号の中
で、当該符号に対して最も内因性の高い妨害する符号の
み（すなわち、伝送レベルを全く考慮することなく）を
選択することができる。これは、たとえば、ＶＴＣ’Ｆ
ａｌｌ２０００（２０００年９月）において発表され、
参照によって本明細書に援用される、Ｄ．Ｍｏｔｔｉｅ
ｒおよびＤ．Ｃａｓｔｅｌａｉｎによる論文「Aspreadi
ng sequence allocation procedure for MC-CDMA trans
mission systems」から、チャネルの係数ｈ_ｋが、所与
のユーザ符号に対して相関がある場合には、ある符号
（同じ伝送レベルの場合）が他の符号よりも妨害を生じ
ることが知られているためである。より正確には、２つ
の符号ｃ_ｉとｃ_ｊとの間の干渉は、

【数１１５】 によって定義される、「積」系列ｗ_ｉｊの特性に関連す
る。この選択判定基準は、これ以降、内因性妨害判定基
準と呼ばれるであろう。

【００６６】図５は、この発明の実施の形態１によるＧ
ＭＭＳＥ等化器を示す。モジュール５１０、５２０は、
図４のモジュール４１０および４２０と同じである。当
該ユーザｋの受信機によって受信または推定される、伝
送レベルのベクトル

【数１１６】 は、５７０において、おそらく内因性妨害判定基準とと
もに、（Ｉ）または（ＩＩ）による選択判定基準を用い
て、選択モジュールに送出される。選択モジュール５７
０は、選択されることなる符号添え字の組

【数１１７】 を決定し、それをマルチプレクサ５５１、５６１および
５７１に送信する。マルチプレクサ５７１は、短縮され
た大きさｖ’のベクトルを供給するために、Ｆ_ｋの添え
字に関連するｖの成分を選択する。同様に、マルチプレ
クサ５５１および５６１はそれぞれ、短縮された大きさ
Ｂ’およびＣの行列を供給する。モジュール５５０は、

【数１１８】 を供給する適合したフィルタである。厳密に言うと、表
現「適合したフィルタリング」は、その選択が用いられ
る符号の全ての添え字を含む場合にのみ適していること
に留意されたい。それは、弱く干渉する符号が選択され
ない場合に拡張されるであろう。その際、行列計算モジ
ュール５９０は、行列

【数１１９】 を計算し、それを、推定モジュール５８０に送信する。
推定モジュール５８０は、Ｐ個の未知数

【数１２０】 を有するＰ個の方程式の線形システムの解を求める。

【００６７】図６は、この発明の実施の形態２によるＧ
ＭＭＳＥ等化器を示す。モジュール６１０、６２０、６
５０、６５１、６６１、６７０、６７１、６８０、６９
０はそれぞれ、図５のモジュール５１０、５２０、５５
０、５５１、５６１、５７０、５７１、５８０、５９０
と同じである。

【００６８】上記のように、モジュール６５０は、ベク
トルＹにおいて適合したフィルタリングを行い、ベクト
ル

【数１２１】 を供給する。ここで等化器は、Ｐの値によってＢ’を計
算するための２つの取り得るブランチを含む。

【００６９】Ｐ^２＞ｌｏｇ_２Ｎである場合には、その計
算は、モジュール６６０および６６１を含む上側ブラン
チにおいて行われる。チャネル推定器から送出されるベ
クトル

【数１２２】 は、６６０において、行列Ｂの第１の行を供給するため
の用いられる符号に対応する変換（アダマールまたはフ
ーリエ）にかけられる。その際、添え字

【数１２３】 の置換を与えるテーブルを用いて、モジュール６６０
は、（２０）を用いて行列Ｂの他の行を生成する。次
に、マルチプレクサ６６１は、行列Ｂを、選択モジュー
ル６７０によって供給される、選択されることになる添
え字の組Ｆ_ｋにしたがって、大きさＰ×Ｐの行列Ｂ’ま
で短縮する。

【００７０】一方、Ｐ^２≦ｌｏｇ_２Ｎである場合には、
その計算は下側のブランチにおいて行われる。モジュー
ル６６２は、モジュール６５１から、短縮された行列
Ｃ’を受信し、

【数１２４】 にしたがって行列Ｂ’を直接計算する。行列計算モジュ
ール６９０は、マルチプレクサ６７１から短縮された大
きさｖ’のベクトルを受信し、状況に応じて、上側ブラ
ンチまたは下側ブランチの行列Ｂ’を受信する。行列計
算モジュール６９０は、行列

【数１２５】 を計算し、それを、推定モジュール６８０に送信する。
その際、モジュール６８０は、Ｐ個の未知数

【数１２６】 を有するＰ個の方程式の線形システムの解を求める。

【００７１】この発明による等化方法を用いるＭＣ−Ｃ
ＤＭＡ受信装置が、機能モジュールの形で示されてきた
が、この装置の全てまたは一部が、記載される全機能を
満たすための専用の、またはプログラムされた１つのプ
ロセッサを用いて、またはその機能のうちのいくつかを
それぞれ満たすための専用の、またはプログラムされた
複数のプロセッサの形で実装することができることは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 現時点で当分野において知られているＭＣ−
ＣＤＭＡ送信機の構造を示す概略図である。

【図２】 現時点で当分野において知られているシング
ルユーザＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造を示す概略図であ
る。

【図３】 現時点で当分野において知られている、ユー
ザ毎にＭＭＳＥ等化を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構
造の概略図である。

【図４】 現時点で当分野において知られている、ＧＭ
ＭＳＥ等化を用いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略
図である。

【図５】 この発明の実施の形態１による等化方法を用
いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略図である。

【図６】 この発明の実施の形態２による等化方法を用
いるＭＣ−ＣＤＭＡ受信機の構造の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダミアン・キャステラン フランス国、35700 レンヌ、アヴニュ ー・デ・ビュット・ド・コエスム 80 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD13 DD23 DD33 DD34 EE02 EE22 EE32 5K046 AA05 EE47 EE56

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のキャリア周波数上でＭＣ−ＣＤＭ
   Ａシンボルを伝送する電気通信システムのダウンリンク
   チャネルのためのＧＭＭＳＥタイプの等化方法であっ
   て、複数の符号化された信号を伝送するために、送信機
   と複数の受信機との間に複数のリンクが確立され、各リ
   ンクは、Ｎ個の取り得る符号の中で個別の接続符号を使
   用し、少なくとも１つの受信機のために、種々のキャリ
   ア周波数において前記受信機によって受信される信号の
   成分を表すベクトル（Ｙ）が、観測可能なベクトル
   （Ｚ、Ｚ’）を供給するために適合するフィルタリング
   ステップにかけられ、前記観測可能なベクトルは、平均
   二乗誤差最小化判定基準にしたがって、前記伝送される
   シンボルの推定を行うために用いられることを特徴とす
   る等化方法。
2. 【請求項２】 前記推定は、行列 【数１】 の計算を含み、ただし 【数２】 であり、Ｈは、種々のキャリア周波数における伝送チャ
   ネルの特性を与える行列あり、Ｃは取り得る符号の行列
   であり、Ｖは前記Ｎ個の取り得る符号を用いて符号化さ
   れた信号の伝送レベルを与える直交行列であり、 【数３】 は雑音の分散であり、Ｉ_Ｎは大きさＮ×Ｎの単位行列で
   あることを特徴とする請求項１に記載の等化方法。
3. 【請求項３】 前記推定は、線形方程式 【数４】 のシステムの解を求めるステップを含むことができ、た
   だし 【数５】 であり、Ｚは前記観測可能なベクトルであり、 【数６】 は、種々のリンクのために推定されるシンボルのベクト
   ルであることを特徴とする請求項２に記載の等化方法。
4. 【請求項４】 行列 【数７】 が計算され、ただしＣは取り得る符号の行列であり、Ｈ
   は、種々のキャリア周波数における伝送チャネルの特性
   を与える行列であることを特徴とする請求項１に記載の
   等化方法。
5. 【請求項５】 前記Ｎ個の取り得る符号を用いて符号化
   される信号の実際の、または推定された伝送レベルか
   ら、前記Ｎ個の取り得る符号の中の符号の１つのサブセ
   ットが選択されることを特徴とする請求項１に記載の等
   化方法。
6. 【請求項６】 前記行列Ｂは、選択された符号に対応す
   るＰ行およびＰ列のみを保持することにより、大きさＰ
   ×Ｐの行列Ｂ’まで短縮されることを特徴とする請求項
   ４または請求項５に記載の等化方法。
7. 【請求項７】 前記取り得る符号の行列Ｃは、前記選択
   された符号に対応するＰ列のみを保持することにより、
   大きさＮ×Ｐの行列Ｃ’まで短縮されることを特徴とす
   る請求項５に記載の等化方法。
8. 【請求項８】 行列 【数８】 が計算され、ただし、Ｈは種々のキャリア周波数におけ
   るチャネル周波数の特性を与える行列であることを特徴
   とする請求項７に記載の等化方法。
9. 【請求項９】 Ｎ個の中のＰ個の符号が選択される場合
   には、行列 【数９】 （ただしｖ_ｉ値は実際の、または推定された値である）
   は、この時点で、前記選択された符号に関連するレベル
   のみを含む、大きさＰ×Ｐの行列Ｖ’まで短縮され、前
   記推定は、行列 【数１０】 を計算するステップを含み、ただし 【数１１】 は各キャリア上の雑音の分散であり、Ｉ_Ｐは大きさＰ×
   Ｐの単位行列であることを特徴とする請求項６または請
   求項８に記載の等化方法。
10. 【請求項１０】 前記推定は、線形方程式 【数１２】 のシステムの解を求めるステップを含み、ただしＺ’
    は、選択された符号に対応するＰ個の成分まで、前記観
    測可能なベクトルＺを短縮したものであり、 【数１３】 は、前記選択された符号を用いて種々のリンク上で推定
    されるシンボルのベクトルであることを特徴とする請求
    項９に記載の等化方法。
11. 【請求項１１】 ＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信シス
    テムの受信機のためのＧＭＭＳＥタイプの等化装置であ
    って、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記
    載の等化方法を実施するための手段を備えることを特徴
    とする等化装置。
12. 【請求項１２】 ＭＣ−ＣＤＭＡタイプの電気通信シス
    テムのための受信機であって、請求項１１に記載の等化
    装置を備えることを特徴とする受信機。